Отдел продаж

Телефоны: (3532) 25-27-22, 93-60-02, 93-50-02

E-mail: [email protected]

г.Оренбург, ул.Беляевская, д.50/1, стр.1

 

Разное

Где применяют инструментальную углеродистую сталь: Углеродистые инструментальные стали: виды, применение, ГОСТ

Содержание

Углеродистые инструментальные стали: марки, свойства, обозначение, применение

В машиностроении и других областях промышленности производственная деятельность заключается в выпуске заготовок и деталей, которые получаются путем механической обработки. Современные материалы могут обладать весьма высокими показателями твердости и прочности, за счет чего усложняется их обработка. Для того чтобы обеспечить быструю и качественную механическую обработку при изготовлении режущего инструмента или их кромки используются углеродистые инструментальные стали. Их особенность заключается в высокой стойкости к механическому воздействию.

Углеродистые инструментальные сталиУглеродистые инструментальные стали Углеродистые инструментальные стали

Подобные металлы также могут использоваться при выпуске ответственных деталей, к которым предъявляются высокие требования в плане прочности и твердости.

Основные характеристики

Рассматривая основные свойства инструментальной стали следует отметить нижеприведенные моменты:

  1. Низкая чувствительность к перегреву. При механической обработке снятие слоя материала с заготовки происходит за счет оказываемого требования. Нагрев металла приводит к изменению его основных качеств. Поэтому углеродистые инструментальные качественные стали не нагреваются даже при длительном трении с другими поверхностями.
  2. Низкая чувствительно к привариванию к обрабатываемым деталям. Из-за оказываемого давления при подаче инструмента на момент обработки заготовок зона трения может несущественно нагреваться, что становится причиной повышения пластичности некоторые материалов. Если инструментальная сталь будет привариваться при этом к поверхности возникнет дополнительное сопротивление и качество получаемой детали существенно снизиться.
  3. Для того чтобы упростить обработку металла его делают боле восприимчивой к обработке методом резки.
  4. Восприимчивость к прокаливанию также определяется особым химическим составом.
  5. Высокая пластичность в горячем состоянии позволяет получать заготовки метод плавления металла.
  6. Высокое сопротивление процессу обезуглероживания позволяет получить наилучший результат при проведении закалки или других процессом химико-термической обработки.
  7. Во время обработки может возникать ударная нагрузка, которая в большинстве случаев становится причиной образования трещин. Высококачественная углеродистая инструментальная сталь не имеет подобного недостатка.
  8. Износостойкость и высокая прочность, твердость поверхности.

Химический состав углеродистых инструментальных сталейХимический состав углеродистых инструментальных сталей

Химический состав углеродистых инструментальных сталей

Химический состав инструментальных углеродистых сталей во многом определяют основные эксплуатационные качества металла.

Применение

Применение инструментальных углеродистых сталей во многом зависит от химического состава. Чаще всего применяется для получения:

  1. Режущего инструмента. На протяжении многих лет для изготовления инструментов использовали обычную сталь, которая в процессе работы могла нагреваться и быстро изнашиваться. На тот момент устанавливались станки токарной и сверлильной группы, которые могли проводить обработку только при низкой скорости и невысокой подачи. Появление современного оборудования, в частности станков с ЧПУ, привело к повышению требований, предъявляемых к инструменту. Только появление инструментальной стали и твердых сплавов позволило полностью раскрыть потенциал современного оборудования. Также не стоит забывать, что для получения качественных поверхностей должна существенно увеличиваться скорость подачи, повысить производительность можно при увеличении подачи. Современные режущие инструменты могут выдерживать неоднократные циклы нагрева и охлаждения, срок эксплуатации при этом увеличивается в несколько десятков раз.
  2. Высококачественных деталей. Примером можно назвать конструкцию ДВС, которая имеет поверхности с точными размерами и шероховатостью. Для того чтобы при эксплуатации подвижные элементы не меняли свою форму по причине нагрева их изготавливают из инструментальной стали.
  3. Приборов, применяемых для проведения точных измерений. Для получения небольших деталей с точностью линейных размеров в несколько сотен миллиметров заготовка не должна нагреваться или деформироваться за счет оказываемого давления со стороны режущего инструмента.
  4. Литейной прессформы, которая должна выдерживать существенное давление.

Применение углеродистых инструментальных сталей в зависимости от маркиПрименение углеродистых инструментальных сталей в зависимости от марки

Применение углеродистых инструментальных сталей в зависимости от марки

Для изготовления деталей больше всего подходить марка У7 или У7А, для изготовления режущего и другого инструмента У10 или У12. Данная закономерность связана с тем, что для получения режущего инструмента должны использоваться более твердые металлы.

Маркировка углеродистых инструментальных сталей в данном случае указывает на процентное содержание углерода и наличие других примесей.

Свойства углеродистой инструментальной стали во многом определяются концентрацией углерода – чем больше, тем поверхность тверже, но повышается и хрупкость.

При холодном прессовании могут применяться марки У10 – У12. Проведенные тесты указывают на то, что их твердость составляет 57-59 HRC. Среди особенностей отметим:

  1. Достаточно высокую вязкость.
  2. Высокий уровень сопротивления деформациям пластического типа.
  3. Повышенная износостойкость.

Если габариты инструмента большие, то могут применяться сплавы, в состав которых включаются полезные примеси.

Классификация

Принято разделять инструментальные качественные стали на 5 основных групп:

  1. Износостойкие, теплостойкие и высокотвердые – группа, представленная быстрорежущей легированной сталью. Кроме этого в данную группу относят сплавы с ледебуритной структурой, которая характеризуется повышенной концентрацией углерода (более 3%). Применение инструментальных углеродистых сталей данной группы заключается в изготовлении инструментов, которые могут подвергаться воздействию высокой температуры из-за установки высоких скоростей резания.
  2. Теплостойкие и вязкие стали представлены сплавом, который имеет в своем составе молибден, хром и вольфрам. Химический состав инструментальной углеродистой стали данной группы характеризуется низким значением концентрации углерода.
  3. Нетеплостойкие, вязкие и высокотвердые стали имеют небольшое количество примесей и среднее значение углерода. Данной группе характерен невысокий показатель прокаливаемости.
  4. Средняя теплостойкость, высокая твердость, износостойкость – качества, свойственные металлам с 2-3% углерода и 5-12% хрома.
  5. Низкая устойчивость к теплу и высокая твердость характерны сталям с заэвтектоидной структурой. В большинстве случае они не имеют легирующих элементов или их концентрация очень мала. Высокий уровень твердости обеспечивается за счет высокой концентрации углерода.

Высококачественная инструментальная сталь может подвергаться дополнительной химико-термической обработке для изменения состава и перестроения кристаллической решетки, за счет чего и достигаются необычные эксплуатационные качества.

Изделия из углеродистой инструментальной сталиИзделия из углеродистой инструментальной стали

Изделия из углеродистой инструментальной стали

Твердость считается основным параметром, высокое значение которого не позволяет использовать сталь при изготовлении инструментов или деталей, подвергающихся во время эксплуатации ударам или вибрации. Эта рекомендация связана с тем, что при увеличении концентрации углерода повышается твердость, но вязкость уменьшается. Уменьшение вязкости становится причиной повышения хрупкости структуры, в результате воздействия ударной нагрузки могут появляться трещины и другие дефекты, поверхность откалываться.

Классификация по уровню твердости выглядит следующим образом:

  1. Высокий показатель вязкости и пониженная твердость характерны металлам, которые в составе имеют не более 0,4-0,7% углерода.
  2. Высокая износостойкость и твердость поверхностного слоя достигаются при насыщении структуры металла углеродом до 0,7-1,5%.

Больший показатель концентрации углерода делает металл очень хрупким, что не позволяет его использовать в качестве материала при изготовлении инструмента. Кроме этого легирующие элементы способны повысить вязкость и снизить хрупкость при условии большой концентрации углерода. В некоторых случаях проводится химическая обработка для обеспечения износостойкой поверхности и вязкого основания, за счет чего инструмент или деталь приобретает высокие эксплуатационные качества.

Маркировка

Углеродистая инструментальная сталь марки могут иметь как цифры, так и буквенные обозначения. В большинстве случаев маркировка инструментальных углеродистых сталей в самом начале имеет букву «У», которая и указывает на тип металла. Обозначение углеродистой инструментальной стали также имеет следующие особенности:

  1. Первое цифирное обозначение после буквы указывает в десятых долях количество углерода в отношении всего состава.
  2. Встречается и буква «А», идущая за цифрой, обозначающей концентрацию углерода в составе. Она указывает на то, что углеродистая инструментальная сталь марка имеет высокое качество.
  3. Для обозначения группы рассматриваемой стали может применяться буква «Р». В данном случае после этого обозначения идет буква, которая указывает на концентрацию вольфрама.
  4. Другие легирующие вещества также указываются соответствующей буквой, после которой идет цифра для обозначения концентрации.
  5. Принято считать, что у стали и рассматриваемой группы в обязательном порядке в составе есть хром, но его концентрация не более 4%. Если после соответствующего буквенного обозначения указывается цифра, то концентрация этого вещества уточняется.

Также можно встретить маркировку инструментальных углеродистых сталей начинающуюся с цифры. Примером приведем распространенные сплавы 9Х или 6ХГВ. Первая цифра также указывает на концентрацию в составе углерода, следующие буквы на легирующие элементы. Если после буквы легирующего элемента не указывается цифра, то принято считать, что их концентрация равна 1%. Кроме этого сама маркировка может начинаться с буквенных обозначений, свойственных легирующим элементам – это указывает на то, что концентрация.

Инструментальные стали — марки, свойства, ГОСТ, применение

Вопрос увеличения эффективности обработки конструкционных сталей остается всегда актуальным. Исследования в этом направлении в одно время привели к появлению новых марок стальных сплавов, предназначенных исключительно для изготовления инструмента и оснастки под него. Название они получили соответствующее — инструментальные стали и сплавы.  что их отличало от обычных конструкционных? Какими свойствами они обладали? 

Общие сведения

Сталь, процент углерода в которой составляет более 0,7%, называют инструментальной. В основе фазовой структуры лежит мартенсит и только в некоторых случаях ледибурит.

Используется главным образом в машиностроении в качестве материала для производства инструмента по обработке черных и цветных сплавов.

Инструментальную сталь отличает ряд особенностей по сравнению с конструкционной. Среди них наиболее важными являются:

  • Повышенная твердость, которая составляет 60-65 единиц по шкале Роквелла.
  • Дополнительная прочность. Временное сопротивление на разрыв не должно быть ниже 900 МПа.
  • Способность сопротивляться воздействию абразивного износа.
  • Высокая прокаливаемость — свойство сталей термически упрочняться.
  • Красностойкость, которая характеризует металл с точки зрения способности сохранять свои прочностные характеристики при увеличении температурного воздействия на него.

Согласно государственным стандартам предусмотрены следующие разновидности инструментальных марок, исходя из их технологического назначения:

  • Инструментальные углеродистые стали ГОСТ 1435-99. Помечаются буквой «У» в начале маркировки. Цифра, следующая далее в обозначении, показывает углеродистую составляющую: У12, У10 и т.д. Размерность берется в сотых долях процента. В конце может ставиться буква «А» (например, У10А), которая показывает, что данная инструментальная сталь имеет уменьшенное количество отрицательных включений. В частности, это относится к сере и фосфору, элементам, ответственным за ухудшение механических свойств стального сплава.
  • Легированные инструментальные стали ГОСТ 5950-2000. Цифра, стоящая в начале, показывает сотую долу процента карбидов в стали. В случае ее отсутствия значение данного параметра принимается равным 1%. Далее следует буквенное обозначение легирующих элементов с указанием цифрами их содержания в целых долях процента: Х, 5ХВГ, 9ХС и прочее.
  • Быстрорежущие инструментальные стали ГОСТ 19265-73. В технической документации маркируются буквой «Р». Цифрой за ней обозначают ориентировочное содержание вольфрама – базового химического компонента для данной стали. Помимо него быстрорезы могут включать в своем составе кобальт и ванадий. Они также указываются в маркировке соответствующими буквами: К и Ф. Содержание хрома во всех быстрорежущих сталях колеблется в пределах 3-4%. По этой причине его не обозначают в маркировке.
  • Штампованные инструментальные стали ГОСТ 1265-74. Маркируется данный вид сталей аналогично легированным. По характеру применения они бывают штампованными сталями холодной и горячей деформации.

 

 

Рассмотрим каждый пункт теперь более подробно.

Инструментальная углеродистая сталь

Данный класс в машиностроении используется как материал для производства режущего инструмента с минимальным габаритным размером не более 13 мм. Причина этого ограничения кроется в их ограниченной прокаливаемости. Более крупные габаритные размеры возможны только если большая часть режущей кромки находится на поверхности (короткие свёрла, зенкера и прочее).

Для большинства режущего инструмента — зенковки, ножовки и фрезы — применяются стали У13, У11 и У10. В случае если стальной сплав работает в условиях сильных ударных воздействий, рекомендуется использовать марки типа У8 и У7. Они обладают большим коэффициентом ударной вязкости и, соответственно, способны выдержать большие динамические нагрузки.

Преимуществом инструментальных сталей приведенного класса является низкая цена, приемлемая податливость резанию в отожжённом состоянии и умеренная твердость. Для повышения их механических свойств применяют разного рода термообработку. Прежде всего, это закалка в соляном растворе или воде при 820 ºС плюс низкий отпуск, главное назначение которого — снятие внутренних напряжений.

Главным недостатком углеродистой инструментальной стали — это узкий диапазон температур закаливания, что усиливает внутренние деформации стали при ее термообработке. По этой причине использование данных сплавов ограничивается инструментом, работающим с низкими скоростями резания и температурами нагрева до 220 ºС.

Легированная инструментальная сталь

По сравнению с вышеописанной легированная обладает большей толщиной прокаливаемого слоя и меньшей склонностью к перегреву, что позволяет существенно снизить риск образования трещин во время термообработки инструмента. Благодаря этому минимальный габаритный размер инструмента увеличивается с 12 до 40 мм.

Низколегированные стали марок типа 11Х и 13Х рекомендуются для изготовления метчиков, ножей и напильников толщиной 1-15 мм. Особенно если указанный инструмент при этом имеет большую длину.

Стали 9ХС и ХВГС обладают повышенной красностойкостью с критической температурой 250 ºС. Они используются для сверл, плашек, гребенок и прочего инструмента диаметром до 80 мм. Недостатком их является небольшая хрупкость в отожжённом состоянии и чувствительность к образованию трещин во время шлифовки.

Также легированная инструментальная сталь отлично зарекомендовала себя в изготовлении разного рода измерительного инструмента — штангенциркули, линейки, скобы и прочее — за счет низкого значения коэффициента теплового расширения. Наиболее подходящими из них послужили стали типа Х и ХГ.

Быстрорежущая инструментальная сталь

Быстрорежущих инструментальных сталей от всех выше представленных видов инструментальных стальных сплавов отличает более высокая красностойкость. Данные сплавы не изменяют своих механических характеристик при температурном режиме до 650 ºС. Как результат, скорость резания увеличивается в 5 раза, а долговечность инструментария в 32 раз.

Этого стало возможным благодаря включению в их химический состав вольфрама или его аналога молибдена. Также на теплостойкость положительно влияет добавление в сталь таких металлов как кобальт, ванадий и хром. Наиболее востребованными марками в машино- и станкостроении являются Р18, Р12, Р6М4 и Р10К5Ф5. Из данной группы инструментальных сталей стоит отметить Р12, т.к. она обладает лучшей технологичностью: более податлива обработке давлением.

Термическая обработка данных стальных сплавов включает в себя закалку при 1250 ºС и многократный низкий отпуск при 350 ºС. Превышение указанных температур крайне нежелательно, т.к. это приводит к резкому снижению механических характеристик, в частности образования хрупкости. Иногда для улучшения коррозионностойких свойств быстрорезы дополнительно обрабатываются паром.

 

 

Штампованная сталь

Штампованная инструментальная сталь используется в производстве матриц и пуансонов штампов. Как было сказано ранее, она подразделяется на сталь холодного и горячего деформирования.

Инструментальная сталь холодной деформации работают при температуре 250-300 ºС. Сюда относят Х12М и Х12Ф1, в основе которых лежит фазовая структура ледибурит. Их отличие — это высокое значение прокаливаемости, красностойкости и твердости (64 HRC). Из них изготовляют массивные штампы сложной формы, ролики для накатывания резьбы и т.д.

Штампованные стали горячей деформации работают с более горячим металлом, температура которого может доходить до 550 ºС. Поэтому, помимо всего прочего, они должны обладать разгаростойкосью — способностью выдерживать многократные перегревы и не трескаться при этом. Наиболее востребованными марками здесь являются 5ХНМ и ХГМ.

Инструментальные стали в свое время совершили технологический прорыв в области обработки металлов. Их использование позволило повысить скорость резания почти в 5 раз. Но прогресс не стоит на месте. Сейчас они становятся все менее актуальными. Особенно на фоне новостей об усовершенствовании керамических сплавов.

Оцените статью:


Рейтинг: 0/5 — 0
голосов

Чем отличаются углеродистые и легированные инструментальные стали от обычной

Автор perminoviv На чтение 4 мин. Опубликовано

В инструментальные углеродистые стали, когда идёт процесс плавления, применяется углерод и определённые элементы. Состав стали полностью зависит от изделия, в котором будет применяться сталь. То есть конкретный вид стали подходит под свою деятельность.

От добавленных элементов могут образоваться такие качества, как:

  • Текучесть.
  • Твёрдость.
  • Пластичность.

Корректировка каждого качества, получается, посредством процентного соотношения углерода в составе стали. Его процент от общего объёма считается главным условием разделения стали на типы. Процентное содержание углерода показывает уровень твёрдости изделия. Чем более высокий уровень углерода, то тем выше будет прочность изделия, при этом изделие становится более хрупким. Сталь имеет несколько видов:

  • Низкоуглеродистая. Включает в себя до 0.25% углерода. Имеет хорошую пластичность, легко деформируется не только на высоких температурах, так и при холодных.
  • Среднеуглиродистая. Имеет 0.3-0.6% углерода. Имеет достаточный уровень прочности, при этом сохраняет свой уровень пластичности и текучести, потому хорошо обрабатывается.
  • Высокоуглеродистая. Имеет 0.6-1.4%. Подходит для инструментов повышенной прочности и приборов для произведения замеров.

Данный вид стали почти не содержит в своём составе легирующих добавок. Они отличаются своим нахождением минимума базовой примеси. Из примесей, базовыми можно назвать добавления магния, марганца и кремния.

Маркировка углеродистой инструментальной стали

На углеродистые инструментальные стали маркировка происходит следующим образом:

  • Y7
  • Y7A
  • Y8
  • Y8A
  • Y9A
  • Y10
  • Y11
  • YНА
  • Y12
  • Y12А
  • Y13
  • Y13A

Литера «У» обозначает то, что в сталь является углеродистой, а цифровые обозначения говорят о содержании углерода в процентном соотношении, которое увеличено в десять раз. Если имеется литера «А», значит, что в стали имеется высокий уровень качества.

Сталь, в которой содержится высокое качество, имеет отличие по химическому составу от качественной стали уменьшенной концентрацией таких примесей, как сера и фосфор. В углеродистых сталях имеются определённые моменты, которые делают её использование ограниченным, это:

  • Большой коэффициент расширения от тепла.
  • Невысокое электротехническое свойство.
  • Малая стойкость к коррозии в агрессивной среде на высоких температурах.
  • Уменьшение уровня прочности на превышающей температуре.
  • Чувствительны к перегреву.
  • Малая стойкость мартенсита при отпуске.

Всё говорит о том, что инструменты способны к работе только на невысоких скоростях резания.

Применение углеродистой инструментальной стали

Важно знать, где применяют инструментальную углеродистую сталь, чтобы было понимание её свойств. Применяют её при изготовлении кузнечного, слесарного, штамповочного и металлорежущего инструмента.

У7, У7А

  • Используется при деревообработке. Топор, колун, стамеска, долото.
  • Пневмоинструмента маленьких размеров.
  • Зубило, обжимка, боёк.
  • Кузнечный штамп.
  • Игольной проволоки.
  • Слесарного и монтажного инструмента.
  • Молотка, кувалды, бородка, отвёртка, комбинированные плоскогубцы, острогубцев, боковых кусачек.

У8, У8А, У8Г, У8ГА, У9, У9А

  • При изготовлении инструмента, который работает в условии, где отсутствует разогрев режущей кромки.
  • Обработка дерева. Фреза, зенковка, поковка, топор, стамеска, долото, продольная и дисковая пила.
  • Накатной ролик, плиты и стержня для лития формы под давлением оловянного и свинцового сплавов.
  • Для слесарных и монтажных инструментов. Обжимка для заклёпки, кернер, бородка, отвёртка, комбинированные плоскогубцы, острогубцы, боковые кусачки.
  • Для калибра простых форм и пониженного класса точности.
  • Холоднокатанные термообработанные ленты, толщиной 2.5-0.02 мм, что нужна для создания плоской и витой пружины и пружинящей детали со сложной конфигурацией, клапана, щупа, берда, ламели двоильного ножа, конструкционная мелкая деталь, включая часы.

У10А, У12А

  • Сердечника.
  • Игольных проволок.

У10, У10А, У11, У11А

  • При производстве инструментов, которые работают в условии, что не вызывают разогрев режущей кромки.
  • Деревообработке. Ручной поперечной, столярной пилы, пила машинная столярная, сверла спиральная.
  • Штампа холодной штамповки маленьких размеров без переходов сечения.
  • Калибра простых форм и пониженного класса точности.
  • Накатного ролика, напильника, слесарного шабера и пр.
  • Напильника, шабера холоднокатаных термообработанных лент, имеющих толщину 2.5-0.02 мм, что используется при изготовлении плоской и витой пружины, а также пружинящей детали со сложной конфигурацией, клапана, щупа, берда, ламели двоильного ножа, конструкционной мелкой детали, включая часы.

У12, У12А

  • Для метчика, напильника, слесарного шабера.
  • Штампа холодных штамповок обрезных и вырубных маленького размера без перехода по сечению, холодновысадочного пуансона и штемпеля мелкого размера, калибра простых форм и пониженного класса точности.

У13, У13А

  • При производстве инструмента с уменьшенным износом и умеренном, а также значительном удельном давлении (без разогрева режущей кромки).
  • Напильники, бритвенные лезвия и ножи, острые хирургические инструменты, шаберы, гравировальные инструменты. Инструмент из стали.

Углеродистые и легированные инструментальные стали являются доступным и эффективным материалом. С помощью них не обходится ни одна из отраслей, в которых используется ручной или автоматический инструмент. Соотношение цены и качества делает данный материал наиболее доступным и в некотором роде даже незаменимым.

описание углеродистых, легированных и быстрорежущих

Инструментальная сталь — это материал, который на более чем на 0,7% состоит из углерода. Ее ключевыми характеристиками является твердость и прочность, их максимальные показатели достигаются при термической обработки стали. Ее преимущественно используют при изготовлении разных инструментов.

Так называется сталь, содержащая более 0,7% углерода. Ее основными характеристиками являются прочность и твердость, которые достигают максимальных показателей после термической обработки. Основное применение такого стального материала — изготовление инструментов.

Преимущества и ассортимент

Инструментальная сталь является одним из наиболее востребованных материалов на рынке. Сплав имеет высокую твердость и невысокую стоимость. Однако имеется и недостаток у материала — его низкая износостойкость, поэтому его не применяют для производства машинных деталей и оборудования, которое подвергается постоянным нагрузкам.

Сортамент данного материала следующий:

  • горячекатаные квадраты и круги;
  • кованые полосы, круги и квадраты.

Основные виды

Такой вид материалов подразделяется на такие три основные категории:

  • инструментальные углеродистые стали;
  • легированные инструментальные стали;
  • быстрорежущие.

Все они производятся согласно установленному ГОСТу.

Углеродистые виды материала во время нагревания теряют свою прочность, соответственно, их используют для производства инструментов, которые работают на малых скоростях или при простых условиях резания, когда температура нагревания составляет не больше 200 градусов.

Преимущественно их применяют для производства:

  • напильников;
  • сверл;
  • разверток;
  • метчиков и не только.

Поскольку углеродистая инструментальная сталь обладает низкими показателями свариваемости, ее не используют при изготовлении сварных конструкций.

В зависимости от процентного соотношения содержания в материале углерода, марганца, кремния, серы и других элементов он подразделяется на такие марки, как:

  • У7;
  • У8;
  • У8Г;
  • У10 и прочие.

Легированные материалы и их маркировка

Легированные материалы в составе дополнительно содержат следующие элементы:

  • никель;
  • медь;
  • марганец и т. д.

Все они улучшают характеристики материала. Легирующие элементы должны указываться при маркировке с помощью специальных обозначений буквами. Все это позволяет заранее увидеть, из чего состоит данная инструментальная сталь. Марки материала также могут включать не только буквы, но и цифры. Цифры указывают на то, в каком количестве тот или иной элемент содержится в стали в процентном соотношении. Если при маркировке цифра не ставится, то количество элемента равно около 1 процента.

При маркировке легированной стали на первом месте стоит количество углерода, которое равно десятым долям процента. Например, марка 6ХС содержит углерод в количестве 0,6%, а также по одному проценту кремния и хрома.

Инструментальные легированные стали преимущественно используются для производства штамповых или режущих инструментов, к ним относят:

  • плашки;
  • метчики;
  • развертки;
  • сверла;
  • фрезы и не только.

Как и углеродистые стали, легированные материалы тоже непригодны для производства сварных конструкций.

Быстрорежущие стали

Маркировка быстрорежущих материалов состоит из буквы «Р», числа, указывающего на массовую долю вольфрама и букв элементов, присутствующих в составе материала. Это могут быть кобальт, молибден и другие. Далее идут цифровые значения их массовых долей. Если маркировка включает буквы «Ш», то это значит «электрошлаковый переплав».

Доля хрома в быстрорежущей стали при маркировке не указывается, также отсутствует указание массовой доли молибдена, если она не превышает отметку в один процент.

Такие виды материалов оптимально подходят для производства режущих инструментов, которые от трения нагреваются до температуры от 600 до 6500 градусов. При этом они не будут деформироваться, и терять свою твердость. Данный вид изделий хорошо поддается свариванию посредством стыковой электросварки со сталью таких марок, как 45 и 40Х.

Классификация

Все марки для производства подразделяются на следующие группы:

  • теплостойкие и вязкие — обычно это заэвтектоидные и доэвтектоидные стали, включающие хром, молибден и вольфрам. Углерод в сталях должен соответствовать низким и средним значениям;
  • высокотвердые и вязкие, а также нетеплостойкие — в сплавах содержится минимум легированных элементов, а также среднее количество углевода, отличающиеся малой прокаливаемостью;
  • Высокотвердые и теплостойкие, а также износостойкие — это быстрорежущие легированные стали с большим содержанием легированных элементов, сплавы с ледебуритной структурой, в которых содержится более 3 процентов углерода;
  • износостойкие, высокотвердые со средней теплостойкостью — материалы имеют заэвтектоидную и ледебуритную структуру, в их составе содержится примерно 2−3 процента углерода и 5−12 процентов хрома;
  • высококачественная и качественная инструментальная сталь — отличаются друг от друга по процентному соотношению присутствия в них серы и фосфора;
  • высокотвердые и нетеплостойкие — эти инструментальные стали с заэвтектоидной структурой вообще не включают в себя легированные элементы, или же они присутствуют в минимальном количестве. Уровень их твердости обеспечивается за счет большого количества углерода в составе.

Уровень твердости — очень важный параметр для рассматриваемого материала. Обычно высокотвердые стали не используют для производства инструментов, которые во время эксплуатации подвергаются ударным сильным нагрузкам. Это происходит за счет того, что эти сплавы имеют невысокую вязкость и большую хрупкость, из-за чего инструмент, которых из них сделан, может сломаться.

По уровню твердости данные стальные материалы бывают с высоким уровнем вязкости, где углерода содержится 0,4 -0,7% или же с большой износостойкостью и твердостью, где количество углевода равно 0,7−1,5%.

Отличаются стали и по степени своей прокаливаемости. По этому критерию они подразделяются на:

  • изделия с повышенной прокаливаемостью, где диаметр прокаливания составляет от 80 до 100 мм;
  • высокой — диаметр от 50 до 80 мм;
  • низкой — от 10 до 25 мм соответственно.

Сферы использования

Данный материал в промышленности имеет довольно широкий спектр применения. Они применяются при изготовлении:

  • режущих инструментов;
  • измерительных устройств;
  • литейных пресс-форм, работающих под давлением;
  • рабочих деталей штампов, которые работают по принципу горячего и холодного деформирования;
  • высокоточных изделий.

Требования к материалу

Требования к данным материалам предъявляются в зависимости от того, как именно они будут использоваться. Но есть общие требования к ним независимо от марок:

  • высокий уровень твердости;
  • высокий уровень прочности;
  • износостойкость;
  • хорошая вязкость, что особенно важно при изготовлении деталей, которые при использовании будут подвергаться ударам;
  • низкий уровень чувствительности к перегреву, процессам прилипания и приваривания к деталям, которые подвержены обработке;
  • хороший уровень обработки посредством резки металла;
  • устойчивость к появлению трещин;
  • восприимчивость к прокаливанию;
  • пластичность в горячем виде;
  • возможность шлифовки;
  • возможность противостоять обезуглероживанию.

Естественно, это не все требования. Так, марки, которые предназначаются для использования в условиях холодной деформации, дополнительно должны иметь гладкую рабочую поверхность, сохранять свою форму и размер и иметь предел текучести и упругости. А те материалы, которые должны применяться в условиях горячей деформации, должны иметь высокую теплопроводность, не допускать отпуска и быть устойчивыми к колебанию температур.

Итак, вы рассмотрели особенности инструментальной стали, выяснили, на какие виды и категории она подразделяется и для каких целей используется та или иная их марка. Подробнее информацию о них можно прочесть в других статьях, посвященных этому материалу.

Особенности производства и применение углеродистых инструментальных сталей

Инструментальные стали, значительно отличающиеся от сырья для производства металлических конструкций, активно применяются для выпуска твердых износостойких инструментов, от которых требуются высокие эксплуатационные характеристики.

Какие стали считаются углеродистыми?

Сталь представляет собой универсальный металл, используемый в отраслях легкой и тяжелой промышленности. Ее можно разделить на две категории исходя из химического состава:

легированная – имеет в своем составе добавки, повышающие ее прочность, стойкость и пластичность. Сфера применения такого материала неограниченная – от кухонных приспособлений и хирургического инструментария до строительных металлоконструкций и механизмов промышленных машин;

углеродистая – не содержит легирующих добавок, характеризуется показателями повышенной прочности и высокой твердости, но сниженной пластичностью, различается концентрацией углерода:

  • низкоуглеродистая (с включением углерода до 0,25%) – используется для изготовления сварных конструкций, для холодной ковки;
  • со средней концентрацией углерода (0,3-0,6%) – область применения – металлоконструкции;
  • высокоуглеродистая (содержание углерода 0,6-1,4%) – характеризуются исключительной прочностью, высокими показателями хладноломкости и пониженной пластичностью.

Для изготовления измерительных приборов и износостойкого инструмента используют высокоуглеродистые стали, которые еще называют углеродистыми инструментальными.

Что представляют собой углеродистые инструментальные стали?

Существует несколько разновидностей инструментальных сталей:

  • легированные;
  • быстрорежущие;
  • углеродистые.

Инструментальная углеродистая сталь – это сложный сплав железа (не менее 97% от общего состава) с другими химическими веществами и примесями, среди которых:

  • хром, никель, медь – для усиления химических и физических свойств материала;
  • сера и фосфор – вредные примеси, полностью избавиться от которых в процессе изготовления сплава практически невозможно;
  • углерод – элемент, увеличивающий прочность, но снижающий пластичность металла;
  • марганец, кремний – существенно не влияют на физико-химические свойства стали, вводятся во время операции раскисления.

Различают качественные и высококачественные инструментальные стали, последние «знамениты» наивысшей чистотой в разряде содержания вредных примесей и лучшей устойчивостью к ударным нагрузкам.

Преимущества и область применения углеродистых инструментальных сталей

Углеродистая сталь обладает рядом преимуществ, которые выгодно ее отличают от других типов:

  • низкие затраты при производстве;
  • допустимость закалки при низких температурах;
  • умеренная прочность в отожженном состоянии, что позволяет производить ряд обрабатывающих действий для формирования изделий;
  • высокие показатели износостойкости и твердости поверхностного слоя.

Такой металл отлично подходит для всех видов инструментов:

  • измерительных;
  • режущих;
  • штамповых.

По ГОСТ 1435 стали делятся на несколько видов, по маркировке которых определяют марку материала (содержание углерода в десятых долях процента, превышение массовой доли марганца и качество стали). Так, маркировку У13А трактуют как – высококачественная (А) углеродистая сталь (У) с массовой долей углерода 1,3%.

Применение качественных углеродистых сталей


Углеродистые стали, которые содержат от 0,7 до 1,3 % углерода, в основном используются для изготовления ударного и режущего инструмента. Маркировка их отличается наличием буквы У, где «У» означает углеродистую сталь, а цифра после буквы говорит о содержание углерода в десятых долях процента. Например, сталь У13, сталь У7.


Также многостороннее применение находят качественные стали в технике. В зависимости от содержания углерода и термической обработки они обладают разнообразными механическими и технологическими свойствами, поэтому применяются для различных элементов тех или иных металлических конструкций.


Так низкоуглеродистые стали делят по назначению на две подгруппы.


1. Стали марки 05, 08, 10 — это малопрочные, но высокопластичныестали, которые благодаря способности к глубокой вытяжке применяются для холодной штамповки различных изделий. В горячекатаном состоянии без термической обработки их используют для шайб, прокладок, кожухов и других деталей, которые изготавливают методом холодной деформации и сварки.


2. Стали марки 15, 20, 25 — это цементуемые стали, которые предназначаются для деталей небольшого размера, например, кулачков, толкателей, малонагруженных шестерней. В процессе эксплуатации от них требуется твердая, износостойкая поверхность и вязкая сердцевина. После цементации поверхностный слой необходимо подвергнуть упрочнению закалкой в воде, которая должна сочетаться с низким отпуском. При этом получается, что сердцевина изделия упрочняется слабо из-за низкой прокаливаемости.


Цементуемые стали могут применяться как горячекатаными, так и после нормализации. Эти марки стали очень пластичны, хорошо штампуются и свариваются. Они применяются для изготовления деталей машин и приборов невысокой прочности (например, крепежные детали, втулки, штуцеры и т. п.), а также для деталей котлотурбостроения (трубы перегревателей, змеевики), которые работают под давлением при температуре от минус 40 до 425 °С.


Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50, 55 менее пласчтичные в отличии отот низкоуглеродистых, зато они обладают большей прочностью. Их используют после проведения таких операций как улучшение, нормализация и поверхностная закалка. В таком улучшенном состоянии (после того как сталь закалили и подвергли высокому отпуску на структуре сорбита) у стали повышается вязкость и пластичность, за счет этого у стали проявляется малая чувствительность к концентраторам напряжений.


Однако когда увеличивается сечение деталей механические свойства сталей снижаются из-за несквозной прокаливаемости. Среднеуглеродистые стали после улучшения могут применяться для изготовления деталей небольшого размера, у которых работоспособность определяется сопротивлением усталости (например, шатуны, коленчатые валы малооборотных двигателей, зубчатые колеса, маховики, оси и т. п.).


Высокоуглеродистые стали с концентрацией углерода 60, 65, 70, 75, 80, 85 и увеличенным содержанием марганца 60Г, 65Г и 70Г применяют в основном для рессор и пружин. Они обязательно должны быть подвергнуты закалке и среднему отпуску, чтобы получить более высокие упругие и прочностные свойства.

Материалы для производства режущих инструментов

В настоящее время наука находится на таком уровне развития, при котором ещё нет материала для режущего инструмента, который бы идеально подходил для работы с любыми материалами и отвечал бы всем вышеперечисленным требованиям. Но не всё так плохо, инструментальные материалы уже достаточно хорошо изучены и сгруппированы по назначению и характеристикам, среди которых можно выделить:

  • синтезированные твердые минералы — кубический нитрид бора;
  • естественные твёрдые минералы — рубин, сапфир, алмаз;
  • минералокерамические составы;
  • твёрдые сплавы;
  • дисперсионно-твердеющие инструментальные сплавы;
  • быстрорежущие стали;
  • легированная сталь; 
  • углеродистая сталь.

Инструментальные стали и сплавы

Углеродистая режущая сталь. Первым материалом для производства режущего инструмента применяли углеродистую режущую сталь, это материал известен уже давно, хорошо изучен и представляет собой следующие марки стали: У9А, У10А, У12А и У13А, число в которых указывает на десятые доли % углерода в его составе. Материал закаливается до показателя твёрдости 61 — 63 HRC. Механическая прочность режущего инструмента из этого материала достаточно высока, но этот материал имеет минимальный ресурс работы из всех известных инструментальных сталей и сплавов в связи с его низкой теплостойкостью и износостойкостью.

 

Низколегированные инструментальные стали — это углеродистая инструментальная сталь с невысоким содержанием (до 1%) легирующих добавок, таких как: ванадий, кремний, вольфрам, марганец, хром. Данный режущий материал имеет соответствующую маркировку, например: Х6ВФ, 95ХГСВФ, 9ХС, ХВГ. Указанные марки являются также самыми широкоприменяемыми из этой группы и закалены до твёрдости в 65 HRC. Повышенная износостойкость, по сравнению с обычными углеродистыми сталями, и столь же низкая теплостойкость в 250-350 °С — не позволяет обрабатывать твёрдые материалы и сплавы. Данные характеристики позволяют производить стандартные ручные и машинные инструменты для не отвественных и невысокоточных работ, для обработки материалов на низкой скорости и малых нагрузках. Преимуществом является низкая стоимость изготовления режущего материала из углеродистых и низколегированных углеродистых сталей.

 

Сверло по металлу из быстрорежущей стали Р18Высоколегированная инструментальная сталь — изготовленная на основе высокоуглеродистой быстрорежущая сталь с содержанием углерода (С) 0,7-1,4% со значительным содержанием карбидов (карбид хрома, карбид молибдена, карбид ванадия, карбид вольфрама) — это значительно повышает теплостойкость материала (до 670 °С), повышает прочность инструмента и износостойкость. Эти характеристики позволяют увеличить скорость обработки в 2-4 раза по сравнению с предыдущими материалами в этой группе (УС и НЛИС). Ниже мы приводим сгруппированный список высоколегированных инструментальных сталей в хронологическом порядке появившихся в инструментальной промышленности с описанием их характеристик:

 

  • Р9 и Р18 — марки быстрорежущей инструментальной стали, которые впервые появились в производстве. Химический состав быстрорежущей стали Р9 — 0,8% углерода, 4% хрома, 9% вольфрама, 2% ванадия. Химический состав быстрорежущей стали Р18 — 0,8% углерода, 4% хрома, 18% вольфрама, 1% ванадия. Обладают одинаково высокой теплостойкостью. Повышенная в 2 раза износостойкость быстрорежущей стали Р18 по сравнению с Р9 из-за более высокого содержания свободных карбидов (примерно в 3 раза). Р18 значительно лучше шлифуется, чем Р9, и меньше «прижигается»*. В виду всех этих преимуществ и положительных качеств уже давно принято считать быстрорежущую сталь Р18 эталоном, в сравнении с которой оценивают другие марки режущего материала этой группы.
  • В попытках сократить расход дорогостоящего вольфрама и повысить режущие свойства режущего инструмента учёные и инженеры отечественных НИИ разработали множество марок молибденовых режущих сталей: Р9М4, Р6М5, Р6М3; кобальтовых режущих сталей: Р9К10, Р9К5; ванадиевых режущих сталей: Р18Ф2, Р14Ф4, Р12Ф3, Р9Ф5; и быстрорежущих сталей с комбинацией легирующих добавок: Р18Ф2К5, Р12Ф2М3К8, Р12Ф4К5, Р6М5К5. Эти марки быстрорежущих сталей, всего их более 40 видов, подразделяются по производительности и теплостойкости на группы: нормальная, повышенная и высокая:
    • Режущая сталь с нормальной теплостойкостью — это инструментальная сталь с содержанием вольфрама Р9, Р12 и Р18, а также современные их аналоги — Р6М5 (импортный аналог — HSS), Р6М3.
    • Режущая сталь с повышенной теплостойкостью — это инструментальная сталь с содержанием 2% молибдена, от 2% до 4% вольфрама с 6% — 8% ванадия или 9% — 10% вольфрама с 4% — 5% ванадия. В эту группу также включены стали с легирующими добавками в виде 5% кобальта, 3,5% — 4% ванадия и ≤ 12% вольфрама. А также стали с 6% — 8% кобальта, 1,5% — 2% ванадия и ≤ 10% вольфрама. Примеры —  Р6М5К5  (HSS Co), Р6М5К8, Р9К5.
    • Режущая сталь с высокой теплостойкостью — это высоколегированная углеродистая сталь, содержащит ≥ 12% кобальта, ≤ 18% вольфрама и ≤ 3,5% ванадия. В некоторых марках долю вольфрама уменьшают ≤ 14%, путём введения дополнительного количества молибдена.

Все инструменты для работы на станках в основном изготавливают из быстрорежущих сталей. Технологи и руководители металлообрабатывающих организаций обязаны разбираться в марках быстрорежущей стали, их характеристиках и свойствах легирующих добавок, поскольку эти данные позволят им обоснованно подойти к выбору марки быстрорежущей стали, которая будет оптимальной для конкретных условий работы и обрабатываемого материала. Этот выбор можно сделать только на основании технологических и эксплуатационных свойствах, обусловленных легирующими добавками входящими в состав быстрорежущих сталей.

 

Влияние легирующих добавок кобальта, ванадия, молибдена и вольфрама на свойства быстрорежущей стали

  • Вольфрам — является легирующей добавкой и придаёт быстрорежущей стали теплостойкость, повышает износостойкость и значительно повышает твёрдость. Принимаемая за эталон быстрорежущая сталь Р18 с содержанием 18% вольфрама в свободной форме отлично закаливается и шлифуется. Высокая теплостойкость (≤620°С) по отношению углеродистым и низколегированным углеродистым сталям обусловлена высоким содержанием вольфрама. Вольфрам незначительно снижает прочность и теплопроводность. Сталь Р18 менее пластична, чем Р9 и Р12. Высокая карбидная неоднородность (карбидные ликвации у неё несколько больше), поэтому она менее пластична, чем те же Р9 и Р12 и сложнее обрабатывается под давлением в нагретом состоянии.
  • Молибден — легирующая добавка для быстрорежущей стали с более выраженными характеристиками, чем у вольфрама. Содержание молибдена в стали снижают в 1,5 раза в сравнении с вольфрамом, сохраняя при этом тот же уровень теплостойкости. Сталь с содержанием молибдена в горячем состоянии более пластична, чем с вольфрамом, её легче обрабатывать на прессовом и кузнечном оборудовании. Кроме этого, молибден значительно повышает теплопроводность (отвод тепла из рабочей зоны). Повышенная прочность в сталях с содержанием молибдена ≤5%. Карбидная неоднородность в сталях с молибденом меньше, увеличивается интервал температур закалки. Минусом является обезуглероживание при нагревании перед закаливанием.
  • Ванадий — легирующая добавка для быстрорежущей стали, наделяющая её повышенной твёрдостью (≤ 67 HRC), повышает теплостойкость (≤ 635 °С). Несколько отрицательно воздействует на такие показатели как хрупкость, прочность и теплопроводность. Ванадий в стали ухудшает шлифуемость из склонности этих сталей к прижогам*, которая зависит от концентрации карбидов ванадия, поскольку они имеют малую теплопроводность и твёрже основного состава стали, чем больше ванадия — тем хуже в этом смысле.
  • Кобальт — как легирующая добавка в быстрорежущей стали образует в её составе мелкодисперсные интерметаллиды, а не карбиды как с хромом, молибденом, ванадием и вольфрамом, что увеличивает теплостойкость до 670 °С и твёрдость до 65 HRC. Кобальт значительно повышает теплопроводность, превосходя по этому показателю молибден. Быстрорежущая сталь с кобальтом, например Р6М5К5 (импортный аналог — HSS-Co), шлифуется лучше, чем ванадиевые стали. Несмотря на эти положительные характеристики, кобальт снижает прочность и повышает хрупкость, высокая карбидно-интерметаллидная неоднородность. Кроме того, кобальтовые свёрла дороже свёрл Р18 практически на 100%.  

Применение режущего инструмента из сталей с повышенной и высокой теплостойкостью рационально только при работе на повышенных скоростях и обработке труднообрабатываемых материалов, посколько только в этом случае можно получить преимущество за счет более быстрой скорости обработки (в 3-4 раза более быстро), чем инструментами из быстрорежущих сталей нормальной теплостойкости. Стали нормальной теплостойкости имеют ряд преимуществ — низкая цена, более высокая прочность, легче обрабатываются. Очень важно учитывать профессионализм и оснащение производственной площадки всем необходимым инструментом для выполнения работ и заточки. В случае, если нарушаются рекомендации по закалке, отпуску, заточке и шлифования, то преимущества таких сталей не будут реализованы, кроме того инструмент будет испорчен (характеристики инструмента станут хуже, чем у инструмента из режущей стали с нормальной теплопроводностью) и возрастут расходы.

 

Дополнительно режущие свойства стали могут быть повышены добавлением в их состав азота в количестве 0,06% — 0,09%. Маркируется она очень просто, ставится буква А, например: Р6М5 — Р6АМ5 (АР6М5), АР18, АР12. Введение в состав быстрорежущей стали азота повышает на 1-2 HRC твёрдость и увеличивает режущие свойства на 20% — 30%.

 

Применение технологии порошковой металлургии в производстве режущих инструментов существенно увеличивает свойства быстрорежущих сталей. Процесс заключается в прессовании из порошка, прокатом и в конце процесса — ковка заготовки (упрочнение и придание формы). Данная технология позволяет получить режущую сталь более однородную по своей структуре, уменьшить деформацию при термобработке и улучшить износостойкость инструмента до 2-х раз.

 

Поскольку вольфрам имеет ограниченные запасы на Земле и при этом процесс получения вольфрама достаточно дорогостоящий, то в мире, как впрочем и в нашей стране, начали разрабатывать безвольфрамовые марки режущей стали, такие как: ЭК-42, ЭК-41, 11М5Ф и тд. Эти марки режущей стали по своим характеристикам аналогичны марке Р6М5.

 

Относительно недавно появились безуглеродные высоколегиронанные сплавы (дисперсионно-твердеющие ДТС) с содержанием углерода до 0,06%, например: В16М4К16Х4Н2, ЗВ20К20Х4, Р10М5К25,  Р18М7К25,  Р18МЗК25. Дисперсионное твердение данных сплавов во время закалки и отпуска приводит к повышению твёрдости до 69 HRC и теплостойкости ≤ 720 °С. Имеющие высокую прочность  ≤2000 Н/мм2 режущие инструменты, изготовленные из этого материала, используются для работы с труднообрабатываемыми материалами, при это скорость резания возрастает в 1,5-2 раза в сравнении с быстрорежущей сталью Р18. Экономически нецелесообразно инструментами изготовленными из ДТС обрабатывать углеродистые и умеренно легированные конструкционные материалы, поскольку они имеют высокую стоимость и при обработке обычных материалов их свойства проявляются на уровне Р18Ф2 и Р9К5, не более.

 

Металлокерамические твёрдые сплавы

Получаемые сплавы при помощи прессования и спекания при температуре 1500°С-2000°С порошка различных тугоплавких карбидов (тантала, титана, вольфрама) и свободного тугоплавкого кобальта имеют название — металлокерамические твёрдые сплавы, в которой в качестве связующего вещества выступает кобальт, а режущая часть — карбиды и их смеси.

 

Существуют три группы металлокерамических твёрдых сплавов для режущего инструмента на основе карбидов и кобальта:

  • Однокарбидные (Вольфрамокобальтовые), которые обозначаются первой буквой основных рабочих компонентов и процентным коэффициентом содержания кобальта: ВК25, ВК20, ВК15, ВК10 (Победит), ВК8, ВК6, ВК4, ВК3, ВК2 — эти сплавы имеют средний показатель теплостойкости из этой группы, которая составляет 800°С — 850°С.
  • Двухкарбидные, состоящие из карбида титана и карбида вольфрама в кобальтовой связке, иначе называемые Титановольфрамокобальтовые твёрдые сплавы, обозначаются двумя буквами Т и К, а также цифрами, указывающими на процентное содержание карбида титана и кобальта: Т60К6, Т30К4, Т15К6, Т15К10, Т14К8, Т5К10, Т5К12. Эти сплавы являются самыми термостойкими из этой группы твёрдых сплавов, предназначенных для режущего инструмента — 850°С — 900°С.
  • Трёхкарбидные (Танталотитановольфрамокобальтовые) твёрдые сплавы, состоящие из кобальтовой связки трёх карбидов: тантала, титана, вольфрама. Обозначаются как ТТК (не третье транспортное кольцо в Москве), с указанием процентного содержания основных компонентов: ТТ21К9, ТТ20К9, ТТ10К8, ТТ7К15, ТТ8К7, ТТ7К12. Группа этих сплавов имеет наиболее низкую теплостойкость в ≈750°С.

Эти сплавы могут иметь различную зернистость карбидов и соответствующую маркировку: ОМ — особомелкозернистые (ВК10ОМ), М — мелкозернистые (ВК6М), нормальные — без дополнительного обозначения (ВК8), В, К, КС — крупнозернистые (ВК8В, Т5К10В, ВК15К, ВК20КС).

 

Твердые сплавы, в отличие от быстрорежущей стали, дороже в несколько раз и изготавливаются в форме пластинок, которыми оснащают составные и сборные инструменты. Инструменты малого размера разрешается выпускать полностью из твердого сплава. Применение твердого сплава в оснастке режущих инструментов позволяет увеличить, в отличие от быстрорежущей стали, скорость рабочей подачи в несколько раз — экономически выгодно только тогда, когда скорость резания может быть увеличена не менее чем в 1,5 раза.

Высокую твердость (до 92 HRA), теплостойкость и износостойкость сплавам обеспечивают карбиды. Чем больше карбидов содержится в сплаве, тем выше ранее рассмотренные  показатели, но их прочность ниже. При этом сплавы с карбидами тантала обладают наиболее высокой прочностью, и только затем следуют сплавы на основе карбидов вольфрама. Наименьшую прочность имеют сплавы с содержанием карбида титана. Твердость, теплостойкость, износостойкость изменяют свои показатели обратно пропорционально показателю прочности. Кроме того, чем выше содержание кобальта в сплаве и больше толщина его оболочки (обволакивающие зерна карбидов), тем выше прочность сплава. Именно поэтому крупнозернистые сплавы обладают более высокой и низкой, в случае с мелкозернистыми сплавами, прочностями, чем обыкновенные сплавы фракционного состава, однако, износостойкость крупнозернистых сплавов ниже, а мелкозернистых выше износостойкости подобных аналогов. 

Фракционный состав сплава определяется цифрами в марке после знака химического элемента, например: сплав ВК6 содержит 6% кобальта, остальное – карбиды вольфрама; сплав Т15К6 содержит 6% кобальта, 15% карбидов титана, остальное – карбиды вольфрама и т.п.  Вместе с изменениями размера зерен карбида, повышение технико-физических свойств, твердых сплавов, реализуется с помощью покрытия пластинок сплавов ВК тонким слоем (до 6 мкм) карбидов или нитридов титана, которое обеспечивает значительное (в 3-5 раз) увеличение стойкости, при сохранении высокой прочности. Ещё большего значения стойкости можно достигнуть при двухслойном покрытии пластин – 6 мкм карбидов титана и 1 мкм окиси алюминия.

Более высокими режущими свойствами, в сравнение с традиционными, обладают сплавы группы МС: МС101, МС121, МС146 и т.д.

Твердые сплавы без вольфрама ТМ-1, МНТ-2, МНТА – 2, КТН-16 изготовлены на основе карбидов и карбонитридов титана, тантала, ниобия, и на связки никелевомолибдена. Отсутствие вольфрама, с целью экономии, обеспечивает сплавам в 1,5- 3 раза повышение стойкости, в сравнении со сплавами Т30К4 и Т15К6, при их тонком и чистовом точении.

Подавляющее большинство инструментов оснащают твердыми сплавами, но если брать от общего объема производства металлорежущего инструмента, то их доля не будет превышать 30%. Узконаправленное применение твердых сплавов связано: с их повышенной хрупкостью; предел прочности на изгиб ниже, чем у стали Р18 в 2,5 раза, а ударная вязкость в 1,5-3 раза. Поэтому инструменты из твердых сплавов имеют невысокие технико-физические свойства. Нередко бывают случаи поломок и крошение пластин, когда условия работы обусловлены высокими ударными нагрузками, а так же малой жесткости технологической системы. Учитывая, высокую твердость и малую теплопроводность твердых сплавов, которые затрудняют шлифование  и заточку, из-за высоких трудозатрат и возможности образования трещин, можно сделать вывод: твердые сплавы недостаточно пригодны для изготовления мелкоразмерного или мелко профильного инструмента. Для расширения номенклатуры твердосплавных инструментов, их возможности в применении, т.е. достичь реализацию такового же объема как у резцов и фрез, которые состоят из твердых сплавов на 75% и 45% соответственно, необходимо: совершенствование твердых сплавов; применение современных методов изготовления инструментов; широкое применение алмазных кругов для шлифования и заточки.

 

Минералокерамика

Изготавливается минералокерамика методом прессования и спекания, в температурном режиме 1720-1760 градусов Цельсия, микроизмельченного порошка корунда, или искусственной окиси алюминия (AL2O3) с окисью магния (MgO) около 1%. Окись магния является связующим компонентом, а покрытие зернами корунда – режущим.

Преимуществом, при выборе материала из минералокерамики является: отсутствие дефицитных компонентов; низкая себестоимость – цена порошка электрокорунда в 125 раз ниже порошка карбида вольфрама; высокая твердость  — 93 HRA; высокая теплостойкость – 2000 градусов Цельсия. При этом нужно учитывать: низкую прочность на изгиб – ниже в 3-4 раза относительно твердых сплавов; сниженная ударная вязкость – ниже в 7-10 раз, чем твердых сплавов; особо низкая сопротивляемость периодичному изменению тепловой нагрузки. Поэтому область применения ограничена получистовым точением цветных и черных металлов с высокими скоростями резания в жестких условиях.

Стремление повысить прочность оксидной минеральной керамики привело к образованию керметов, содержащих добавки молибдена, вольфрама титана или сложных карбидов, боридов или силицидов этих элементов, а также окиси алюминия. Такие добавки металлов  увеличивают прочность минералокерамики в 1,5 раза, однако стойкость уменьшается в 4-5 раз, а теплостойкость снижают до 1400 градусов Цельсия. Исключение – новые марки В3, ВОК-60, ВОК-63 карбидно-оксидной керамики, но стоимость их в два выше, чем твердого сплава. Например ВРК-20, относительно новая марка нитридной керамики, обладает стойкостью в два раза выше, чем карбидная ВОК-60.

Для увеличения вязкости, керамику легируют ZrO2, а для повышение прочности армируют монокристалами, в виде волокон SiC. Главным промышленным представителем минеральной керамики является микролит ЦМ-332, изготавливаемый в виде пластинок, таких же форм и размеров, что и твердые сплавы.

 

Сверхтвердые инструментальные материалы

Компонентами сверхтвердых материалов являются: искусственные и естественные алмазы, рубины, сапфиры; не редко встречающийся кубический нитрид бора. Чаще всего, из этой группы, находят широкое применение алмаз и кубический нитрид бора, а рубин и сапфир используется редко и только для тонкого точения цветных металлов.

Алмаз, представляющий собой одну из форм строений углерода, обладает: высокой твердостью выше в 3 раза, чем у карбида титана; высокой теплопроводностью; небольшую склонность к адгезии. Однако он имеет низкую прочность как микролит.  Однородная и плотная структура алмаза позволяет получить режущую кромку с малым радиусом округления,  обеспечивая работу с небольшими сечениями среза. Успешное применение в тонком точении цветных металлов нашли алмазные лезвийные инструменты. Алмазы малопригодны для обработки черных металлов, из-за увеличенной хрупкости и невысокой стойкости, которая вызвана растворением алмазов в железе, при температуры более 750 градусов Цельсия. Так же алмазами оснащают торцевые фрезы и сверла.

Кубический нитрид бора синтезируется из порошка нитрида бора и, в зависимости от метода изготовления и строения кристаллической решетки, называется боразоном, эльбором, кубонитом, гексанитом, исмитом и т.п. На базе кубического нитрида бора с использованием других компонентов, например A12O4 или Si3N4, были получены композиты, превосходящих по своим свойствам основу.

Благодаря высокой твердости кубического нитрида бора (по твердости не уступает алмазу), высокой теплостойкости (1200-1500 градусов Цельсия), химической инертности по отношению к железу и углероду, позволили применять его для чистовой и тонкой обработки чугуна и стали с высокой скоростью рабочей подачи. Оснащенные инструменты на основе нитрида бора не имеют замены при обработке закаленных сталей, с твердостью до  64 HRA. Именно поэтому, их стойкость в десятки раз выше, чем у твердосплавных инструментов, а при обработки чугуна в 4-5 раз. На данный момент кубическим нитридом бора оснащают резцы и торцевые фрезы.

Со времени появления быстрорежущей стали (начало ХХ века) до современных твердых сплавов, 70-е годы прошлого века, производительность обработки, согласно документации Шведской фирмы «Coromant», увеличилась более чем в 30 раз. Так, обработка валика углеродистой стали диаметром  100 мм и длинной 500 мм составляла: 26 минут — резцами из быстрорежущей стали; 15 минут — резцами из стеллита или литые твердые сплавы; 3 минуты — резцами из современных твердых сплавов.

 

Материалы для корпусов инструментов

Материалы для корпусов должны обладать следующими требованиями: высокая прочность и теплопроводность; соблюдать и сохранять точность размеров и формы после обработки; качественно обрабатываться и гарантировать прочное соединение с режущим элементом после сварки, наварки или напайки; обладать невысокой ценой; не должны содержать дефицитных элементов. В полной мере, этими качествами  обладают конструкционные углеродистые стали – марки 40,45,50, и качественные стали – 40Х, 45Х, 40ХН.

Свое применение углеродистые стали нашли в таких сборных конструкциях, как державки резцов, корпуса сборных разверток, втулок, клиньев, винтов и т.п. Остальные корпуса составных и сборных инструментов выпускают из качественных сталей, в том числе и ножи под напайные пластины из твердых сплавов. Основной маркой качественной стали, для таких корпусов, считается 40Х, которая обладает повышенной прочностью и обеспечивает наименьшее коробление в процессе термической обработки.

В неблагоприятных условиях работы, где особенно требуется высокая твердость и износостойкость, корпуса изготавливают из инструментальных сталей У7А, У8А, 9ХС. Например, в случае, где корпус у сверл с напаянными пластинами из твердого сплава трется об обработанную часть детали с  определенной скоростью резания —  его изготавливают из стали 9ХС.

 

Абразивные материалы

Абразивные материалы применяются для изготовления абразивных инструментов (кругов, брусков и пр.), а так же в форме зерен, которые являются режущими компонентами, поэтому они должны обладать высокой твердостью и теплостойкостью, нормально дробиться при затуплении, для образования новых острых кромок. Размеры зерен – в диапазоне от 2000 до 1 мкм:

  • От 2000 до 160: шлифзерно;
  • От 120 до 30: шлифпорошки;
  • 28 и ниже: микропорошки.

Абразивные материалы, полученные естественным путем, например наждак или корунд, которые состоят  из окиси алюминия A12O3, имеют большое количество посторонних примесей и обладают малой производительностью и на сегодняшний день, для изготовления промышленных абразивных инструментов применяются редко. В искусственных абразивных материалах нашли свое широкое применение электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, синтетический алмаз и кубический нитрид бора (эльбор).
Электрокорунд включает в себя кристаллическую окись алюминия A12O3 и продукты плавки бокситов, и в зависимости от содержания окиси алюминия (от 92 до 99%) и метода изготовления делится:

  • Электрокорунд нормальный: 16А…12А;
  • Электрокорунд белый: 25А…22А;
  • Электрокорунд хромистый: 34А…32А;
  • Монокорунд: 45А…43А;
  • Элетрокоруд титанистый: 37А.

Отличной режущей способностью и прочностью зерен обладают электрокорунд титанистый, хромистый и монокорунд, их применяют в долговременном режиме шлифования.

В результате спекания кварцевого песка с углеродом образуется карбид кремния (SiC) или корборунд. Выпускается в виде карбида кремния зеленого (64С…62С), с содержанием SiC не менее 98% и в виде карбида черного (55С…52С), с содержанием SiC в 95-97%.

Карбид кремния зеленый наиболее качественный и применяется для заточки твердосплавных инструментов, а карбид черный используется для шлифования материалов с низким пределом прочности, например чугуна, бронзы, латуни и других подобных материалов.

Карбид Бора (B4C) получают в процессе плавки борной кислоты и нефтяного кокса. По своей твердости он практически соответствует алмазу и изготавливается в виде порошков и паст. Предназначен для доводки твердосплавного инструмента и обработки твердых минералов – рубин, корунд, кварц.

Алмазы нормальной, повышенной и высокой прочности (в большинстве случаях искусственные) являются самыми твердыми материалами и обеспечивают самую высокую скорость обработки. Вследствие этого, именно их используют для высококачественной и производительной обработки твердых сплавов, твердых минералов, цветных металлов и их сплавов.

Кубический нитрид бора практически не уступает по своим свойствам алмазу, но применяется для обработки черных металлов или железосодержащих, потому как химически инертен к железу и углероду. 

Углеродистая сталь

: свойства, примеры и применение

Углеродистая сталь — это железоуглеродистый сплав, содержащий до 2,1 мас.% Углерода. Для углеродистых сталей не существует минимального указанного содержания других легирующих элементов, однако они часто содержат марганец. Максимальное содержание марганца, кремния и меди должно быть менее 1,65 мас.%, 0,6 мас.% И 0,6 мас.% Соответственно.

Виды углеродистой стали и их свойства

Углеродистая сталь

может быть разделена на три категории в зависимости от содержания углерода: низкоуглеродистая сталь (или низкоуглеродистая сталь), среднеуглеродистая сталь и высокоуглеродистая сталь [1].Их содержание углерода, микроструктура и свойства сравниваются следующим образом:

Содержание углерода (мас.%)

Микроструктура

Недвижимость

Примеры

Низкоуглеродистая Сталь

<0,25

Феррит, перлит

Низкая твердость и стоимость.Высокая пластичность, вязкость, обрабатываемость и свариваемость

AISI 304, ASTM A815, AISI 316L

Среднеуглеродистая Сталь

0,25 — 0,60

Мартенсит

Низкая прокаливаемость, средняя прочность, пластичность и вязкость

AISI 409, ASTM A29, SCM435

Высокоуглеродистая Сталь

0.60 — 1,25

Перлит

Высокая твердость, прочность, низкая пластичность

AISI 440C, EN 10088-3

Низкоуглеродистая сталь

Низкоуглеродистая сталь является наиболее широко используемой формой углеродистой стали. Эти стали обычно имеют содержание углерода менее 0,25 мас.%. Их нельзя закалить термической обработкой (с образованием мартенсита), поэтому обычно это достигается холодной обработкой.

Углеродистые стали обычно относительно мягкие и имеют низкую прочность.Однако они обладают высокой пластичностью, что делает их идеальными для обработки, сварки и низкой стоимостью.

Высокопрочные низколегированные стали (HSLA) также часто классифицируются как низкоуглеродистые стали, однако они также содержат другие элементы, такие как медь, никель, ванадий и молибден. В совокупности они составляют до 10 мас.% От содержания стали. Высокопрочные низколегированные стали, как следует из названия, обладают более высокой прочностью, что достигается термической обработкой. Они также сохраняют пластичность, благодаря чему их легко формовать и обрабатывать.HSLA более устойчивы к коррозии, чем простые низкоуглеродистые стали.

Сталь среднеуглеродистая

Среднеуглеродистая сталь имеет содержание углерода 0,25–0,60 мас.% И марганца 0,60–1,65 мас.%. Механические свойства этой стали улучшаются за счет термообработки, включающей аутентификацию с последующей закалкой и отпуском, что придает им мартенситную микроструктуру.

Термическая обработка может выполняться только на очень тонких сечениях, однако могут быть добавлены дополнительные легирующие элементы, такие как хром, молибден и никель, чтобы улучшить способность стали подвергаться термообработке и, следовательно, закалке.

Закаленные среднеуглеродистые стали обладают большей прочностью, чем низкоуглеродистые стали, однако это происходит за счет пластичности и вязкости.

Высокоуглеродистая сталь

Высокоуглеродистая сталь содержит 0,60–1,25 мас.% Углерода и 0,30–0,90 мас.% Марганца. Он имеет самую высокую твердость и ударную вязкость среди углеродистых сталей и самую низкую пластичность. Высокоуглеродистые стали очень износостойкие, поскольку они почти всегда подвергаются закалке и отпуску.

Инструментальные стали и штамповые стали — это типы высокоуглеродистых сталей, которые содержат дополнительные легирующие элементы, включая хром, ванадий, молибден и вольфрам. Добавление этих элементов приводит к получению очень твердой износостойкой стали, что является результатом образования карбидных соединений, таких как карбид вольфрама (WC).

Производство и обработка

Углеродистая сталь

может производиться из переработанной стали, первичной стали или их комбинации.

Чистая сталь производится путем объединения железной руды, кокса (полученного путем нагревания угля в отсутствие воздуха) и извести в доменной печи при температуре около 1650 ° C.Расплавленное железо, извлеченное из железной руды, обогащается углеродом из горящего кокса. Остальные примеси соединяются с известью, образуя шлак, который плавает поверх расплавленного металла, откуда его можно извлечь.

Полученная жидкая сталь содержит примерно 4 мас.% Углерода. Затем это содержание углерода снижается до желаемого количества в процессе, называемом обезуглероживанием. Это достигается за счет пропускания кислорода через расплав, который окисляет углерод в стали с образованием моноксида углерода и диоксида углерода.

Примеры и приложения

Сталь низкоуглеродистая

Низкоуглеродистая сталь часто используется в деталях кузова автомобилей, конструктивных формах (двутавровые балки, швеллер и уголки), трубах, конструктивных элементах и ​​компонентах мостов, а также пищевых банках.

Сталь среднеуглеродистая

Благодаря своей высокой прочности, износостойкости и вязкости среднеуглеродистые стали часто используются для изготовления железнодорожных путей, колес поездов, коленчатых валов, зубчатых колес и деталей машин, требующих такого сочетания свойств.

Высокоуглеродистая сталь

Благодаря высокой износостойкости и твердости высокоуглеродистые стали используются в режущих инструментах, пружинах, проволоке высокой прочности и штампах.

Сравнение свойств и областей применения различных марок

Примеры, свойства и области применения различных углеродистых сталей сравниваются в следующей таблице.

Тип

Название AISI / ASTM

Содержание углерода (мас.%)

Предел прочности (МПа)

Предел текучести (МПа)

Пластичность (% удлинения на 50 мм)

Приложения

Низкая

1010

0,10

325

180

28

Автомобильные панели, гвозди, проволока

Низкая

1020

0.20

380

205

25

Трубы конструкционные из листовой стали

Низкая

A36

0,29

400

220

23

Строительный

Низкая

A516 Класс 70

0.31

485

260

21

Сосуды низкотемпературные напорные

Средний

1030

0,27 — 0,34

460

325

12

Детали машин, шестерни, переключатели, оси, болты

Средний

1040

0.37 — 0,44

620

415

25

Коленчатые валы, муфты, детали с холодной головкой.

Высокая

1080

0,75 — 0,88

924

440

12

Музыкальный провод

Высокая

1095

0.90 — 1,04

665

380

10

Пружины, режущие инструменты

.

Руководство по стали и нержавеющей стали: описания, типы и использование

Легированная сталь (инструментальная сталь)

Свойства легированных сталей обусловлены добавлением сплава помимо углерода. Эти элементы добавляются при производстве стали для достижения требуемых характеристик. Инструментальная сталь может становиться твердой и сохранять твердость при высоких температурах, особенно при резке стали.

Производство легированных сталей осуществляется в виде листов, листов, конструкционных профилей и стержней.Прутки используются в так называемом состоянии после прокатки. По сравнению с горячекатаной углеродистой сталью инструментальная сталь обычно имеет лучшие физические свойства.

Производители оборудования используют легированную сталь из-за ее долговечности и высокой прочности по сравнению с углеродистой сталью. Инструментальная сталь также меньше весит. Следует отметить марганцевую сталь — сплав, который всегда используется в литом виде.

Обычные легированные стали

Эти сплавы используются в станках или при формовании металлов, когда требуется прочность.Примеры включают:

  • Мосты
  • Стрела крановая
  • Отвалы для бульдозеров
  • Вагоны

Что такое быстрорежущая сталь?

Быстрорежущая сталь (H.S.S.) — это название обычной инструментальной стали. Он может резать сталь на высоких скоростях. Эти стали:

  • Содержат относительно значительные количества молибдена или вольфрама, а также ванадия, кобальта или хрома.
  • Устойчивы к износу
  • Сохранять твердость при повышенных температурах около 650 o C
  • Отличная прокаливаемость
  • Иметь разрешенный контент

H.S.S. обычно состоит из:

  • карбон (0,75)
  • ванадий (1%)
  • хром (4%)
  • вольфрам (18%)

Обычные легированные стали:

  • Никелевая сталь : Никель повышает пластичность, прочность и ударную вязкость сталей. Это снижает температуру закалки, поэтому закалка в масле используется не для закалки в воде, а для закалки. Детали самолета, такие как опорные элементы рамы и пропеллеры, изготавливаются из никелевой стали.
  • Хромистые стали : Используется для дорожек и шариков в подшипниках качения; высокая устойчивость к коррозии и образованию накипи. В качестве сплава углеродистой стали он помогает улучшить коррозионную стойкость, ударопрочность и улучшает прокаливаемость. Это также увеличивает прочность при минимальном снижении пластичности.
  • Хром-ванадиевая сталь : Хром-ванадиевая сталь используется из-за своей высокой прочности в таких элементах, как оси, шестерни, головки, высококачественные инструменты (головки, ключи) и коленчатые валы.
  • Вольфрамовая сталь : Вольфрамовая сталь используется в фрезах, токарных инструментах, режущих инструментах и ​​сверлах. Производство дорого.
  • Молибден : Молибден используется вместо вольфрама для производства более дешевых марок быстрорежущей стали и в углеродно-молибденовых трубах высокого давления. Термическая обработка улучшает закаливаемость. Однако, если в стальном сплаве содержится более 0,60% молибдена; удар, усталость скомпрометирована. Износостойкость действительно улучшается, если уровень содержания молибдена выше.75%. Молибден также сочетается с ванадием, вольфрамом или хромом.
  • Молибденовая быстрорежущая сталь : Молибденовая быстрорежущая сталь содержит 2% ванадия, 4% хрома, 6% молибдена и 6% вольфрама. Этот вид быстрорежущей стали дешевле других марок стали. Использование включает в себя нарезку резьбы и сверление.
  • Марганцевые стали : Марганец легирован сталью для повышения прочности, облегчения горячей прокатки, облегчения ковки и износостойкости. Чем больше марганца в стали, тем труднее ее сваривать.Свойства марганца зависят от количества, содержащегося в стали:
    • Небольшие партии производят прочные, легкообрабатываемые стали.
    • При больших количествах сталь становится несколько хрупкой.
    • Еще более значительные объемы производят сталь, которая после надлежащей термообработки является прочной и очень устойчивой к износу.
  • Колумбий и титан (ниобий) : Эти металлы используются в качестве дополнительных легирующих добавок в коррозионно-стойких низкоуглеродистых сталях. После длительного воздействия высоких температур эти металлы устойчивы к любой межкристаллитной коррозии.
  • Ванадий : Ванадий регулирует Размер зерна. Этот сплав улучшает закаливаемость, сопротивляется отпуску и вызывает заметную вторичную твердость. Его также добавляют в сталь во время производства для удаления кислорода.
  • Кремний : Для улучшения прокаливаемости и коррозионной стойкости в сталь добавляют кремний. Кремний часто используется с марганцем для получения прочной, вязкой стали. В режущем инструменте используются быстрорежущие инструментальные стали со специальным составом сплава. Содержание углерода колеблется от 0.От 70% до 0,80%. Для улучшения свариваемости их сваривают индукционным методом. В противном случае их сложно сваривать.
  • Конструкционные легированные стали (низколегированные конструкционные стали с высоким пределом текучести) : Этот тип стали намного прочнее, чем низкоуглеродистые стали. Малоуглеродистые стали называют конструкционными сплавами. Сталь отпускается и закаливается для получения предела прочности на разрыв от 689 500 до 965 300 кПа (от 100 000 до 140 000 фунтов на квадратный дюйм) и предела текучести от 620 550 до 689 500 кПа (от 90 000 до 100 000 фунтов на квадратный дюйм) в зависимости от формы и размера.Когда из этих высокопрочных сталей изготавливают конструкционные элементы, они могут иметь меньшие площади поперечного сечения, чем обычные конструкционные стали, и при этом иметь равную прочность. Эти стали более устойчивы к истиранию и коррозии. В искровых испытаниях конструкционные стальные сплавы выглядят похожими на низкоуглеродистые стали.

Идентификационные испытания легированной стали

  • Внешний вид : Легированные стали выглядят так же, как штампованная сталь.
  • Испытание на излом : Легированная сталь обычно очень мелкозернистая, временами излом кажется бархатистым.
  • Искровое испытание : Из легированной стали образуются характерные искры по форме и цвету. Распространенные сплавы, используемые в стали, и их влияние на искровой поток:
    • Хром : При искровых испытаниях стали, содержащие от 1% до 2% хрома, не имеют выдающихся характеристик. Большое количество хрома сокращает длину искрового потока вдвое по сравнению с той же сталью без хрома, не оказывая заметного влияния на яркость потока. Другие элементы так же уменьшают поток и делают его унылым.Нержавеющая сталь с 18% хрома и 8% никелем дает искру, которая похожа на искру, но вдвое короче кованого железа. Сталь, не содержащая никеля и 14% хрома, обеспечивает более короткую искру с низким содержанием углерода. У 18-процентной хромистой и 2-процентной углеродистой стали (хромистой штамповой стали) есть искра, которая похожа на искру, производимую углеродистой инструментальной сталью, но с длиной в одну треть.
    • Никель : Непосредственно перед вилкой никелевая искра имеет короткую резко очерченную полосу яркого света. Никель, в количестве, найденном в S.Стали A.E. распознаются только тогда, когда содержание углерода настолько низкое, что разрывы не слишком заметны.
    • H igh из хромоникелевых легированных (нержавеющих) сталей : При искровом испытании испускаемые искры белые около конца полосы и соломенные около шлифовального круга. Объем полосы средний с умеренным количеством разветвленных всплесков.
    • Марганец : Углеродистая сталь и сплав марганцевой стали имеют одинаковую искру. Сила разрыва и объем искровой струи возрастают с увеличением содержания марганца.Если в стали содержится больше, чем обычно, марганца, искра будет похожа на искру из высокоуглеродистой стали с низким содержанием марганца.
    • Молибден : Сталь, содержащая этот элемент, дает характерную искру с отделенным наконечником стрелы, похожую на искру из кованого железа. Это видно даже при относительно сильных выбросах углерода. Никель, хром или оба они содержатся в легированной молибденовой стали.
    • Другие элементы с молибденом : Когда вольфрам в быстрорежущей стали предъявляется иск для замены некоторых других элементов и молибдена, поток искры становится оранжевого цвета.Хотя другие предметы излучают красную искру, их цвет достаточно различен, чтобы отличить их от вольфрамовой искры.
    • Вольфрам : При испытании вольфрама поток искры, ближайший к колесу, становится тускло-красным. Поток искры укорачивается, уменьшается в размерах или исключается выброс углерода. Сталь, содержащая 10% вольфрама, приводит к изогнутым коротким оранжевым остриям на концах несущих строп. При дальнейшем уменьшении содержания вольфрама на конце наконечника копья вы увидите небольшие белые вспышки.Несущие линии кажутся от оранжевого до тускло-красного, в зависимости от того, какие другие элементы находятся в стали, особенно когда она имеет высокое содержание вольфрама.
    • Ванадий : Легированные стали, содержащие ванадий, образуют искры с оторванным наконечником стрелки на конце несущего звена, подобные искрам, возникающим в молибденовых сталях. Испытание на искру не является положительным для ванадиевых сталей.
    • Быстрорежущие инструментальные стали : Рядом с колесом при искровом испытании будет образовано несколько удлиненных искр с вилкой.Искры в конце ручья будут соломенного цвета.

Процесс отжига стали

Полный отжиг

Во время этого процесса на этапе нагрева образуется мелкозернистый аустенит. После охлаждения получается мелкозернистая структура. В результате улучшаются вязкость, пластичность и механические свойства. Это процесс, при котором заэвтектоидная сталь нагревается на 30–50 ° C выше критической температуры. При этой температуре его выдерживают в течение некоторого времени, что обеспечивает тщательный нагрев металла.Фазовое превращение происходит по всему металлу. Затем следует медленное охлаждение в печи. Скорость нагрева обычно составляет 100 ° C / час, а время выдержки — один час на тонну металла. Скорость охлаждения поддерживается в пределах 10–100 ° C для легированных сталей и может составлять 200 ° C / час для углеродистых сталей.

Частичный отжиг

Частичный отжиг — это процесс, при котором сталь нагревается немного выше более низкой критической температуры. Этот отжиг применяется только для заэвтектоидных сталей. Он также применяется к заэвтектоидным сталям, твердость которых должна быть снижена при улучшении обрабатываемости.В этой операции перлит превращается в аустенит, а феррит частично деформируется в аустенит. За периодом нагрева и выдержки следует медленное охлаждение.

Изотермический отжиг

При изотермическом отжиге сталь нагревают так же, как и при полном отжиге. Он быстро охлаждается с 500 ° C до 100 ° C ниже критической температуры. Затем следует выдержка стали при этой температуре в течение длительного периода времени, что приводит к полному разложению железа.Затем его охлаждают на воздухе. Изотермический отжиг приводит к более однородной структуре по всему сечению и улучшенной обрабатываемости.

Нормализация стали

Нормализация стали — это процесс нагрева стали до температуры на 50 ° C и более выше критической температуры 723 ° C. Полное превращение происходит, когда сталь выдерживается при этой температуре в течение значительного периода времени. Далее следует воздушное охлаждение стали. При нормализации происходит полная фазовая рекристаллизация и получается мелкозернистая структура.

Скорость охлаждения выше, чем в печи. Во время охлаждения на воздухе аустенит превращается в более мелкую и более обильную перлитную структуру по сравнению с отжигом. Свойства, полученные при нормализации, зависят от размера и состава стали. По мере того, как более мелкие детали охлаждаются быстрее из-за большей площади экспонирования, образуется мелкий перлит, и поэтому они тверже, чем более крупные. Целью нормализации является улучшение структуры стали и устранение деформаций, которые могли быть вызваны холодной обработкой.

Кристаллическая структура искажается при холодной обработке стали. Металл может стать нереалистичным и хрупким.

Закалка

Для эффективного превращения аустенита в мартенсит необходимо быстрое охлаждение, поэтому температура превращения составляет примерно от 750 до 300 ° C. При этом происходит очень быстрое охлаждение и возникают проблемы с растрескиванием и деформацией. Факторы, которые приводят к деформации и растрескиванию металла:

  1. Когда металл охлаждается, он подвергается сжатию, которое обычно не является равномерным, но происходит на внешних поверхностях и в тонких срезах продукта.
  2. Когда сталь охлаждается до критического диапазона, происходит расширение. Теперь, если мы организуем охлаждение всего объема металла внезапно в один и тот же момент, у нас не должно возникнуть особых проблем с изменением объема и т. Д., Но, к сожалению, это невозможно. Когда мы внезапно погружаем металл в воду из печи при температуре отжига, внешняя часть металла вступает в контакт с водой, сразу же охлаждается и подвергается расширению своего критического диапазона, что приводит к образованию твердой и жесткой корки металла.Однако внутренняя часть металла еще не почувствовала закалочного эффекта и все еще раскалена докрасна. Когда закалочный эффект передается на внешнюю часть стали через критический диапазон, внешний слой не трескается. Размер, форма и скорость закалки изделия влияют на устранение деформации, трещин и затвердевания. Применяется уникальная технология погружения в охлаждающую среду (может быть вода, масло или солевой раствор), как описано ниже:
    1. Длинные изделия погружают так, чтобы их ось была перпендикулярна поверхности ванны.
    2. Тонкие и плоские изделия сначала погружают краями в ванну.
    3. Изогнутая часть изделия удерживается вверх во время погружения.
    4. Тяжелые изделия удерживаются в неподвижном состоянии с перемешиванием охлаждающей среды вокруг них.

    Изделия с очень шероховатой поверхностью не поддаются равномерной закалке, поэтому этот фактор следует учитывать перед выполнением операции закалки.

Закалка

Мартенситные структуры, образованные прямой закалкой из высокоуглеродистой стали, твердые и прочные, но также хрупкие.Они содержат внутренние напряжения, которые являются серьезными и неравномерно распределенными, вызывая трещины или даже разрушение закаленной стали. Закалка проводится для достижения одной или нескольких из следующих целей:

  1. Для уменьшения внутренних напряжений, возникающих при операциях термической обработки.
  2. Для стабилизации структуры металла.
  3. Сделать сталь прочной, чтобы противостоять усталости и ударам.
  4. Для снижения твердости и повышения пластичности

Таким образом, отпуск заключается в нагреве закаленной закаленной стали в мартенситном состоянии до температуры ниже нижней критической температуры.Его необходимо выдержать при этой температуре в течение достаточного времени, а затем медленно охладить до комнатной температуры.

Закалка подразделяется на следующие три типа:

  1. Закалка при низких температурах : Изделие нагревается от 150 до 250 ° C в течение определенного времени. Цель этой процедуры — снять внутренние напряжения и повысить пластичность при значительном снижении твердости. Низкотемпературный отпуск
    применяется при термообработке режущего инструмента из углеродистой и низколегированной стали, а также для измерения инструмента и компонентов, подвергшихся науглероживанию и поверхностной закалке.
  2. Среднетемпературная закалка : Изделие нагревают от 350 до 450 ° C в течение определенного времени, прежде чем дать остыть на воздухе или закалить в определенных средах. Мартенсит превращается во вторичный троостит. Результаты обеспечивают снижение на
    твердости и прочности металла и улучшение пластичности. Этот процесс используется в производстве многослойных пружин и витков для обеспечения прочности.
  3. Высокотемпературный отпуск : Выполняется при температуре от 500 до 650 ° C, что полностью устраняет внутренние напряжения и обеспечивает прочность.Твердость практически обусловлена ​​продолжительным нагревом во время процесса цементации, зерна сердцевины становятся относительно крупными, и требуется измельчение сердцевины. Рафинирование компонентов достигается путем их нагрева до 850 ° C, затем охлаждения на воздухе или закалки в масле.
    Таким образом науглероживание обеспечивает твердый корпус с мягким сердечником. Если есть хрупкость сердечника, его удаляют обычным отпуском при температуре 180–270 ° C.

Карбонитрирование

Что такое карбонитрирование стали?

Карбонитрирование стали — это метод изготовления твердого каркаса с использованием газов для добавления азота и аммиака на поверхность стали.В процессе нитроцементации используется аммиак, оксид углерода и углеводороды. Температура карбонитрирования составляет от 780 ° C до 875 ° C с 840 ° C в течение 6-9 часов. Используется печь с подачей газа-носителя (оксид углерода, углеводород, аммиак) под положительным давлением для проверки и предотвращения проникновения воздуха. Таким образом, упрощается контроль процесса.

Карбонитрирование стали

При температурах печи добавленный аммиак распадается с образованием азота на поверхности стали.Азот в поверхностном слое стальных деталей увеличивает закаливаемость и позволяет закалку закалкой в ​​масле (вместо закалки в воде). Таким образом, исключается вероятность появления трещин и деформации. Часть стальных компонентов, не подлежащая карбонитрированию, может быть защищена слоем меди.

Цианирование

Что такое цианирование?

Цианирование — это процесс использования ванны с жидким цианидом для создания износостойкого корпуса с прочным сердечником для низкоуглеродистой стали.В этом процессе кусок низкоуглеродистой стали погружают в расплавленную мягкую ванну, содержащую цианид (обычно он содержит от 20% до 50% цианида натрия до 40% карбоната натрия и различные количества хлорида натрия и бария) при температуре 840 ° C до 940 ° C с последующей закалкой стали в воде или масле. Перед закалкой сталь выдерживают в ванне от 15 до 20 минут. Время выдержки зависит от глубины затвердевания гильзы и размера компонента. В средних условиях, как обсуждалось выше, глубина корпуса равна 0.125 мм, то есть за 15 минут и при 840 ° C. Этот метод в основном используется для корпусов толщиной не более 0,8 мм.

Образовавшаяся твердость обусловлена ​​наличием в поверхностном слое соединений азота, а также углерода. Химический состав процесса цианирования следующий:

Химия процесса цианирования

Сгенерированные C&N поглощаются поверхностью. Собственная твердость придает азот, в то время как содержание абсорбированного углерода в стали будет реагировать на закалку.

Преимущества цианирования
  1. При необходимости можно сохранить глянцевую поверхность обработанной детали.
  2. Искажения легко избежать.
  3. Твердость от сердцевины к корпусу постепенная, и мы можем устранить отслаивание сердцевины.

Закалка пламенем

Что такое закалка пламенем?

Закалка пламенем — это процесс поверхностного упрочнения, при котором твердый износостойкий слой на прочном стальном сердечнике образуется путем нагревания пламенем кислородно-ацетиленовой горелки.Затем поверхность охлаждают водой. Пламя направляется на нужную деталь, не нагревая оставшуюся часть работы.

Сталь, необходимая для закалки пламенем, обычно содержит от 0,4 до 0,6% углерода. Компонент или деталь нагревается до аустенитного диапазона. Вероятность растрескивания и деформации снижается за счет уменьшения напряжений за счет локализации пламени.

Преимущества огнестойких стальных сплавов
  1. Время, необходимое для нагрева, сравнительно меньше, чем при нагревании необходимого металла в печи.
  2. Метод выгоден тем, что отдельные поверхности можно упрочнять даже на очень больших машинах / компонентах, которые слишком неудобны или слишком велики для размещения в печи.
  3. Закалка пламенем удобна, когда твердость требуется только на ограниченной глубине, а остальная часть сохраняет исходную вязкость и пластичность.
Ограничения огнестойкости

Единственное ограничение — когда происходит точный перегрев из-за плохого контроля температуры, это может привести к растрескиванию и деформации обрабатываемых компонентов.

Применение закалки пламенем
  • Ключ рожковый
  • Способы токарные
  • Значение заканчивается
  • Плашки стальные
  • Черви
  • Шпиндели
  • Шкивы
  • Зубья шестерни

Индукционная закалка

Что такое индукционная закалка?

Индукционная закалка — это процесс, при котором поверхностная закалка достигается путем помещения детали в индуктор (состоящий из меди), который является первичной обмоткой трансформатора.Компоненты размещены таким образом, чтобы не касаться катушки индуктивности. В этом процессе пропускается высокочастотный ток около 2000 циклов в секунду. Эффект нагрева возникает из-за наведенного вихревого тока и гистерезисных потерь материала поверхности.

Температура закалки составляет от 750 ° C до 760 ° C для 0,5% углеродистой стали и от 790 ° C до 810 ° C для легированных сталей. Затем нагретые участки немедленно охлаждаются струей воды под давлением. Глубина корпуса около 3 мм достигается примерно за 5 секунд.Фактическое время зависит от используемой частоты, потребляемой мощности и необходимой глубины затвердевания.

Преимущества индукционной закалки

  1. Время нагрева чрезвычайно мало, поэтому искажения, если они есть, значительно уменьшаются.

  2. Позволяет автоматизировать процесс термообработки без окисления поверхности.

  3. Индукционная закалка обеспечивает высокую твердость, более высокую износостойкость, более высокую ударную вязкость и более высокий предел выносливости по сравнению с обычными закаленными сталями.

Ограничения

  1. Дороговизна на оборудование
  2. Область применения ограничена среднеуглеродистыми и легированными сталями

Приложения

  1. Шпиндели
  2. Разрывные барабаны
  3. Шестерни
  4. Поверхности коленчатого вала
  5. Поверхности распредвала

Азотирование

Что такое азотирование?

Азотирование — это процесс упрочнения поверхности. Он используется для получения компонентов с твердой стальной поверхностью.Этот метод обычно используется для тех сталей, которые легированы такими металлами, как алюминий, молибден, марганец и хром. Операция азотирования — это последняя операция, выполняемая после закалки в масле (от 840 ° C до 900 ° C), отпуска, черновой обработки, стабилизации (для снятия внутренних напряжений) и окончательной обработки компонентов.

Обработанные и готовые стальные компоненты помещаются в герметичный контейнер из хромоникелевой стали, снабженный впускными и выпускными трубками, через которые циркулирует Nh4 (при температуре от 450 ° C до 540 ° C.) Nh4 в печи диссоциирует с высвобождением образующегося азота, который вступает в реакцию с поверхностью компонентов и образует очень твердые нитриды.

Использование азотирования

Процесс азотирования используется при производстве компонентов машин, требующих высокой износостойкости при повышенных температурах, таких как:

  • цилиндрические линии
  • коленвалы
  • клапаны для самолетов
  • клапаны автомобильные
  • оправки
  • шестерни
  • Плашки для вытяжки
  • калибры
  • валы насоса
  • детали подшипника качения
  • шариковые подшипники

Преимущества азотирования

  1. Очень высокая твердость поверхности с отличной износостойкостью.

  2. Минимальные трещины и деформация за счет устранения закалки

  3. Экономичный для базового производства, механической обработки и чистовой обработки

  4. Азотированные компоненты сохраняют твердость до 510 ° C.

Недостатки азотирования

  1. Время работы велико при небольшой глубине цементированных компонентов и может привести к окислению.

  2. Применимо к сталям, которые могут образовывать хорошие нитриды.

Специальная сталь

Листовая сталь: Сварные конструкции, такие как лафеты, используют листовую сталь.

При работе с листовой сталью некоторые из них, не содержащие никеля, или технические сорта низколегированной конструкционной стали с содержанием углерода не более 0,25% лучше подходят для сварки, чем те, которые содержат максимальное содержание углерода 0,30%. Примером такого типа пластин является низкоуглеродистая легированная сталь, которая называется броневой пластиной. Листы этого типа обычно используются в прокатанном состоянии.

При использовании покрытого электрода для электродуговой сварки может потребоваться предварительный нагрев металла с последующей соответствующей термообработкой для снятия напряжений с последующим нагревом для создания структуры, в которой сварное соединение имеет свойства, равные свойствам металлической пластины.

Бесплатные брошюры

Аустенитная нержавеющая сталь
от ASM International
Нержавеющая сталь для инженеров-проектировщиков

Список литературы

«Тель-Авивский университет. Сплав — это комбинация в растворе или компаунде.. »(По состоянию на 8 февраля 2017 г.).

«Сварка пружинной стали — сварка, склеивание и крепление…» N.p., n.d. Интернет. 14 февраля 2017 г.

«Историческое использование материалов на протяжении всей истории человечества…». N.p., n.d. Интернет. 15 февраля 2017 г. .

«Глава 1 Введение в типы и идентификацию металла». Seabeamagazine . N.p., n.d. Интернет. 15 февраля 2017 г.

Steel: Maine Welding Company. « MeWelding . N.p., н.о. Интернет. 15 февраля 2017 г.

Типы металлов

Справочник по черным металлам

.

станков | Описание, история, типы и факты

Станок , любой стационарный станок с механическим приводом, который используется для придания формы или формования деталей из металла или других материалов. Формование осуществляется четырьмя основными способами: (1) вырезанием лишнего материала в виде стружки с детали; (2) разрезанием материала; (3) путем сжатия металлических деталей до желаемой формы; и (4) путем воздействия на материал электричества, ультразвука или коррозионных химикатов. Четвертая категория охватывает современные станки и процессы обработки сверхтвердых металлов, которые не поддаются обработке старыми методами.

сверлильный станок сверлильный станок. Plbcr

Станки, которые формируют детали путем удаления металлической стружки с заготовки, включают токарные станки, формирователи и строгальные станки, сверлильные станки, фрезерные станки, шлифовальные станки и электрические пилы. Холодное формование металлических деталей, таких как кухонная утварь, кузова автомобилей и т. Д., Выполняется на штамповочных прессах, а горячее формование раскаленных добела заготовок в штампы соответствующей формы выполняется на ковочных прессах.

Современные станки режут или формуют детали с допусками плюс-минус одна десятитысячная дюйма (0.0025 миллиметр). В специальных областях применения прецизионные притирочные станки могут изготавливать детали с точностью до плюс-минус две миллионных долей дюйма (0,00005 миллиметра). Благодаря точным требованиям к размерам деталей и большим силам резания, прилагаемым к режущему инструменту, станки сочетают в себе вес и жесткость с высокой точностью.

История

До промышленной революции 18 века ручные инструменты использовались для резки и придания формы материалам для производства таких товаров, как кухонная утварь, повозки, корабли, мебель и другие товары.После появления паровой машины материальные товары производились с помощью механических машин, которые могли производиться только станками. Станки (способные изготавливать детали с точными размерами в больших количествах), приспособления и приспособления (для удержания работы и направления инструмента) были незаменимыми инновациями, которые сделали массовое производство и взаимозаменяемые детали реальностью в 19 веке.

Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской.Подпишитесь сегодня

Самые ранние паровые машины страдали от неточности ранних станков, и большие литые цилиндры двигателей часто неправильно растачивались машинами, приводимыми в действие водяными колесами и изначально предназначенными для стрельбы из пушек. В течение 50 лет после появления первых паровых двигателей были спроектированы и разработаны базовые станки со всеми основными функциями, необходимыми для обработки деталей из тяжелых металлов. Некоторые из них были переделками более ранних деревообрабатывающих станков; токарный станок по металлу, полученный из токарных станков по дереву, которые использовались во Франции еще в 16 веке.В 1775 году Джон Уилкинсон из Англии построил прецизионный станок для расточки цилиндров двигателя. В 1797 году Генри Модслей, тоже из Англии и один из величайших изобретателей своего времени, спроектировал и построил токарно-винторезный станок для двигателя. Отличительной особенностью токарного станка Модслея был ходовой винт для привода каретки. Направленный на шпиндель токарного станка, ходовой винт продвигал инструмент с постоянной скоростью и гарантировал точную резьбу. К 1800 году Модслей оснастил свой токарный станок 28 переключающими механизмами, которые нарезали резьбу с различным шагом, контролируя соотношение скорости ходового винта и скорости шпинделя.

Формовщик был изобретен Джеймсом Нэсмитом, который работал в магазине Генри Модсли в Лондоне. В станке Нэсмита заготовку можно было закрепить горизонтально на столе и обработать резаком, используя возвратно-поступательное движение, чтобы выровнять небольшие поверхности, вырезать шпоночные пазы или обработать другие прямые поверхности. Несколько лет спустя, в 1839 году, Нэсмит изобрел паровой молот для ковки тяжелых предметов. Другой ученик Модслея, Джозеф Уитворт, изобрел или улучшил множество станков и стал доминировать в этой области; на Международной выставке 1862 года экспонаты его фирмы занимали четверть всей площади, посвященной станкам.

Великобритания пыталась удержать лидерство в разработке станков, запрещая экспорт, но эта попытка была предопределена промышленным развитием в других странах. Британские инструменты экспортировались в континентальную Европу и США, несмотря на запрет, и новые инструменты были разработаны за пределами Великобритании. Среди них выделялся фрезерный станок, изобретенный Эли Уитни, произведенный в США в 1818 году и использованный Симеоном Норт для производства огнестрельного оружия. Первый полностью универсальный фрезерный станок был построен в 1862 году Дж.Р. Браун из США и использовался для нарезания спиральных канавок спиральными сверлами. Токарно-револьверный станок, также разработанный в Соединенных Штатах в середине 19 века, был полностью автоматическим при выполнении некоторых операций, таких как изготовление винтов, и предвосхитил важные события 20 века. Различные зуборезные станки достигли своего полного развития в 1896 году, когда американец Ф.У. Феллоуз разработал устройство для обработки зубчатых колес, которое могло быстро обрабатывать почти любой тип зубчатых колес.

Производство искусственных абразивов в конце 19 века открыло новую отрасль станков — шлифовальные станки.C.H. Нортон из Массачусетса наглядно проиллюстрировал потенциал шлифовального станка, создав станок, который может шлифовать коленчатый вал автомобиля за 15 минут — процесс, который раньше требовал пяти часов.

К концу 19 века в обработке и формовании металлов произошла полная революция, которая создала основу для массового производства и индустриального общества. 20-й век стал свидетелем появления многочисленных усовершенствований станков, таких как многоточечные фрезы для фрезерных станков, развитие автоматизированных операций, управляемых электронными системами и системами управления жидкостью, а также нетрадиционные методы, такие как электрохимическая и ультразвуковая обработка.Тем не менее, даже сегодня основные станки остаются наследием XIX века.

Характеристики станков

Все станки должны иметь приспособления для удержания заготовок и инструментов, а также средства для точного контроля глубины резания. Относительное движение между режущей кромкой инструмента и изделием называется скоростью резания; Скорость, с которой неразрезанный материал входит в контакт с инструментом, называется движением подачи. Должны быть предусмотрены средства для изменения обоих.

Поскольку перегретый инструмент может потерять режущую способность, необходимо контролировать температуру. Количество выделяемого тепла зависит от усилия сдвига и скорости резания. Поскольку сила сдвига меняется в зависимости от разрезаемого материала, а материал инструмента отличается своей устойчивостью к высоким температурам, оптимальная скорость резания зависит как от разрезаемого материала, так и от материала режущего инструмента. На это также влияют жесткость станка, форма заготовки и глубина пропила.

Металлорежущие инструменты подразделяются на одноточечные и многоточечные. Инструмент с одноточечной резкой можно использовать для увеличения размера отверстий или растачивания. Токарно-расточная обработка выполняется на токарных и расточных станках. Многоточечные режущие инструменты имеют две или более режущих кромки и включают фрезы, сверла и протяжки.

Есть два типа операций; либо инструмент движется по прямой траектории относительно неподвижной заготовки, как на формирователе, либо заготовка движется относительно неподвижного инструмента, как на строгальном станке.Должны быть предусмотрены задние или задние углы для предотвращения трения поверхности инструмента ниже режущей кромки о заготовку. На режущих инструментах часто предусмотрены передние углы, чтобы вызвать заклинивание при образовании стружки и уменьшить трение и нагрев.

.Углеродистая сталь

и нержавеющая сталь

Обновлено 20 февраля 2018 г.

Углеродистая сталь и нержавеющая сталь — это металлические сплавы, то есть металлы, которые образуются путем объединения двух или более металлических элементов для улучшения определенных свойств, таких как прочность и реакционная способность. Каждый подходит для конкретных приложений. Например, ножи изготавливаются как из углеродистой, так и из нержавеющей стали, и люди предпочитают любой из двух для конкретных ситуаций. Ниже приведены различия между этими двумя металлическими сплавами, чтобы помочь вам выбрать правильный нож для ваших нужд.

Определения

Carbon Steel Кухонный нож Нержавеющая сталь Режущая кромка

Углеродистая сталь — это металлический сплав углерода и железа с относительно низким пределом прочности на растяжение, твердость поверхности которого можно повысить за счет науглероживания. Количество используемого углерода обычно составляет менее 2 процентов, другие металлические элементы не добавляются. Углеродистая сталь является наиболее производимой из всех стальных изделий. Благодаря своей ферромагнитной природе он имеет широкий спектр применения в секторе двигателей и электроприборов.

Нержавеющая сталь — это металлический сплав, состоящий из железа и хрома. Количество хрома, используемого с железом, обычно варьируется от минимум 10 процентов до 30 процентов в зависимости от желаемого качества конечного продукта. Некоторые другие элементы, такие как титан и никель, могут быть добавлены для улучшения определенных свойств стали. В отличие от других металлов нержавеющая сталь не ржавеет и не подвержена коррозии.

Сравнительная таблица

Углеродистая сталь Нержавеющая сталь
Сплав железа и углерода Сплав железа и хрома
Может ржаветь Не ржавеет
Твердый и износостойкий Более мягкий.Нож долго не останется острым.
Хрупкая Нехрупкая

Углеродистая сталь и нержавеющая сталь

В чем разница между углеродистой сталью и нержавеющей сталью? Разница заключается в их составе, использовании и в том, ржавеют они или нет.

Если вы хотите выбрать между ножом из углеродистой стали и ножом из нержавеющей стали, вот краткое руководство. Оба типа ножей справятся со своей задачей, но у каждого есть свои преимущества.Нож из углеродистой стали изготавливается из смеси железа и углерода. Это значит, что он может заржаветь. Тем не менее, углерод — прочный металл, и поэтому он дает ножу хорошую меру прочности, которая может вам понадобиться в некоторых задачах. Это также означает, что при заточке нож из нержавеющей стали не будет оставаться острее дольше, чем нож из углеродистой стали, который более износостойкий. Кроме того, хотя углеродистая сталь прочнее нержавеющей стали, ее гораздо легче точить, чем нержавеющую сталь. Это важная характеристика при изготовлении ножей, поскольку при частом использовании ножи не остаются достаточно острыми в течение длительного времени.

Нержавеющая сталь изготавливается из хрома и железа. Используемый хром придает ему антикоррозионные свойства и эстетическую привлекательность. Это упрощает использование во влажной среде. Для большинства пользователей кухни ножи из нержавеющей стали достаточно хороши, тем более что они могут оставаться нечистыми в течение относительно длительного периода без образования ржавчины и могут быть очень легко очищены позже.

Угольные ножи хрупкие в уходе из-за хрупкости углерода в них. Они могут легко расколоться при падении или попадании в посудомоечную машину.Они могут легко заржаветь или испачкаться. Они не переносят длительного воздействия грязи или пищи, поскольку могут реагировать на пищу и обесцвечиваться или ржаветь.

.

0 0 vote
Article Rating
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments