КомпанииКомпаний: 7724
АккаунтыАккаунтов: 13930
Регистрация       Забыли пароль?




info@oborudka.ru
oborud-ka

Быстрорежущие стали

Быстрорежущие стали

Еще во второй половине прошлого века было установлено, что при значительном количестве вольфрама (около 6;%) и повышенном содержании марганца (1,5%) инструментальная сталь приобретает хорошую теплостойкость. Такая сталь, нагретая до высокой температуры и затем медленно охлажденная на воздухе, получала высокую твердость; поэтому ее назвали самозакаливающейся.

Дальнейшие изыскания позволили выяснить, что особенно хорошие результаты достигаются, если инструментальная сталь содержит приблизительно 18% вольфрама, 4% хрома и 1 % ванадия и, что оказалось особенно существенным, при закалке нагревается до очень высокой температуры— около 1 300°. Эта сталь положила начало современной быстрорежущей стали.

Как уже указывалось, вольфрам образует очень твердые и износоустойчивые карбиды. Высокое содержание вольфрама обеспечивает быстрорежущей стали хорошие теплостойкость и износостойкость. Если инструменты из углеродистой инструментальной стали при температурах выше 250° уже «садятся», то инструменты из быстрорежущей стали сохраняют высокую твердость и работоспособность при нагреве до 600°. Так как при этой температуре металл разогревается до красного цвета, то для быстрорежущей стали способность сохранять высокую твердость при нагреве называют красностойкостью. Углеродистые и легированные инструментальные стали, в отличие от быстрорежущих, красностойкостью не обладают.

Для инструментов из быстрорежущей стали оказалось возможным повысить скорости резания в 2—3 раза. Поэтому потребовалось существенно усовершенствовать конструкции металлорежущих станков, прежде всего увеличить их быстроходность и мощность.

Хотя быстрорежущая сталь, содержащая 18,% вольфрама, появилась в начале XX века, она остается основным представителем этой группы сталей и в настоящее время; в Советском Союзе соответствующая марка быстрорежущей стали имеет обозначение Р18.

Эта сталь имеет важные преимущества, но и она не явилась пределом, развитии инструментальных сталей. Дальнейшее усовершенствование инструментальных сталей пошло по двум направлениям:

1. Создание более дешевых быстрорежущих сталей, содержащих меньшее количество дефицитного вольфрама. Они получили название малолегированных быстрорежущих сталей; основным представителем таких сталей является сталь Р9, содержащая 9% вольфрама, но увеличенное количество ванадия.

2. Создание быстрорежущих сталей, которые благодаря более высоким красностойкости и износостойкости превосходят сталь Р18 по производительности. Соответствующее улучшение режущих свойств достигается путем введения кобальта и увеличения содержания ванадия.

Сталь Р9 по красностойкости и режущим свойствам почти не уступает стали Р18; преимущество последней выявляется только при тяжелых условиях работы и напряженных режимах резания, например при обработке стали с повышенной прочностью и вязкостью, а также на некоторых чистовых операциях, когда требуется длительное сохранение точных размеров и высокой чистоты обработки (например, протягивание).

Однако технологические свойства у стали Р9 значительно хуже, чем у стали Р18. Прежде всего, сталь Р9 более чувствительна к отклонениям в режимах термической обработки, так как наивыгоднейшие температуры нагрева при закалке для нее ограничены более узкими пределами, чем для стали Р18. Это обстоятельство нередко служит причиной некачественной термической обработки и, следовательно, пониженных режущих свойств инструментов.

Вторым серьезным недостатком стали Р9 является плохая шлифуемость. После закалки и отпуска эта сталь плохо поддается шлифованию, шлифовальные круги быстро «засаливаются» и теряют профиль, а на поверхности инструмента появляются прижоги, т. е. участки с пониженными твердостью и износостойкостью. Эти затруднения объясняются тем, что вследствие значительного содержания ванадия в стали имеется большое количество очень твердых карбидов этого элемента.

При шлифовании и затачивании инструментов из стали Р9 нужно соблюдать большую осторожность. Продолжительность шлифования точных инструментов, имеющих сложный профиль, возрастает по сравнению со сталью Р18 в 1,5—2 раза; при малых размерах профиля, например у метчиков с мелкой резьбой (шаг менее 1,3 мм), зуборезных долбяков с малым модулем (менее 1,5 мм) и т. п., получить качественный инструмент из стали Р9 не удается.

Указанные недостатки стали Р9 приводят к тому, что в последнее время стремятся большинство режущих инструментов изготовлять из стали Р18.

Быстрорежущие стали повышенной производительности, как уже указывалось, дополнительно легируются кобальтом или имеют повышенное содержание ванадия. Кобальт в количестве 5—10% значительно улучшает красностойкость быстрорежущей стали, а ванадий способствует повышению красностойкости и износостойкости. Так, стали Р18К5, Р9К5 и Р18Ф2М имеют красностойкость до 630°, а стали Р18КЮ и Р10К5Ф5 —до 650°.

Стали этой группы (за исключением марок Р18К5 и Р18КЮ) появились в последние годы и пока получили ограниченное применение. Они позволяют при обработке стальных и чугунных деталей повысить скорость резания на 5—10% (по сравнению с допускаемой для инструментов из стали Р18) или увеличить стойкость инструмента (при неизменной скорости резания) в 1,5—3 раза. Кроме того, новые кобальтовые и ванадиевые быстрорежущие стали более пригодны для обработки конструкционных сталей повышенной прочности (при твердости по Брннел лю НВ 300—350), жаропрочных сплавов и других труднообрабатываемых материалов.

В качестве примеров можно привести следующие результаты сравнительных испытаний режущих свойств инструментов, изготовленных из стали Р18 и из быстрорежущих сталей повышенной производительности.

1.При обработке высоколегированных сталей и жаропрочных сплавов в условиях прерывистого резания, когда инструмент испытывает удары и вибрации, проходные резцы из стали Р9К5 имеют стойкость в 2—3 раза выше, чем резцы из стали Р18.

2.Стойкость протяжек из стали Р9Ф5 при обработке таких же материалов в 2—4 раза выше, чем у протяжек из стали Р18.

3.При нарезании зуба на шестернях из конструкционной стали с невысокой твердостью резцовые головки и червячные фрезы из стали Р9КЮ имеют стойкость в 2 раза выше, чем головки и фрезы из стали Р18.

4.При обработке конструкционных сталей стойкость протяжек, резьбонарезных гребенок и шеверов из стали Р9Ф5 в 1,5 раза выше, чем у таких же инструментов из стали Р18.

Быстрорежущая сталь, легированная кобальтом, имеет повышенную чувствительность к обезуглероживанию при нагреве во время термической обработки, шлифуется несколько хуже, чем сталь Р18 (но значительно лучше, чем сталь Р9), и имеет большую хрупкость и меньшую прочность по сравнению со сталями Р18 и Р9. Последнее обстоятельство необходимо учитывать при эксплуатации инструментов, обеспечивая их жесткое крепление, отсутствие резко возрастающих нагрузок и вибраций.

Вследствие повышенной хрупкости кобальтовые стали нецелесообразно использовать для фасонных инструментов сложной формы с ослабленными участками; эти стали дают хорошие результаты на инструментах простой формы (резцы, сверла диаметром более 10—15 мм), предназначенных для труднообрабатываемых материалов.

Быстрорежущие стали с высоким содержанием ванадия прочнее, чем кобальтовые стали, но уступают в этом отношении сталям Р18 и Р9. Существенным недостатком высокованадиевых сталей является их плохая шлифуемость. Сталь Р18Ф2М шлифуется немного хуже, чем Р18, но лучше, чем сталь Р9. Стали же Р9Ф5 и Р10К5Ф5, с более высоким содержанием ванадия, шлифуются даже хуже, чем сталь Р9. Исходя из этих особенностей, сталь Р18Ф2М целесообразно использовать для инструментов, предназначенных для обработки конструкционных и инструментальных сталей большой прочности и при повышенных режимах резания, но при отсутствии больших силовых нагрузок. Стали Р9Ф5 и Р10К5Ф5 пригодны для инструментов сравнительно простой формы (не требующих значительного шлифования), которые работают в напряженных условиях.

Текущая страница: Режущий инструмент на производстве » Быстрорежущие стали