Файл: Вульф А.М. Резание металлов.pdf

т. е. максимальному перепаду температуры, при котором мате­ риал сохраняет свою целостность. Эта характеристика выра­ жается условным коэффициентом, рассчитанным по формуле

Согласно формуле (4) и данным табл. 2, можно утверждать, что сопротивление тепловому удару минералокерамического ин­ струмента в несколько раз меньше, чем твердосплавного, и в де­

инструмента ввиду ее недостаточной красностойкости (~270° С). Из нее изготовляют инструменты небольших размеров, работаю­ щие при низкой скорости резания. Характерной особенностью углеродистой стали является ее неглубокая прокаливаемость, это свойство особенно ценно для инструментов, работающих на удар. После закалки (при 750—840° С) и отпуска (~200° С) инструменты из углеродистой стали хорошо шлифуются и доводятся, что обес­ печивает высокие остроту и чистоту режущей кромки, и поэтому они могут быть успешно применены там, где необходимо полу­ чить высокое качество обработанной поверхности при малых скоростях резания. Использование углеродистой стали для режу­

2)вольфрам, способствующий повышению красностойкости и износоустойчивости стали;

3)ванадий, создающий наиболее стойкие и твердые карбиды;

он благоприятствует получению мелкозернистой структуры.

В табл. 3 показан состав наиболее удачных марок легирован­ ной инструментальной стали. Указанные стали отличаются не столько эксплуатационными, сколько технологическими свой­ ствами, например склонностью к обезуглероживанию, карбидной ликвации, деформации при закалке, количеством остаточного аустенита. Сталь каждой марки имеет свои преимущества и не­ достатки. Так, основная марка стали для режущего инструмента —• сталь 9ХС обладает повышенной склонностью к обезуглерожива­ нию и значительной твердостью в отоженном состоянии, что

37

карбидную ликвацию. В этом отношении более благоприятна сталь 95ХГСВФ.

Стали Х12, Х12Ф1 характеризуются высокой твердостью, износоустойчивостью и красностойкостью и потому успешно используются для штампов и резьбонакатных роликов. Дл я повы­ шения прочности режущей кромки приходится прибегать к спе­ циальной технологии ковки, чтобы избежать карбидной неодно­

используемые для режущего инструмента, имеют состав, приве­ денный в табл. 4.

Марки сталей Р9 и Р18 имеют почти одинаковые высокие красностойкость 600—650° С и твердость (до HRC 64), хотя по содержанию вольфрама они значительно различаются. Это объяс­ няется тем, что красностойкость создается растворением ограни­ ченного количества карбидов легирующих элементов (Fe3 W3 C или Fe3 Mo3 C). Карбиды титана, ниобия, тантала, частично ва­ надия и др. настолько устойчивы, что они при нагреве не раство­ ряются в аустените и поэтому также не способствуют красностой­ кости,

38

карбидов и благодаря этому обладают большей «холодной» изно­ соустойчивостью, что делает ее более эффективной для инструмен­

фаза хорошо раздроблена предварительной ковкой. Иначе сталь Р9, имеющая мелкозернистость, будет прочнее, к тому же она легче деформируется в горячем состоянии, что весьма важно при изготовлении режущего инструмента прокаткой, например сверл. Сталь Р9, содержащую твердые карбиды ванадия, труднее шлифовать и потому при форсированной заточке инструмент из этой стали легче испортить. Широкому распространению стали Р9 способствуют также и то, что она (в 2 раза дешевле по сравнению со сталью Р18).

Для обработки высокопрочных нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов в машиностроении все более широко применяются новые марки быстрорежущих сталей повышенной производитель­ ности. Они отличаются более высокими режущими свойствами по сравнению с обычными сталями Р18 и Р9 благодаря повышенной легированное™. Химический состав их дан в табл. 5.

Теплостойкость быстрорежущей стали увеличивается с по­ вышением содержания кобальта. Одновременно увеличивается и твердость после отпуска (до HRC 65—66 в стали с 5% Со и до HRC 67—68 в стали с 10% Со против HRC 63—64 для сталей Р9 и Р18). Однако при этом заметно уменьшается прочность при изгибе (аи = 160-V-220 кгс/мм2 ) по сравнению с а и = 315-^340 кгс/мм2 для стали Р18 без кобальта. Кроме того, кобальтовые стали имеют повышенную чувствительность к обезуглероживанию, что проис­ ходит при нагреве для отжига и под закалку. Указанные недо­ статки приводят к выкрашиванию режущих кромок инструмента, если не обеспечены условия спокойной работы его без ударов и

39

вибраций. Хрупкость проявляется в меньшей степени при содержа­ нии кобальта до 5%.

Особенно большой износостойкостью обладают комплексные карбиды железо-ванадия — самые твердые составляющие быстро­ режущей стали (HV 1700—2100 против HV 1150—1200 для слож­ ного карбида вольфрама). Поэтому режущие инструменты из вы­ сокованадиевой стали труднее шлифуются, но их можно эффек­ тивно использовать при обработке высокоуглеродистых и высоко­ хромистых сталей, сильно изнашивающих режущие кромки ин­ струмента. Ввиду несколько пониженной прочности (0И = 240ч-

с повышенным содержанием кобальта и ванадия как наиболее теплостойкие и износостойкие, хотя им присущи недостатки ко­ бальтовых и ванадиевых сталей, т. е. несколько пониженная шлифуемость, повышенная чувствительность к обезуглероживанию и несколько меньшая прочность сравнительно с марками Р9 и Р18.

Для обработки жаропрочных аустенитных сплавов и высоко­ прочных сталей при тяжелых режимах резания предпочтительны стали Р18Ф2К5, Р9Ф2К5, Р9Ф2К10, Р10Ф5К5. В этой группе лучшей шлифуемостью обладает сталь Р18Ф2К5, но более произ­ водительны стали Р14Ф4 и Р10Ф5К5, Р18Ф2М. Наилучшие тех­ нологические свойства по термической обработке и шлифуемости имеет сталь Р18Ф2М; она наиболее дешева и потому является сталью универсального, применения, как и сталь Р18, но превос­ ходит ее по производительности.

В последнее время уделяется большое внимание быстрорежу­ щим сталям с повышенным содержанием молибдена и особенно кобальта, что способствует образованию более мелких карбидов, которые более полно переходят в твердый раствор аустенита; температура закалки несколько снижается п, следовательно,

40