Глава 2

РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Диапазон использования инструментального материала определяется соответствием его свойств эксплуатационным, технологическим и экономическим требованиям. Эксплуатационные требования предъявляются: к твердости, прочности (на изгиб, сжатие, ударную вязкость); теплостойкости (к температуре, при которой сохраняются режущие способности инструмента); износостойкости, теплопроводности. Технологические требования предъявляются к обрабатываемости материала резанием, его шлифуемости, способности пластически деформироваться, подвергаться термообработке, припаиваться, свариваться и т.д. Экономические требования сводятся к минимальной стоимости материала, минимальным затратам на изготовление и переточку инструмента.

Для изготовления режущих инструментов применяют следующие материалы:

инструментальные стали (углеродистые, легированные, быстрорежущие);

твердые сплавы (одно-, двух- и трехкарбидные, безвольфрамовые);

минералокерамику;

алмазы и сверхтвердые материалы;

абразивные материалы.

Инструментальные углеродистые стали. Инструментальные углеродистые стали содержат 0;6-1,4% углерода. Эти стали имеют нюкую твердость в отожженном состоянии {НВ 187-207), что обеспечивает хорошую обрабатьшаемость резанием и высокую твердость после термической обработки (НКСз 58-65) (табл. 1). Однако твердость в зоне резания при температуре 200 - 250 С резко падает, что является существенным недостатком.

Предусмотрен выпуск двух групп инструментальных углеродистых сталей (по ГОСТ 1435-74): качественные стали (У7, У8, У8Г, У9, У10, УН, У12 и У13) и высококачественные стали (У7А, У8А, У8ГА, У9А, УША, УНА, У12А и У13А).

1. Свойства и область првменення векоторых инструментальных углеродистых сталей

Примечания: 1. В качественной инструментальной стали (без буквы А) содержание серы должно быть не более 0,030 %; фосфора - не более 0,035%. 2. В высококачественной инструментальной углеродистой стали (марки с буквой А) содержание марганца 0,15 - 30%; серы -не более 0,020%; фосфора -не более 0,030%. 3. Температура закалки 760 - 780°С; охлаждающая среда - вода, масло.

Из-за отсутствия в стали легирующих химических элементов инструментальные углеродистые стали хорошо шлифуются и подвергаются доводке.

Недостатком углеродистых сталей является их низкая про-каливаемость. Поэтому необходимо проводить их закалку с охлаждением в воде, что увеличивает напряжения и деформации в закаленном инструменте и способствует образованию трещин при термообработке. В процессе резания при высоких темпера-Tjpax в зоне обработки в результате структурных превращений твердость углеродистых сталей резко снижается. Поэтому лезвия инструментов быстро изнашиваются. Это ограничивает применение углеродистых сталей при изготовлении высокопроизводительных инструментов.

Инструментальные легированные стали. Эти стали (ГОСТ 5950-73) подразделяются на две группы: неглубокой прокали-ваемости, предназначенные в основном для изготовления режущего инструмента (7ХФ, 8ХФ, 9ХФ, 11ХФ, 13Х, ХВ4, В2Ф), и глубокой прокаливаемости, от которых требуется высокая твердость при повышенной вязкости, предназначенные для изготовления режущегб и измерительного инструмента, деталей штампов и пресс-форм (9X1, X, 12X1, 9ХС, ХГС, ХВГ, 9ХВГ, ХВСГ, 8Х6НФТ, 9Х5ВФ, 8Х4ВЗМЗФ2, Х6ВФ, XI2, Х12ВМ, Х12Ф1, 7ХГ2ВМ, 6ХВЗМФС, 6ХВГ и др.).

Эти стали обладают лучшей закаливаемостью, прокаливае-мостью, меньшей чувствительностью к перегреву (табл. 2), чем углеродистые стали. В то же время они хорошо обрабатываются резанием и давлением.

Конструкционные стали. Для изготовления режущих и измерительных инструментов, приспособлений и штампов приме-

2. Температура закалки и отпуска и область применении инструментальных легированных сталей

Стали глубокой прокаливаемости