Презентация, доклад по дисциплине Процессы формообразования и инструменты на тему Инструментальные стали

% и выше. Эта сталь отличается высокой твёрдостью и прочностью (после окончательной термообработки) и применяется для изготовления инструмента. Инструментальная углеродистая сталь делится на качественную и высококачественную. Содержание серы и фосфора в качественной инструментальной стали — 0,03 % и 0,035 %, в высококачественной — 0,02 % и 0,03 % соответственно.

Достоинство углеродистых инструментальных сталей состоит в основном в их малой стоимости и достаточно высокой твёрдости по сравнению с другими инструментальными материалами. К недостаткам следует отнести малую износостойкость и низкую красностойкость.

материалы - алмаз и кубический нитрид бора. Наиболее обширную и важную в практическом отношении группу составляют инструментальные стали. Они предназначены для изготовления инструментов четырех типов:
1)режущих;
2)измерительных;
3)Штампов холодного деформирования;
4)Штампов горячего деформирования.
Номенклатура и условия работы инструментов каждого типа отличаются большим разнообразием. Только режущих инструментов существует более тысячи типоразмеров. Характерным условием для эксплуатации инструментов (особенно режущих и штамповых) являются высокие контактные давления на рабочую кромку, вызывающие их изнашивание. Оно в большинстве случаев сопровождается разогревом контактной поверхности до нескольких сотен градусов Цельсия. В связи с этим важнейшее условие работоспособности инструментов-высокая износостойкость материала, из которого они изготовлены.

для режущих инструментов, - износостойкость и теплостойкость. Условия работы инструментов зависят от режимов резания и свойств обрабатываемого материала. Чем больше скорость резания, сечение снимаемой стружки, а также прочность и вязкость обрабатываемого материала, тем вьппе температура нагрева режущей кромки инструментов. При этих условиях работоспособность инструментов определяется высокой «горячей» твердостью и способностью материала сохранять ее при длительном нагреве, т. е. теплостойкостью. От теплостойкости материала, таким образом, зависит производительность резания.
По теплостойкости применяемые материалы подразделяют на следующие группы:
1) углеродистые и низколегированные стали с теплостойкостью до 200 °С;
2) высоколегированные быстрорежущие стали с теплостойкостью до 600-640 °С;
3) твердые сплавы с теплостойкостью до 800-1000°С;
4) сверхтвердые материалы с теплостойкостью до 1200 °С.

качественными У7, У8, У9, У13 и высококачественными У7А, У8А, У9А,У13А. Буква У в марке показывает, что сталь углеродистая, а Щ1-фра-среднее содержание углерода в десятых долях процента. Углеродистые стали поставляют после отжига на зернистый перлит. Благодаря невысокой твердости в состоянии поставки (НВ 1870-2170) углеродистые стали хо-
рошо обрабатываются резанием и деформируются, что позволяет применять накатку, насечку и другие высокопроизводительные методы изготовления инструментов.
Из-за низкой прокаливаемости (10-12 мм) углеродистые стали пригодны для мелких инструментов или инструментов с поперечным сечением до 25 мм с незакаленной сердцевиной, в которой режущая часть приходится на поверхностный слой (метчики, развертки, напильники и т. п.). Несквозная закалка уменьшает деформацию инструментов и повышает благодаря вязкой сердцевине их устойчивость к ударам и вибрациям. Инструмент с поперечным сечением 15 - 25 мм охлаждают в воде или водных растворах солей и щелочей. Инструменты с незакаленной сердцевиной меньшего сечения для уменьшения деформаций и опасности растрескивания охлаждают в масле или расплавах солей при 160-200 °С.

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. 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, вьщеляясь 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.

Высоколегированные быстрорежущие стали

смешивают с порошком кобальта, выполняющего роль связки, прессуют и спекают при 1400-1550°С. При спекании кобальт растворяет часть карбидов и плавится. В результате получается плотный материал, структура которого на 80-95% состоит из карбидных частиц, соединенных связкой. Увеличение содержания связки вызывает снижение твердости, но повышение прочности и вязкости. Твердые сплавы производят в виде пластин, которыми оснащают резцы, сверла, фрезы и другие режущие инструменты. Такие инструменты сочетают высокую твердость HRA 85-92 {HRC 1А-1Ь) и износостойкость с высокой теплостойкостью (800 1000 °С). По своим эксплуатационным свойствам они превосходят инструменты из быстрорежущих сталей и применяются для резания с высокими скоростями.
Твердые сплавы характеризуются также высоким модулем упругости (до 6,8 10 МПа) и пределом прочности на сжатие (до 6000 МПа). Недостатки-сложность изготовления фасонных изделий, высокая хрупкость.

инструментов (резцы, сверла, торцовые фрезы). Такие инструменты используют для чистовой размерной обработки при высоких скоростях резания (100-200 м/мин и более).
Среди сверхтвердых материалов первое место принадлежит алмазу, твердость которого {HV 100000) в 6 раз превосходит твердость карбида вольфрама {HV 17000) и в 8 раз-твердость быстрорежущей стали (ЯК 13000). Преимущественное применение имеют синтетические алмазы (борт, баллас, карбонадо) поликристаллического строения, которые по сравнению с монокристаллами отличаются меньшей хрупкостью и стоимостью. Алмаз теплостоек до 800 °С (при большем нагреве он графитизируется). Относительно небольшая теплостойкость компенсируется высокой теплопроводностью алмаза, снижающей разогрев режущей кромки инструментов при высоких скоростях резания.

Пониженной прокаливаемости (углеродистые)
- Повышенной прокаливаемости (легированные)
- Штамповые стали
- Быстрорежущие

обыкновенного качества и качественные. Стали обыкновенного качества, особенно кипящие, наиболее дешевые. Стали отливают в крупные слитки, вследствие чего в них развита ликвация и они содержат сравнительно большое количество неметаллических включений. С повышением условного номера марки стали возрастает предел прочности и текучести и снижается пластичность. Из сталей обыкновенного качества изготовляют горячекатаный рядовой прокат: балки, швеллеры, уголки, прутки, а также листы, трубы и поковки. Стали в состоянии поставки широко применяют в строительстве для сварных, клепанных и болтовых конструкций. С повышением содержания в стали углерода свариваемость ухудшается. Качественные углеродистые стали маркируют цифрами 08, 10, 15,..., 85, которые указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента.

и сельскохозяйственном машиностроении, в автомобильной промышленности, тяжелом и транспортном машиностроении в меньшей степени в станкостроении, инструментальной и других видах промышленности. Это стали применяют для тяжело нагруженных металлоконструкций. Стали, в которых суммарное количество содержание легирующих элементов не превышает 2.5%, относятся к низколегированным, содержащие 2.5-10% - к легированным, и более 10% к высоколегированным (содержание железа более 45%). Наиболее широкое применение в строительстве получили низколегированные стали, а в машиностроении - легированные стали.
Легированные конструкционные стали маркируют цифрами и буквами. Двухзначные цифры, приводимые в начале марки, указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, буквы справа от цифры обозначают легирующий элемент. Пример, сталь 12Х2Н4А содержит 0.12% С, 2% Cr, 4% Ni и относится к высококачественным, на что указывает в конце марки буква А .

должна обладать высокой твёрдостью, обеспечивающей устойчивость стали против истирания, хотя и вязкость, особенно для пуансонов, имеет первостепенное значение.
Сталь для «горячих штампов» должна иметь низкую чувствительность к местным нагревам.
Кроме перечисленных выше свойств, от стали, из которой изготавливаются штампы больших размеров, требуется повышенная прокаливаемость. Сталь, применяемая для штампов и пуансонов сложных конфигураций, должна мало деформироваться при закалке. Металл, применяемый для горячих штампов, должен обладать определёнными свойствами, такими как: жаропрочность, красностойкость, термостойкость, вязкость, прокаливаемость, отпускная хрупкость, слипаемость.

колунов, стамесок, долот; пневматических инструментов небольших размеров: зубил, обжимок, бойков; кузнечных штампов; игольной проволоки; слесарно-монтажных инструментов: молотков, кувалд, бородок, отвёрток, комбинированных плоскогубцев, острогубцев, боковых кусачек.

У8, У8А, У8Г, У8ГА, У9, У9А
Для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки; обработки дерева: фрез, зенковок, поковок, топоров, стамесок, долот, пил продольных и дисковых; накатных роликов, плит и стержней для форм литья под давлением оловянно-свинцовистых сплавов. Для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации.

- У10А, У12А
Для сердечников.

- У10, У10А
Для игольной проволоки.

условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки; обработки дерева: пил ручных поперечных и столярных, пил машинных столярных, сверл спиральных; штампов холодной штамповки (вытяжных, высадочных, обрезных и вырубных) небольших размеров и без резких переходов по сечению; калибров простой формы и пониженных классов точности; накатных роликов, напильников, шаберов слесарных и др. Для напильников, шаберов холоднокатаной термообработанной ленты толщиной от 2,5 до 0,02 мм, предназначенной для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации, клапанов, щупов, берд, ламелей доильных ножей, конструкционных мелких деталей, в том числе для часов и т. д.

- У12, У12А
Для метчиков ручных, напильников, шаберов слесарных; штампов для холодной штамповки обрезных и вырубных небольших размеров и без переходов по сечению, холодновысадочных пуансонов и штемпелей мелких размеров, калибров простой формы и пониженных классов точности.

- У13, У13А
Для инструментов с пониженной износостойкостью при умеренных и значительных удельных давлениях (без разогрева режущей кромки); напильников, бритвенных лезвий и ножей, острых хирургических инструментов, шаберов, гравировальных инструментов.