Низколегированная сталь для режущего инструмента

КОНСТРУКЦИОННЫЕ ЛЕГИР. СТАЛИ

Конструкционная легированная сталь.

Из этой стали изготавляют ответственные детали машин и металлич конструкций. Они относятся в основном к перлитному классу. Св-ва легированной стали определяются не только содержанием легирующих элементов и углерода, но и в значительной степени термической обработкой.

Тройная (Fe+C+легирующий элемент) легированная сталь.

Хром в качестве легирующего компонента получил наибольшее распространеие, т.к. способствует увеличению прочности стали и относительно дешев. Он сообщает стали хорошую сопротивляемость износу, а с увеличением содержания углерода – высокую тв-ть.

Низко- и среднелегированную хромовые стали широко применяют в авто- и тракторостроении, а так же в других отраслях машиностроения.

Хромовая сталь при содержании 0,4 – 1,65% Cr и 0,95 – 1,15% С образует группу шарикоподшипниковых сталей ШХ6, ШХ9, ШХ15.

Низколегированную сталь применяют также для изготовления инструментов.

Никель – прекрасный легирующий компонент, но он дорог. Поэтому его по возможности сочетают с хлором или заменяют марганцем и другими легиров элементами. Никель увеличивает прочность. Вязкость и тв-ть (после закалки) стали, мало снижает пластичность, но сильно повышает прокаливаемость и корроз стойкость. После закалки и низкого отпуска никелевая сталь очень тверда, но не хрупкая.

Кремний при содержании свыше 0,8% повышает прочность, упругость и тв-ть стали, снижая, однако, ее вязкость.

Марганец повышает тв-ть и прочность стали, а также увелич ее прокаливаемость и улучшает свариваемость.

Сложнолегированная конструкционная сталь.

Эта сталь широко распространена. Путем одновременного легирования стали несколькими элементами получение нужных св-в достигается легче, полнее и при меньшем их общем содержании.

Хром – основной компонент большинства марок сложнолегир конструкц стали. На втором месте стоит никель, однако он вводится обычно в небольших количествах.

Хромоникелевая сталь. Наибольшее распространение имеет сталь перлитного класса. Эта сталь обладает высокой прочностью, вязкостью и является одним из лучших конструкц материалов.

Хромолибденовая сталь. Молибден придает стали способность сохранять прочность при нагреве (жаропрочнось) – способствует образованию мелкозернистой однородной структуры, улучшает свариваемость и обрабатываемость резанием. Сталь отличается высокой прочностью и вязкостью, простотой применяемой термической обработки.

Хромованадиевая сталь. Эта сталь обладает высокой прочностью, вязкостью и упругостью.

Низколегированная сталь повышенной прочности. Не содержит дорогостоящих элементов. Легко свариваются, а после термической обработки имеют повышенную прочность.

Высокопрочные стали – стали с пределом прочности Gв=180 и выше.

Среднеуглеродистые комплексно-легированные. Стали после закалки и низкого отпуска имеют Gв=185-200, d=10-13%, y=40-50%, кс=3-6

Среднеуглеродистые стали, упрочняемые термомеханической обработкой имеют прочность при достаточной вязкости и пластичности.

Мартенситостареющие стали – Высоколегир безуглеродистые сплавы железа с 10-25% Ni, содержащие также Co, Mo, Ti, Al. Cr и др. Структура – мартенсит.

 

 

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ЛЕГИР. СТАЛИ

Сталь для ударно-штампового и измерительного инструмента.

Для нагруженных штампов, деформирующих Ме в холоднм сост, применяют высоколегир хромовую сталь, отличающуюся после закалки многократного высокого отпуска весьма высокой тв-тью и износоустойчивостью.

Низколегированная сталь для режущего инструмента.

Эта сталь имеет меньшую критическую скорость закалки по сравнению с углеродистой сталью и поэтому обладает более высокой прокаливаемостью, что позволяет получить структуру мартенсита в более крупных сечениях инструмента; кроме того она менее хрупка.

Быстрорежущая сталь. – высоколегированная инструментальная сталь, обладающая красностойкостью, т.е. не теряющая режущих св-в при нагреве до 600-700°. Она способна резать Ме со скоростью в 3-4 раза выше допустимых для углеродистых и низколегированных инструментальных сталей.

 

 

СТАЛИ С ОСОБЫМИ СВ-ВАМИ

В кач-ве нержавеющей применяют хромовую и хромоникелевую стали. Хромовая является нержавеющей и отличается стойкостью против коррозии не только на воздухе, но и в агрессивных средах. Кроме того она сохраняет прочность при повышенных t. Хромоникелевая сталь является нержавеющей и кислостойкой.

В кач-ве жаростойкой применяют группу марок стали под общим наименованием сильхромов.

В кач-ве износоустойчивой стали широкое распространение получила высоколегированная сталь марки Г13. Эта сталь обладает высокой вязкостью и сопротивляемостью ударному истиранию.

Магнитомягкие стали имеют высокую магнитную проницаемость. 4% Si.

Магнитотвердые стали применяют для изготовления постоянных магнитов, т.к. они должны обладать малой магнитной проницаемостью, большой остаточной индукцией.

Особые тепловые св-ва имеют стали, легированные большим количеством никеля.Сталь Н36 имеет коэф линейного расширения близкий к нулю, немагнитна, обладает высокой пластичностью и корроз стойкостью.

 

ЛАТУНИ

Cu+Zn – латунь

Св-ва: высокая прочность, хорошая пластичность, коррозионная стойкость, хорошо обрабатывается и дешевле.

1) Zn 0-10% - томпак, 10-20% - полутомпак

2) Zn 0-39% - a-латуни (однофазный сплав, тв. р-р цинка в меди). Обрабатывается при обычной комнатной t.

39%-45% - a+b - латуни (двухфазный сплав). Обрабатывается только при нагревании 850°.

Латуни упрочняют наклепом.

Различают деформируемые и литейные латуни.

Деформируемые – обрабатываются давлением (ковкой, штамповкой, прокаткой, прессованием).

Литейные – для фасонного литья.

 

БРОНЗЫ

- сплав меди с другими (кроме Zn) Ме:

1) сплавы меди с оловом (Cu+Sn) – оловянные

2) Cu+Al – алюминевые

3) Cu+Si – кремнистые

4) Cu+Be – берилиевые

5) Сu+Pb – свинцовые

Бронзы: литейные и деформируемые

Св-ва:

Оловянные бронзы – высокая корроз стойкость, литейное св-во, повышенное антифрикционное св-во (против трения)

Применение – худож литье, втулки, машинные части.

Алюминиевые бронзы – высокие механич св-ва, повышенная жаропрочность и корроз стойкость. Применяются для деталей, работающих при повышенных t (до 600°).

Берилиевые бронзы – высокая хим стойкость, износоустойчивость, упругость.

Изготовляют детали: мембраны, пружины.

Свинцовые бронзы – высокие антифрикционные св-ва.

Примен в деталях для уменьшения трения.

По прочности, тв-ти и стойкости против окисления бронзы превосходят латуни, но хуже обрабатываются резанием.

 

 

АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

Серебристо-белый Ме, плотность 2,7 гр/см3, t плавл = 658.

Св-ва:

1) высокая электро и теплопроводность

2) высокая коррозионная стойкость

3) хорошо прокатывается, прессуется, штампуется

4) хорошо сваривается, но плохо льется и плохо обрабатывается резанием.

Маркеровка: А99

Применение: Посуда, цистерны для молока, палубные надстройки морских и речных судов, трубопроводы, кабели и т.д.

Прочность чистого Al очень низкая, у сплавов в 10 раз больше.

Сплавы: деформируемые и литейные.

Деформируемые сплавы.

1) наиболее известны дюраль (дюралюмины)

Дюралюмины – сплавы на основе Al+Cu+Mg. Для улучшения св-в добавляют Mn (для повышения корроз стойкости), Fe, Si.

Маркеровка: Д6, Д16

Применение: Обшивка фюзеляжа самолета, лопасти винтов, заклепки и т.д.

Дюраль имеет высокие механические св-ва.

Дюрали подвергаются специальным видам термообработки: закалка, старение, отжиг.

2) авиаль

маркеровка АВ

3) высокопрочные сплавы с Zn и Mg. В95, В96

4) Сплавы для ковки и штамповки. АК4, АК6.

5) Сплавы с Mg и Mn.

Литейные сплавы.

1) наибольшее применение получили силумины – это сплав Al+Si.

АЛ2, АЛ4

Обычно структура силуминов грубая. Они обладают невысокими механич св-вами и имеют игольчатое строение.

Для того, чтобы получить мелкое зерно силумины модифицируют: добавляют в жидкий силумин соли втористого и хлористого натрия => мех св-ва резко повышаются.

Применение: Корпуса самолетных двигателей, детали агрегатов и приборов, работающих до t=200.

2) Al+Cu

АЛ7, АЛ19

АНТИФРИКЦИОННЫЕ СПЛАВЫ

фрикция – трение.

Требования:

- Должны быть достаточно тв., но неочень, чтобы не вызвать сильного износа вала

- Должны легко деформироваться под влиянием внешних напряжений

- Должны удерживать смазку на пов-ти

- Иметь малый коэф трения между валом и подшипником

- Обладать хорошей теплопроводностью

- Должны быть устойчивы против коррозии

1) Баббиты – бепый антифрикционный сплав на основе олова или свинца, предназначенный для заливки вкладышей в подшипниках.

Оловянные баббиты хорошо льются, но работают до t=120

2) сплавы на основе Al

Меньше вес, больше прочность, дешевле, но большая разница в коэф расширения такого сплава и стали.

Широко применяется сплав Алькусин (Al+Cu+Si)

3) сплавы на основе Zn. ЦАМ10-2, ЦАМ9-1,5

4) оловянные и свинцовые бронзы. Брос8-2, БрС30

5) антифрикционные чугуны. АЧВ-1, АЧС-1

 

 

МАГНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

Мг 96 (Mg – 99,96%)

Мг 90 (Mg – 99,9%)

Применяются сплавы Mg с Al, Zn и Mn. Эти добавки значительно улучшают св-ва Mg.

Различают литейные (МЛ) и обрабатываемые давлением (МА).

Благодаря малой плотности и значительной удельной прочности магниевые сплавы широко применяют в приборостроении, в транспортном машиностроении и особенно в летательных аппаратах.

 

 

ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ

Для повышения мех св-в титан легируют алюминием. Алюминий увеличивает прочность титана, жаропрочность и сопротивляемость окислению при высоких t.

Добавляют также хром, Mn и молибден.

Две структуры титановых сплавов:

- a - твердый р-р

- a+b твердый р-р.