Open Library - открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

Химия Быстрорежущая сталь.
просмотров - 369

Быстрорежущей принято называть сталь, которая после термической обработки сохраняет структуру высоколегированного, отпущенного мартенсита с карбидами. Она обладает высокой твердостью и износостойкостью. Режущие свойства сохраняются при высоких скоростях резания, когда инструмент продолжительное время нагревается до 560 оС.

У инструментальной углеродистой стали, к примеру, У10 или У10А, после закалки и отпуска при 1500С получается структура отпущенного мартенсита с мелкими частицами цементита. Высокая твердость при последующем нагреве сохраняется только до 1500С. При работе таким инструментом нельзя допускать нагрева его режущей кромки выше 1500С, что ограничивает скорость резания.

Режущая кромка инструмента из термически обработанной быстрорежущей стали во время работы может нагреваться до 5000С без изменения структуры и свойств, в связи с этим для такого резца можно увеличить скорость резания в 8-10 раз по сравнению с инструментом из стали У10 или У10А.

Быстрорежущие стали маркируют буквой Р. Следующая за ней цифра указывает среднее содержание главного легирующего элемента быстрорежущей стали – W в %. Среднее содержание V в стали обозначают цифрой, проставляемой за буквой Ф, кобальта – цифрой за буквой К и т.д. Среднее содержание Cr в большинстве быстрорежущих сталей составляет 4% и в обозначении марки стали не указывается.

Наиболее распространенными марками БРСТ являются Р18 и Р9, применяемые для обработки мягких и средней твердости материалов. Химический состав Р18: С=0,7-0,8%, W=17,5-19,0; V=1,0-1,4; Cr=3,8-4,4; Р9 – С 0,85-0,95; W=8,5-10,0; V=2,0-2,6; Cr=3,8-4,4.

Сталь Р18Ф2 отличается повышенной стойкостью при удовлетворительной шлифуемости, а стали Р14Ф4 и Р10К5Ф5 применяются для обработки нержавеющих и жаропрочных сплавов и твердых материалов.

Влияние легирующих элементов: W обеспечивает красностойкость быстрорежущей стали. Gr способствует большей прокаливаемости. V в нормальном количестве способствует стойкости карбидов и повышает производительность режущего инструмента. При этом, повышение содержания V требует увеличения содержания углерода. Избыток V ухудшает шлифуемость быстрорежущей стали.

Сложные карбиды W, Cr и V с трудом растворяются в аустените. W, вследствие большого атомного объема, а V из-за большого химического сродства с углеродом при отпуске не перемещаются в решетке Fe, и вследствие этого, твердость сохраняется даже при повышенных температурах (до 5600С).

“Со” присутствует в твердом растворе и не влияет на карбиды. При содержании более 5% ,“Со” повышает твердость, красностойкость и режущие свойства стали, но увеличивает ее хрупкость и способствует обезуглероживанию.

Литая БР сталь имеет в структуре карбиды, главным образом в составе эвтектики, которая в результате прокатки и ковки разрушается и дает отдельные карбиды в виде зерен разной величины. Структура кованой и отожженной БР стали состоит из сорбитообразного перлита и частиц двойного карбида (Fe2W2)C. В свою очередь, сорбитообразный перлит состоит из ферритной основы и мельчайших частичек того же карбида, называемого эвтектоидным.

Cr и V находятся в БР стали в твердом растворе в двойном карбиде (Fe2W2)С или феррите.

Пороком структуры БР стали является карбидная полосчатость. Она сильно снижает прочность режущего инструмента при нагружении вдоль хрупких полос карбида.

При нагреве под закалку карбиды растворяются в аустените, увеличивая его легированность. Но, общее количество карбидов, содержащихся в быстрорежущей стали, превышает их предельную растворимость в аустените, в связи с этим часть карбидов остается в структуре. Это увеличивает износостойкость режущей кромки и препятствует росту аустенитного зерна. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, создается природная мелкозернистость аустенита͵ в связи с чем Бр сталь имеет мелкий фарфоровидный излом. Большое количество первичных и вторичных карбидов в структуре стали Р18 являются ее преимуществом перед сталью Р9.

Высокие режущие свойства Бр сталь получает только после соответствующей термической обработки.

Бр сталь Р9 имеет 2 области температур быстрого превращения:

1. Перлитную (в пределах 700-8000С), где при достаточном времени изотермической выдержки превращение аустенита может полностью завершиться.

2. Промежуточную (250-3500С), в которой хотя превращение аустенита начинается рано, но протекает медленнее и останавливается при содержании аустенита приблизительно 60%.

В области температур 370-6000С аустенит Бр стали очень устойчив.

Положение точек Мн и Мк, ᴛ.ᴇ. начала и конца мартенситного превращения, находится в зависимости от температуры нагрева для закалки Бр стали: чем выше температура закалки, тем легированнее аустенит Бр стали и тем ниже положение точек Мн и Мк.

После прокатки или ковки Бр сталь подвергают изотермическому отжигу, чтобы понизить ее твердость и облегчить механическую обработку. После нагрева выше точки Ас1 (8800С) с соответствующей выдержкой, производится охлаждение до температуры наиболее быстрого перлитного превращения аустенита в сорбитообразный перлит.

После отжига структура Бр стали должна состоять из сорбитообразного перлита с включением большого количества карбидов.

Твердость отожженной Бр стали не должна превышать НВ255.


Читайте также


  • - Быстрорежущая сталь

    Быстрорежущие стали, в отличие от других инструментальных сталей, обладают высокой теплостойкостью (красностойкостью), т. е. способностью сохранять мартенситную структуру, и соответственно высокую твердость, прочность и износостойкость при повышенных температурах,... [читать подробенее]


  • - Быстрорежущая сталь.

    Быстрорежущей называется сталь, которая после термической обработки сохраняет структуру высоколегированного, отпущенного мартенсита с карбидами. Она обладает высокой твердостью и износостойкостью. Режущие свойства сохраняются при высоких скоростях резания, когда... [читать подробенее]