Вопрос 3: Характеристики применяемых инструментальных сталей в качестве режущей части инструмента.

Эффективность режущего инструмента, определяемая его работоспособностью при максимально возможной стойкости, зависит главным образом от материала рабочей части. Применение того или иного инструментального материала в конкретных производственных условиях обуславливается служебным назначением станка и режущего инструмента, требуемой эффективностью процесса обработки, необходимым качеством и точностью обработанных поверхностей, материалом и видом заготовок.

В общем случае к инструментальным материалам предъявляют требования, которые можно объединить в три группы: эксплуатационные требования: высокая красностойкость (температуростойкость), износостойкость достаточная прочность, в том числе усталостная, хорошая теплопроводность, малое сходство с обрабатываемым материалом.

Технологические требования: хорошая обрабатываемость, способность к пластическому деформированию, необходимые свойства термической обработки (хорошая закаливаемость, прокаливаемость)

Инструментальный материал должен быть экономичным (обеспечивать минимальные затраты на изготовление инструмента, влияющие на себестоимость выпускаемой продукции).

Сахоров стр 26

1. Углеродистые инструментальные стали

Из многочисленных марок углеродистых сталей наибольшее применение для изготовле­ния режущего инструмента находят стали марок У7, У7А, У8, У10, У12, У12А. Из этих ста­лей изготавливают инструменты, работающие при невы­соких скоростях резания (до 15 м/мин): метчики, плаш­ки, малоразмерные сверла и развертки.

Углеродистые стали содержат ³ 0,7 % углерода. Твердость инст­румента после закалки — НRС 59—61; прочность на из­гиб—200—220 кгс/мм²; теплостойкость — 200°С.

Углеродистые легированные инструментальные стали

Введение в состав инструментальной стали хрома, вольфрама, молибдена, ванадия повышает ее режущую способность. Легированные стали после термической обработки имеют твердость НRС 60—62, прочность на изгиб 250—270 кгс/мм² и теплостой­кость 250°С. Они более износоустойчивы и лучше прокаливаемы, поэтому их применяют для инструментов диаметром от 20 до 90 мм. Легированные инструментальные стали допускают примерно в 1,2—1,4 раза большую скорость резания, чем углеродистые. Наибольшее применение нашли стали марок: Х12М, 9ХС, 50ХФА, ХВГ и др.

Быстрорежущие стали

Быстрорежущие стали обладают более высокими, чем углеродистые инструментальные стали, физико-механи­ческими и эксплуатационными свойствами: твердостью НRС 62-65, теплостойкостью 620°С, со­хранением высокой износостойкости при нагреве и повы­шенным сопротивлением пластической деформации. С появлением этих сталей стало возможным увеличить скорость резания в 2—4 раза и повысить стойкость ин­струментов в 10—40 раз по сравнению с инструментами из углеродистых инструментальных сталей. Используется для инструмента для обработки отверстий: зенкеры, развертки, резцы, резьбо и зубообрабатывающий инструмент.

В зависимости от химического состава быстрорежу­щие стали разделены на вольфрамовые, вольфрамо-молибденовые, молибденовые, стали с высоким содер­жанием ванадия (вольфрамованадиевые), кобальтовые, а также безвольфрамовые стали.

По эксплуатационным свойствам современные быст­рорежущие стали можно классифицировать на три груп­пы: обычной (теплостойкость 620°С), повышенной (630— 640°С) и высокой (700—725°С) производительности.

В первую группу входят вольфрамовые, вольфрамо­молибденовые и безвольфрамовые стали; во вторую — вольфрамованадиевые, вольфрамомолибденовые с повы­шенным содержанием углерода и кобальтовые; в тре­тью— стали с интерметаллидным упрочнением.

Вольфрамовые быстрорежущие стали. Долгое время одной из наиболее широко применяемых сталей данного типа была сталь марки Р18. Химический состав стали Р18: углерод (С)-0,75%, вольфрам (W)-18%, хром (Сr)-4,1%, ванадий (V)-1,2%, молибден (Мо)-0,6%.

Вольфрамомолибденовые и молибдено­вые стали. Наибольшее распространение из этой группы получила сталь Р6М5 которая в настоящее вре­мя практически заменила сталь Р18 для изготовления режущего инструмента, предназначенного для обработки углеродистых и среднеуглеродистых конструкционных сталей (σ_в 90—100 кгс/мм²). По стойкости инструменты из этой стали не усту­пают инструментам из стали Р18.

Вольфрамованадиевые стали Р12ФЗ и Р6М5ФЗ. По­вышение содержания ванадия в этих сталях до 2,7% улучшило такие их качества, как износостойкость, горя­чая прочность, теплостойкость и твердость, но ухудшило шлифуемость.

Кобальтовые стали. Кобальт — это легирую­щий элемент, который значительно повышает теплостой­кость и вторичную твердость и, кроме того, улучшает теплопроводность многих сталей. Поэтому теплостой­кость кобальтовых сталей достигает 645—650°С, а твер­дость 67—70 НRС.

В последние годы разработаны и нашли практиче­ское применение быстрорежущие стали высокой тепло­стойкости— стали с интерметаллидным упрочнением марок В11М7К23, В4М12К23 и др. Их теплостойкость достигает 700—725°С, а вторичная твердость составляет 68—69 НRС. Данные стали используют для точения, строгании и фрезерования труднообрабатываемых мате­риалов.

Твердые сплавы

Металлокерамические твердые сплавы состоят из тончайших зерен карбидов тугоплавких металлов — вольфрама, титана и тантала, соединенных цементирую­щим металлом — кобальтом. Карбиды являются основной составной частью твердых сплавов, их содержание равно 66—97%. Благодаря наличию карбидов сплавы обретают высокую твердость и износостойкость. Связу­ющий металл придает твердому сплаву определенную прочность и вязкость.