ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Инструментальные стали высокой твердости, не обладающие теплостойкостью (и с невысокой вязкостью) из "Инструментальные стали и их термическая обработка Справочник " Высокая твердость и, следовательно, высокая износостойкость сталей (см. табл. 40), относящихся к этой группе, являются результатом протекающего в процессе закалки мартенситного превращения. Эти стали содержат в себе главным образом карбиды цемен-титного типа (МезС), поэтому их твердость сохраняется только до низких температур нагрева, так как мартенсит распадается уже при температуре отпуска 20,0—300° С. Вязкость же является результатом низкого содержания углерода (0,46—0,75%) и соответственно этому ограниченной прокаливаемости, т. е. вязкость зависит от содержания углерода. Вязкость сталей, содержащих 0,45—0,55% С, является удовлетворительной даже при твердости HR 52—54. Однако твердость сталей с содержанием более 0,55% С составляет уже HR 57—62 и, таким образом, вязкость их меньше. Вязкость более твердых сталей можно увеличить также путем повыщения температуры отпуска, однако это сопровождается понижением твердости. При достижении соответствующей вязкости в структуре стали не наблюдается карбидной сетки. [c.166] Эти стали имеют доэвтектоидную и эвтектоидную структуру. Для увеличения прокаливаемости и стойкости против отпуска их легируют небольшими добавками хрома, никеля, молибдена и вольфрама. Никель увеличивает вязкость стали, а молибден и. вольфрам уменьшают ее склонность к отпускной хрупкости и ограничивают процесс образования зерен цементита при закалке. [c.166] Предел упругости таких инструментальных сталей с малым содержанием углерода, а также сопротивление небольшим деформациям меньше, чем у сталей с большим содержанием углерода. Для повышения предела упругости сталь дополнительно легируют 1— 2% Si. Чувствительность сталей к перегреву ослабляют путем добавления 0,1—0,3% V. Образованию крупнозернистых структур до-эвтектоидных сталей при температуре выше Ai препятствует пред-эвтектоидное выделение феррита. [c.166] Твердые, но в то же время вязкие и не обладающие теплостойкостью инструментальные стали используют главным образом для изготовления инструмента, работающего в условиях динамических ударных нагрузок зубил, долот, долбяков, пневматических молотов, валков для прокатных станов, слесарного инструмента, ножей, ножниц для холодной резки, реже —для горячей резки металла, а также деревообрабатывающего инструмента. [c.166] Твердость нелегированной инструментальной стали S7 значительно уменьшается уже при низких температурах отпуска (рис. 150), а вязкость при этом растет. Предел прочности при изгибе стали марки S7 с повышением температуры отпуска до 220— 250° С растет, а затем начинает убывать. [c.168] Прокаливаемость низколегированных сталей немногим более прокаливаемости нелегированных инструментальных сталей. Это хорошо видно на примере кривых прокаливаемости стальных пластин (рис. 151). У сталей, легированных ванадием, она практически та же, что и у нелегированных сталей, и поэтому эти стали можно охлаждать только в воде. Твердость ванадиевых инструментальных сталей, подвергшихся отпуску при температуре 300—400° С, составляет HR 44—48. Эти стали можно использовать для изготовления инструментов с малым поперечным сечением, которые подвергаются динамическим нагрузкам (например, молотки и т.д.). Инструменты из сталей, легированных хромом, хромом и ванадием, можно также охлаждать в масляных и соляных ваннах. Их глубина прокаливаемости достигает диаметра 5—8 мм. Однако сталь в середине инструмента большого размера не закаливается, а остается в мягком, вязком состоянии. При охлаждении в воде толщина закаленного слоя растет. [c.168] Хромованадиевые инструментальные стали используют для изготовления деревообрабатывающего и слесарного инструмента, относительно длииных сверл, реже — для пневматических молотов. [c.168] Инструментальные стали повышенной прокаливаемости. С увеличением числа легирующих компонентов прокаливаемость стали значительно увеличивается. У сталей с добавками Сг—Ni—Мо—Сг— Ni—Мо—(W)—V аустенитная структура стабильнее, чем у сталей, рассмотренных выше. Как в перлитной, так и в бейнитной областях значительно возрастает ин1субационный период превращения аустенита (рис. 152). Эти стали при закалке можно охлаждать в масле и изотермическим путем (в горячих ваннах). Твердость, получаемая при закалке, зависит от содержания углерода (рис. 153). Имея меньшую твердость, эти стали хорошо сопротивляются в холодном состоянии контактным нагрузкам и являются достаточно вязкими. [c.168] легированные одновременно хромом и кремнием, прокаливаются уже до диаметра 50—60 мм. Для закалки используют масло и горячие среды. Для изделий больших размеров применяют изотермическую закалку. Под влиянием добавок кремния растут пределы упругости и текучести инструментальных сталей (рис. 154). Отпуск примерно при 270—400° С вызывает хрупкость стали, уменьшаются ее вязкость и значение ударной вязкости. Изотермической закалкой в ванне с соляным раствором можно уменьшить хрупкость стали. [c.170] Твердость зависит от температуры соляной ванны. Для уменьшения деформации длинных тонких инструментов (например, деревообрабатывающих резцов и т. д.) из всех видов термообработки пригодна только изотермическая закалка. Срок службы деревообрабатывающих резцов, подвергшихся изотермической закалке, в условиях динамических нагрузок на 30—50% больше, чем срок службы аналогичного инструмента, прошедшего закалку и отпуск. [c.170] содержащие 2% Si, менее вязкие. При твердости HR 45 их ударная вязкость составляет только 30—40 Дж/см . Такие стали обладают повышенной склонностью к обезуглероживанию. Образцы диаметром 50—80 мм из хромисто-, кремниево-, вольфрамованадиевых сталей можно закаливать в масле. Диаграммы превращений стали W5 представлены на рис. 155. Рис. 156 иллюстрирует диаграмму изотермических превращений инструментальной стали W6. Из-за большого содержания углерода инкубационный период превращения аустенита немного возрастает по сравнению с инкубационным периодом стали W5. Диаграммы изотермических превращений с такой формой и расположением областей полиморфных превращений облегчают для этих сталей изотермическую закалку, повышая температуру начала образования мартенсита на 20—30 °С. Превращение аустенита в бейнит происходит примерно за 20— 30 мин. Закаленный изотермическим путем инструмент более вязкий, чем инструмент точно такой же твердости, но после закалКи и отпуска (рис. 157). [c.170] В инструментальных сталях, содержащих около 2% W, наряду с цементитом появляются и карбиды типа МевС (см. рис. 69). После отпуска сталь W6 содержит примерно 12% карбидов, а в закаленном состоянии — около 3%. Для растворения карбидов требуется большая температура нагрева при закалке. Твердость закаливаемых сталей можно значительно увеличить повышением температуры закалки (рис. 158), сохраняя при этом мелкозернистую структуру. [c.170] Под влиянием добавок кремния увеличиваются пределы упругости и текучести этих сталей (рис. 160, а), которые по сравнению с нелегированными инструментальными сталями сохраняются и при более высоких температурах испытаний (см. рис. 160,6). Пределы текучести при растяжении и сжатии не очень сильно отличаются друг от друга (см. раздел 2.1.2). Для случая сжатия они несколько больше. [c.172] Значения параметров механической прочности стали W6 былн уже приведены в разделе 2.1.2. [c.172] Несмотря на то что нелегированные кремнием хромовольфрамованадиевые инструментальные стали обладают вязкостью, несколько большей, чем легированные кремнием, предел текучести и прокали-ваемости у них значительно ниже. [c.172] Поверхностную твердость инструментальных сталей марок W5 и W6 можно увеличить путем цементации. В результате этого за короткое время успевает образоваться достаточно износостойкая поверхность. [c.172] содержащие добавки Сг—Мп—Si—-Мо—(W)—V, обладают высокой прокаливаемостью. Структура их даже при больших сечениях изделий остается однородной, поэтому они более вязкие, чем стали W5 и W6. [c.172] Для того чтобы избежать отпускную хрупкость, твердые, вязкие, не обладающие теплостойкостью стали с содержанием 0,4— 0,5% С подвергают отпуску при температуре 250—270° С до твердости HR 52—55, реже—при температуре 500—550° С до твердости HR 43—45. Температура отпуска сталей с содержанием 0,6% С обычно составляет 450—480° С. Достигаемая с помощью такой обработки твердость составляет HR 50—52. [c.172] Хотя аустенитная фаза твердых, вязких, не обладающих теплостойкостью легированных инструментальных сталей при температуре 500° С более стабильна, чем нелегированных инструментальных сталей, однако инкубационный период аустенитного превращения еще не достаточен для проведения низкотемпературной термомеханической обработки. Улучшение свойств этих инструментальных сталей, имеющих большие пределы текучести, возможно путем термомеханической обработки при высоких температурах. [c.172] В отожженном состоянии такая сталь хорошо обрабатывается и ее можно подвергать холодному деформированию. Ее можно обрабатывать даже при твердости HR 55—58. Термообработка, за-эвтектоидных инструментальных сталей довольно проста, не требует высоких температур нагрева при закалке (ниже 900°С). Для закал ки этих сталей может быть с успехом использована индукционная установка. Что касается высоколегированных сталей, то они имеют более крупный размер зерна и более чувствительны к перегреву. [c.173] Вернуться к основной статье