Быстрая корзина Обратный звонок

Корзина

Вы еще ничего не выбрали

Корзина

0 шт. / 0 руб.

Минимальный заказ 5000 руб.

Поступления на склад, акции, распродажи!

Комплексные поставки инструмента мелким, крупным оптом от 5000 руб для физических и юридических лиц из Санкт-Петербурга по России, в Беларусь, Казахстан в кратчайшие сроки. Звоните или отправьте заявку прямо сейчас!

Материалы для изготовления металлорежущего инструмента: инструментальные стали

Чтобы режущий инструмент можно было использовать для резания металла, необходимо приложение соответствующей силы при условии, что при достаточной прочности инструмента его твердость будет выше твердости обрабатываемого материала.

При резании режущая часть металлорежущего инструмента, которая соприкасается с обрабатываемым материалом, подвергается большим давлениям, нагреву и трению, что влечет за собой износ режущего инструмента, а иногда и его разрушение. В связи с этим, к материалам, применяемым для изготовления режущего инструмента, предъявляются такие требования:

  • достаточная прочность и твердость;
  • износостойкость при высокой температуре нагрева и в течение длительного промежутка времени.

Прочность и твердость инструмента определяется твердостью HRC (HRA) материалов, пределом прочности при сжатии σс, пределом прочности при изгибе σи, и ударной вязкостью αн. Износостойкость определяется достаточной твердостью материалов в нагретом до высоких температур состоянии – теплостойкостью (красностойкостью).

Материалы, применяемые для изготовления режущего инструмента:

  • стали: углеродистые, легированные, быстрорежущие, конструкционные;
  • твердые сплавы;
  • алмазы;
  • минералокерамические материалы;
  • эльбор;
  • абразивные материалы.

Инструментальные углеродистые стали

Содержание углерода в сталях составляет 0,6-1,4%, от его величины во многом зависят свойства материала. Химический состав и марки инструментальных углеродистых сталей приведены в ГОСТ 1435-74 (заменен ГОСТ 1435-90, затем ГОСТ 1435-99).

После соответствующей термической обработки углеродистые стали могут иметь твердость HRC 58-64. Однако такой инструмент при резании выдерживает нагрев до 200-250° С. При большей температуре нагрева резко снижается твердость инструмента (кривая 8 на рисунке), и он быстро разрушается.

Инструментальные легированные стали

Режущую способность инструментальной углеродистой стали можно повысить путем добавления легирующих элементов (присадок), чаще всего:

  • хрома,
  • молибдена,
  • вольфрама,
  • ванадия и др.

Стали с такими присадками называют легированными.

После термической обработки эти стали способны в процессе резания выдерживать нагрев до температуры 250-300°С. Инструмент из легированных сталей способен работать при скоростях, превышающих примерно в 1,2-1,4 раза скорости резания при работе с инструментом из инструментальных углеродистых сталей.

Химический состав инструментальных легированных сталей, их марки и группы определяет ГОСТ 5950-73 (заменен ГОСТ 5950-2000). Для изготовления режущего инструмента чаще всего применяются легированные стали таких марок: хромовольфрамовая ХВ5, хромокремнистая 9ХС, хромовольфрамомарганцовистая ХВГ.

Изменение твердости инструментальных и обрабатываемых материалов в зависимости от температуры представлено на рисунке.

Обозначения: 1 - ЦМ-332; 2 - ВК2; 3 - Т30К4; 4 - Т15К6; 5 - ВК8; 6 - Т5К10; 7 – P18; 8 - У10; 9 - Р9; 10 - 10ХНМА; 11 - 18ХГТ.

Инструментальные быстрорежущие и конструкционные стали

Инструмент, изготовленный из стали с содержанием 6-19% вольфрама и 3-4,6% хрома, способен в процессе резания выдерживать нагрев до температуры 600°С (кривые 7 и 9), не теряя своих режущих свойств. Поэтому такую сталь называют быстрорежущей.

После термической обработки инструмент из инструментальных быстрорежущих сталей приобретает твердость НRС 62-63 и может использовать при скоростях резания, в 2-3 раза превышающих скорости, допускаемые при работе с инструментом из инструментальной углеродистой стали.

Наиболее эффективными способами повышения теплостойкости, твердости и износостойкости быстрорежущих сталей:

  1. Увеличение содержания ванадия.
  2. Дополнительное легирование кобальтом.

Химический состав быстрорежущих сталей по ГОСТ 19265-73

Марка стали

Углерод

Хром

Вольфрам

Ванадий

Кобальт

Молибден

Р18

0,7-0,8

3,8-4,4

17,0-18,5

1,0-1,4

 

Не более 1,0

Р12

0,8-0,9

3,1-3,6

12-13

1,5-1,9

-

Не более 1,0

Р9

0,85-0,95

3,0-4,4

8,5-10,0

2,0-2,6

-

Не более 1,0

Р6МЗ

0,85-0,95

3,0-3,6

5,5-6,5

2,0-2,5

-

3,0-3,6

Р6М5

0,8-0,88

3,8-4,4

5,5-6,5

1,7-2,1

-

5,0-5,5

Р18Ф2

0,85-0,95

3,8-4,4

17,0-18,0

1,8-2,4

-

Не более 1,0

Р14Ф4

1,2-1,3

4,0-4,6

13,0-14,5

3,4-4,2

-

Не более 1,0

Р18К5Ф2

0,85-0,95

3,8-4,4

17,0-18,5

1,8-2,4

5,0-6,0

Не более 1,0

Р10К5Ф5

1,45-1,55

4,0-4,6

10,0-11,5

4,3-5,1

5,0-6,0

Не более 1,0

Р9К5

0,9-1,0

3,8-4,4

9,0-10,5

2,0-2,6

5,0-6,0

Не более 1,0

Р9К10

0,9-1,0

3,8-4,4

9,0-10,5

2,0-2,6

9,0-10,5

Не более 1,0

Р6М5К5

0,8-0,88

3,8-4,4

6,0-7,0

1,7-2,2

4,8-5,3

4,8-5,3

Р9М6К8

1,0-1,1

3,0-3,6

8,5-9,6

2,1- 2,5

7,5- 8,5

3,8-4,3

Обозначения:

  • Р – сталь относится к группе быстрорежущих;
  • цифра после Р – среднее содержание вольфрама в процентах;
  • цифра после К – среднее содержание кобальта;
  • цифра после Ф – среднее содержание ванадия;
  • цифра после М – среднее содержание молибдена.

Содержание марганца, никеля и кремния в быстрорежущих сталях не превышает 0,5% каждого, серы – не более 0,03%, фосфора – не более 0,035%.

Допускается содержание молибдена до 1% в сталях всех марок; при этом содержание вольфрама должно быть в пределах, указанных в таблице выше. Сталь с содержанием молибдена более 1% дополнительно обозначается буквой М.

Сталь Р18 – наиболее старая быстрорежущая сталь, с которой обычно сравниваются все остальные. Сталь Р9 принадлежит к разряду низковольфрамовых. Количество вольфрама в ней в 2 раза ниже, чем в стали Р18, количество ванадия при этом повышено, благодаря чему она равноценна стали Р18 по режущим свойствам при обработке конструкционных углеродистых сталей. Однако заготовки из стали Р9 плохо поддаются шлифованию и отделке, поэтому ее не рекомендуется использовать при изготовлении инструментов, для которых шлифование является трудоемким процессом (протяжки, шеверы и др.).

Стали Р6М5 (молибденовая) и Р12 (вольфрамовая) по режущим свойствам близки к стали P18. При этом они экономичнее стали Р18 и технологичнее стали Р9. Они обладают повышенной пластичностью в нагретом состоянии, поэтому особенно эффективны при изготовлении инструмента методом пластической деформации, в частности, сверл.

Ванадиевая сталь Р18Ф2 за счет большего содержания ванадия обладает повышенной износостойкостью по сравнению с Р18.

Стали Р9, Р18, Р12, Р6М5, Р6МЗ и Р18Ф2 относятся к сталям нормальной производительности. Остальные стали, указанные в таблице, относятся к материалам повышенной производительности. Кобальтовые стали Р9К5, Р9К10, Р18К5Ф2 и Р10К5Ф5 имеют более высокую твердость, износостойкость и красностойкость по сравнению со сталью Р18 (в 2- 3 раза). Они применяются преимущественно для изготовления сверл, резцов, фрез и других инструментов, работающих с повышенными скоростями резания.

Максимальную эффективность ванадиевые и кобальтовые быстрорежущие стали демонстрируют при обработке деталей из легированных сталей твердостью НВ 300-350, а также при обработке деталей из жаропрочных сталей и сплавов. Кроме стандартных марок быстрорежущей стали для изготовления инструмента используются и другие марки, нового поколения.

Один из распространенных методов получения быстрорежущей стали – порошковая металлургия (металлокерамическая сталь или пульверсталь). Такой метод позволяет значительно сократить карбидную неоднородность (до 1-го балла по ГОСТ 19265-73) и повысить режущие свойства инструмента в сравнении с инструментом из проката, изготовленным обычным металлургическим способом.

В целях экономии при изготовлении резцов державку делают из конструкционной стали, а пластинки – из быстрорежущей. Нет необходимость изготовлять инструмент целиком из дорогостоящего материала, так как резание осуществляется только режущей частью. Форма и размер пластинок определяются ГОСТ 2379-77.

Сверла, метчики, развертки и другие сложные инструменты делают сварными: хвостовик – из конструкционной стали, рабочую часть – из быстрорежущей. Углеродистые и легированные конструкционные стали используют для изготовления хвостовиков, державок, корпусов и деталей крепления сборного и составного режущего инструмента.

Источник материала: Аршинов В. А., Алексеев Г А. Резание металлов и режущий инструмент. Изд. 3-е, перераб. и доп. Учебник для машиностроительных техникумов. - М,, «Машиностроение», - 1976

Получите скидку на инструмент

Пройдите тест на 30 секунд — получите коммерческое предложение с оптовой скидкой

Спасибо за внимательность!
Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.