- •1 Конструкційна міцність і шляхи її підвищення
- •1.1 Загальні положення
- •1.2 Конструкційна міцність матеріалів
- •1.2.1 Загальні положення
- •1.2.2 Механічні властивості та способи їх
- •1.3 Методи підвищення конструкційної
- •1.4 Залізовуглецеві сплави основні конструкційні
- •1.4.1 Загальні положення
- •1.4.2 Вуглецеві сталі
- •1.4.3 Чавуни
- •2 Термічна обробка
- •2.1 Загальні положення термічної обробки
- •2.2 Перетворення при нагріванні і охолоджуванні сталі
- •2.2.1 Утворення аустеніту при нагріванні
- •2.2.2 Перетворення аустеніту при охолоджуванні
- •2.2.3 Перетворення мартенситу при нагріванні
- •2.3 Види термічної обробки
- •2.3.1 Відпал
- •2.3.2 Гартування
- •Vкрит.- критична швидкість гартування
- •2.3.3 Відпуск
- •2.3.4 Дефекти термічної обробки
- •2.4 Поверхневе зміцнення
- •2.4.1 Загальні положення
- •2.4.2 Поверхневе гартування
- •2.4.2.1 Гартування з індукційним нагрівом
- •2.4.2.3 Поверхневе гартування в електролітах
- •2.4.2.4 Гартування з нагрівом лазерним променем
- •2.4.3 Хіміко-термічна обробка (хто)
- •3 Леговані сталі
- •3.1 Загальні положення
- •3.2 Конструкційні сталі
- •3.2.1 Сталі підвищеної оброблюваності
- •3.2.2 Низьковуглецеві сталі для цементації
- •3.2.3 Середньовуглецеві сталі для поліпшення
- •3.2.4 Ресорно-пружинні сталі
- •3.2.5 Підшипникові сталі
- •3.2.6 Високоміцні сталі
- •3.2.7 Зносостійкі сталі та сплави
- •3.3 Інструментальні сталі
- •3.3.1 Загальні положення
- •3.3.2 Сталі для різального інструменту
- •3.3.2.1 Вуглецеві і леговані інструментальні сталі
- •3.3.2.2 Швидкорізальні сталі
- •3.3.3 Штампові сталі
- •3.3.4 Сталі для вимірювальних інструментів
- •3.3.5 Тверді сплави
- •3.4 Спеціальні сталі
- •3.4.1 Корозійностійкі (нержавіючі) сталі
- •3.4.2 Жаростійкі сталі і сплави
- •3.4.3 Жароміцні сталі і сплави
- •3.4.4 Магнітні сталі і сплави
- •4 Кольорові метали і сплави
- •4.1 Алюміній і сплави на його основі
- •4.1.1 Загальна характеристика алюмінію
- •4.1.2 Алюмінієві сплави
- •4.2 Магній і сплави на його основі
- •4.2.1 Загальна характеристика магнію і його сплавів
- •4.2.2 Магнієві сплави, що деформуються
- •4.2.3 Ливарні магнієві сплави
- •4.3 Титан і сплави на його основі
- •4.3.1 Загальна характеристика титану і його сплавів
- •4.3.2 Промислові титанові сплави
- •4.4 Берилій і сплави на його основі
- •4.4.1 Властивості берилію
- •4.4.2 Берилієві сплави
- •4.5 Мідь і її сплави
- •4.5.1 Загальна характеристика міді і її сплавів
- •4.5.2 Латунь
- •4.5.3 Бронзи
- •Література
- •Курс лекцій з дисципліни
- •108/2007. Підп. До друку Формат 60х84/16.
- •84313, М. Краматорськ, вул. Шкадінова, 72
3.3 Інструментальні сталі
3.3.1 Загальні положення
Інструментальні сталі і сплави застосовуються для виготовлення різноманітного інструменту і залежно від призначення підрозділяються на:
- сталі для різального інструменту;
- сталі для вимірювального інструменту;
- штампові сталі.
Особливу групу інструментальних матеріалів складають порошкові тверді сплави.
Основною вимогою до сталей для різального інструменту є збереження протягом довгого часу різальної кромки, яка в процесі роботи зношується і тупиться. Для виконання цієї вимоги інструментальна сталь повинна мати високу твердість, як правило, більше 60 НRC.
Інструмент працює в умовах значного питомого тиску і для забезпечення його працездатності необхідна висока міцність матеріалу.
При великих швидкостях різання в результаті перетворення механічної енергії в теплову відбувається нагрів до високих температур і зниження твердості різальної кромки, що відбувається при цьому. Таким чином, наступною важливою вимогою є здатність інструментальної сталі зберігати свою твердість при тривалому нагріві, тобто високу червоностійкість.
Умови роботи вимірювального інструменту відповідають умовам роботи різального інструменту при легких режимах різання. Сталі цього призначення повинні мати високу твердість, зносостійкість і зберігати постійність форми і розмірів впродовж всього терміну експлуатації. Крім того, вони повинні мати достатню оброблюваність різанням для отримання високого класу чистоти поверхні і забезпечувати незначні деформації при термічній обробці.
Штампові сталі піддаються значним ударним і тепловим навантаженням і тому велику роль виконують властивості, які характеризують здатність матеріалу чинити опір утворенню тріщин і руйнуванню під дією таких навантажень.
3.3.2 Сталі для різального інструменту
3.3.2.1 Вуглецеві і леговані інструментальні сталі
Для різальних інструментів використовують нетеплостійкі вуглецеві і леговані сталі і теплостійкі швидкорізальні сталі.
З нетеплостійких вуглецевих сталей виготовляють деревообробний інструмент, ножівкові полотна, напилки, зубила, мітчики, плашки й інший слюсарний інструмент, який при використовуванні розігрівається не вище 100…150°С.
Сталі марок У7, У8, У9 застосовують для виготовлення інструменту, що підлягає при роботі ударним навантаженням (зубила, клейма по металу, деревообробний інструмент) і тому від них вимагається підвищена в'язкість. Сталі марок У10, У11, У12, У13 використовують для інструменту, який при роботі не випробовує поштовхів, ударів і повинен мати високу твердість (напилки, хірургічний інструмент й ін.).
Вуглецеві інструментальні сталі добре обробляються різанням і піддаються пластичній деформації, мають відносно низьку температуру гартування (вище А1 на +20...30°С), що зменшує небезпеку отримання зневуглецьованого шару на поверхні інструменту. Основний недолік вуглецевих сталей – необхідність використовування води при гартуванні, що збільшує деформації і вірогідність отримання тріщин. Для вуглецевих сталей необхідне строге дотримання температур нагріву під гартування для запобігання зростанню зерна, до чого особливо чутливі евтектоїдні сталі.
Твердість інструментів, які працюють без ударних навантажень, складає 60...63 HRC, що досягається низьким відпуском (160…180°С) після гартування. Інструменти, від яких потрібна підвищена в'язкість, відпускають при вищій температурі (250…300°С) на твердість 52…57 НRС.
Сталі з підвищеною кількістю легуючих елементів (Х, ХВГ, 11ХФ) при гартуванні охолоджуються в мастилі, мають велику кількість залишкового аустеніту і менше деформуються, що важливе для інструментів, що мають складну конфігурацію. Кремній в інструментальних сталях підвищує прогартовуваність і стійкість проти відпуску. Сталі з кремнієм (9ХС) містять мало залишкового аустеніту і менш чутливі до перегріву. Але сталі з кремнієм більш чутливі до появи зневуглецьованого шару на поверхні інструменту при термічній обробці, погано обробляються різанням і деформуються через зміцнення фериту кремнієм.
Вольфрамові сталі В2Ф і ХВ4 після гартування у водних розчинах мають високу твердість до 65НRC і застосовуються для пилок по металу і граверних інструментів.
Теплостійкість вуглецевих інструментальних сталей не перевищує 200оС, а леговані сталі зберігають свою твердість при нагріві до 300…350оС. Допустимі швидкості різання для цих сталей складають 10…15 м/хв.