Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 [ 54 ] 55 56 57 58 59 60 61

ТАБЛИЦА 18.1. Режимы термической обработки наиболее применяемых инструментальных сталей

Массовая доля элементов*, %

Температура, °С

Сталь

Прочие

элементы

закалки

отпуска

Низколегированные стали

ХВ4 9ХС

ХВСГ

1,25-1,45 0,85-0,95

0,9-1,05

0,95-1,05

1,2-1,6

0,65-1

0,4-0,7 0,95-1,25 0,9-1,2

0,6-1,1

3,5-4,3

1,2-1,6 0,5-0,8

0,15-0,3

0,05-0,15

0,8-1,1 Мп 0,6-0,9Мп

800-820 840-860

830-850

840-860

100-140 140-180

140-170

140-160

Быстрорежущие стали

Р18 Р9

Р6М5

0,7-0,8 0,85-0,95 0,8-0,88

3,8-4,4 3,8-4,4 3,8-4,4

17,0-18,5 8,5-10,0 5,5-6,5

<1 <1 5,0-5,5

1,0-1,4 2,0-2,6 1,7-2,1

1270-1290 1220-1240 1210-1230

550-570 550-570 540-560

Стали для штампов холодной обработки давлением

Х12 Х12М

Х12Ф1

Х6ВФ

2-2,2 1,45-1,65

1,25-1,45

1,05-1,15

11,5-13 11-12,5

11-12,5

5,5-6,5

1,1-1,5

0,4-0,6

0,15-0,3 0,7-0,9 0,5-0,8

1000-1040

1020-1040 (1115-1170) 1050-1075 (1110-1140) 950-970

150-170

150-170 (500 - 580)

150-170 (500 - 520)

150-170

Стали

для штампов г

орячей обработки

давлением

5ХНМ

5ХНВ

ЗХ2В8Ф

4Х2В5МФ

4Х5В2ФС

0,5-0,6

0,5-0,6

0,3-0,4 0,3-0,4 0,35-0,45

0,8-1,2

0,5-0,8

0,5-0,8

2,2-2,7 2,2-.3 4,5-5,5

0,4-0,7

7,5-8,5 4,5-5,5 1,6-2,2

0,15-0,3

0,6-0,9

0,2-0,5 0,6-0,9 0,6-0,9

1,4-l,8Ni 1,4-l,8Ni

820-840

840-860

1075-1125 1050-1080 1030-1060

480 - 580

500-560

600-650 600-650 580 - 620

• По ГОСТ 5950-73, ГОСТ 19265

-73.

Примечания: 1. При содержании Si и Мп как постоянных примесей их концентрация не указана.

2. В скобках приведены температуры закалки и отпуска на вторичную твердость.



введением большого количества вольфрама совместно с другими карбидообразующими элементами: молибденом, хромом, ванадием.

Вольфрам и молибден в присутствии хрома связывают углерод в специальный труднокоагулируемый при отпуске карбид типа MgC и задерживают распад мартенсита. Вьщеление дисперсных карбидов, которое происходит при повышенных температурах отпуска (500-600 °С), вызывает дисперсионное твердение мартенсита-явление вторичной твердости (см. рис. 5.30,6). Особенно эффективно вторичная твердость и теплостойкость повышаются при введении нескольких сильных карбидообра-зователей, например, вольфрама (одного или совместно с молибденом) и ванадия. При отпуске ванадий, вьще-ляясь в виде карбидов, усиливает дисперсионное твердение, а вольфрам (молибден), сохраняясь в мартенсите, задерживает его распад.

Увеличению теплостойкости способствует также кобальт. Он не образует карбидов, но, повышая энергию межатомных сил связи, затрудняет коагуляцию карбидов и увеличивает их дисперсность.

В результате комплексного легирования инструменты из быстрорежущих сталей сохраняют высокую твердость до 560-640 °С и допускают в 2-4 раза более производительные режимы резания, чем инструменты из углеродистых и низколегированных сталей.

Быстрорежущие стали (см. табл. 18.1) обозначают буквой Р, цифра после которой указывает содержание (в процентах) вольфрама-основного легирующего элемента (ГОСТ 19265-73). Содержание ванадия (до 2%) и хрома, количество которого примерно 4% во всех сталях, в марке не указывается. Стали, содержащие дополнительно молибден, кобальт или повышенное количество ванадия, имеют в марке соответственно буквы М, К, Ф и цифры, показывающие их массовую долю в процентах (напри-

мер, Р6М5, Р10К5Ф5). ГОСТ 19265-73 предусмотрено 14 марок быстрорежущих сталей, которые по эксплуатационным свойствам делятся на две группы: нормальной и повышенной производительности.

Группу сталей нормальной производительности образуют вольфрамовые (Р18, Р12, Р9, Р9Ф5) и вольфрамомолиб-деновые (Р6МЗ, Р6М5) стали, сохраняющие твердость не ниже HRC 58 до температуры 620 °С. При одинаковой теплостойкости эти стали отличаются главным образом механическими и технологическими свойствами. Лучшей обрабатываемостью давлением и резанием, а также прочностью и вязкостью обладают стали Р6МЗ и Р6М5. Стали Р9, Р9Ф5 плохо шлифуются из-за присутствия твердых карбидов ванадия.

К группе сталей повышенной производительности относятся стали, содержащие кобальт и повышенное количество ванадия: Р6М5К5, Р9М4К8, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2. Они превосходят стали первой группы по теплостойкости (630 640 °С), твердости {HRC > 64) и износостойкости, но уступают им по прочности и пластичности. Стали повышенной производительности предназначены для обработки высокопрочных сталей, коррозионно-стойких и жаропрочных сталей с аустенитной структурой и других труднообрабатываемых материалов.

Быстрорежущие стали, особенно второй группы, отличаются высокой стоимостью. Для уменьшения расхода дорогих и дефицитных элементов, особенно вольфрама, преимущественно используют экономно-легированные стали. Из них наиболее широкое применение имеет сталь Р6М5. Разрабатываются безвольфрамовые быстрорежущие стали.

Особенности термической обработки, структуры и свойств быстрорежущих сталей представлены на примере сталей Р18 и Р6М5.



По структуре после отжига быстрорежущие стали относятся к ледебуритно-му классу. В литом виде они имеют ледебуритную эвтектику, которую устраняют горячей деформацией путем измельчения первичных карбидов.

Ковка стали-ответственная операция. При недостаточной проковке возникает карбидная ликвация - местное скопление карбидов в виде участков неразрушенной эвтектики. Карбидная ликвация снижает стойкость инструмента и увеличивает его хрупкость. Деформированную сталь для снижения твердости (до НВ 2070 - 2550) подвергают изотермическому отжигу. Структура отожженных сталей состоит из сорбитообразного перлита, вторичных и более крупных первичных карбидов. Общее количество карбидов в стали Р18 составляет примерно 28%, в стали Р6М522%. Ос-

РастВорение Вторичных карбидов

3-кратный отпуск при 550 -570°С


Рис. 18.1. Схема термической обработки быстрорежущей стали:

а - без обработки холодом; б - с обработкой холодом

новным карбидом стали Р18 является сложный карбид вольфрама переменного состава FejWjC (МС), который растворяет в себе часть ванадия и хрома. В остальных сталях кроме МС и небольшого количества карбида (Fe, Сг)2зСб присутствует карбид VC(MC).

В карбидах содержится 80-95% вольфрама и ванадия и 50% хрома. Остальная часть легирующих элементов растворена в ффрите.

Высокие эксплуатационные свойства инструменты из быстрорежущих сталей приобретают после закалки и трехкратного отпуска (рис. 18.1). Из-за низкой теплопроводности быстрорежущие стали при закалке нагревают медленно с прогревами при 450 и 850 °С, применяя соляные ванны для уменьшения окисления и обезуглероживания. Особенность закалки быстрорежущих сталей-высокая температура нагрева (см. табл. 18.1). Она необходима для обеспечения теплостойкости получения после закалки высоколегированного мартенсита в результате перехода в раствор максимального количества специальных карбидов.

Степень легирования аустенита (мартенсита) увеличивается с повышением температуры нагрева (рис. 18.2). При температуре 13(Ю°С достигается предельное насыщение аустенита-в нем растворяется весь хром, около 8% W, 1% V и 0,4-0,5% С.

Легирование аустенита происходит при растворении вторичных карбидов. Первичные карбиды не растворяются и тормозят рост зерна аустенита, поэтому при нагреве, близком к температуре плавления, в быстрорежущих сталях сохраняется мелкое зерно.

Быстрорежущие стали по структуре после нормализации относятся к мартенситному классу. От температуры закалки мелкие инструменты охлаждают на воздухе, крупные-в масле.

На воздухе их ие охлаждают из-за опасное ги выделения вторичных карбидов и снижения теплостойкости.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 [ 54 ] 55 56 57 58 59 60 61