инструментальные материалы

Углеродистые инструментальные стали маркируются в зависимости от содержания в них углерода:

Количество углерода, Сталь

% по массе

От 0,65 до 0,74...............У7, У7А

« 0,75 « 0,84.............У8, У8А, У8Г, У8ГА

« 0,85 « 0,94.............У9, У9А

« 0,95 «1,04.............У10, У10А

« 1,05 « 1,14.......... . . . УП, У11А

« 1,15 « 1,24.............У12. У12А

« 1,25 «1,35.............У13, У13А

Кроме углерода, в химический состав углеродистых инструментальных сталей входят следующие элементы, % по массе: Si - 0,15...0,35, Мп- 0,20...0,40; Gf - 0,10...0,40; Си - 0,20...0,25; Ni - 0,12...0,25; S - до 0,03; Р - до 0,035; Fe - остальное. В сталях У8Г и У8ГА Мп - 0,35...0,60. Стали с индексом А содержат серы не более 0,02, фосфора-ие более 0,03 %.

Химический состав основных марок инструментальных и конструкционных легированных сталей, используемых в инструментальном производстве, приведен в табл. 3-7.

Температура критических точек инструментальных сталей указана в табл. 8.

Марки инструментальных легированных сталей, рекомендуемых для изготовления технологической оснастки, приведены в табл. 9.

МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЕ ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ И МИНЕРАЛОКЕРАМИЧЕСКИЕ СВЕРХТВЕРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Твердые металлокерамические композиции (твердые сплавы) изготов ляются методами порошковой металлургии. Состоят из твердых, тугоплавких соединений с более легкоплавкими цементирующими металлами, чаще - кобальтом. Основу твердых сплавов составляют соединения углерода, азота, бора, кремния (соответственно, карбиды, нитриды, бориды, силициды) с тугоплавкими металлами IV, V и VI групп (по периодической системе элементов Д. И. Менделеева) - титаном, ванадием, хромом, цирконием, ниобием, молибденом, гафнием, танталом,вольфрамом. Отличаются большой твердостью и высоким сопротивлением износу при трении о металлы и неметаллы,

2. Области применения

Обрабатываемая сталь

Углеродистая тированная

1Н13коле-

Леги1)овапная улучшенная

Высоколегированная конструкционная, * том числе нержавеющая

Жаро- и высокопрочная

способностью сохранять эти свойства при повышенных температурах. Модуль упругости (от 491 10" до 687 • 10" Па) выше, чем у большинства технических материалов. Очень высокий предел прочности при сжатии (588 • 10 Па). Предел прочности при изгибе и ударная вязкость относительно невелики.

Безвольфрамовые твердые сплавы состоят из карбида и карбонитрида титана и тугоплавких связок, в частности -никельмолибденовых. Преимущества их в сравнении с вольфрамовыми - высокие окалиностойкость и износостойкость, низкая (почти в 2 раза меньше) плотность.

Карбидохромовые твердые сплавы: основная фаза - карбид хрома, связка-никель. Марки: КХНЮ, KXHI5, КХН20, КХН25, КХНЗО, КХН35, КХН40. Цифры в маркировке соответствуют процентному содержанию никеля. Остальное - карбид хрома. Плотность сплавов - 6,6 -7,0 кг/м, твердость HRA 80 -90, предел прочности при изгибе - 392-690 МПа, при сжатии - 2750-3440 МПа.

Минералокерамические материалы, изготовляемые из глинозема (окись алюминия - AljOg) прессованием и термической обработкой, не уступают по твердости металлокерамическим твердым сплавам, превосходя по hshocoj стойкости, но хуже по ударной вязкости и сопротивлению изгибу. Основной недостаток - низкая теплопроводность.

Керметы - минералокерамика, содержит в своем составе кроме основного компонента (AljOa) добавки металлов или их карбидов, повышающих предел прочности при изгибе. Наиболее распространен кермет марки НС20М, имеющий следующий химический состав, % по массе: 73,52А1; 12,12Мо; 7,45Ti; 3,35W; 0,37Fe; 0,08Со; 0,032Ni; 0,16Сг; 0,01 Mn; 0,0145i и 3,0C. Твердость HRA 91,8.

Кубический нитрид бора (КНБ) в СССР выпускают трех модификаций: эльбор, кубонит, гексанит. С индексом «Р» используется в виде пластин режущих инструментов. Представляет собой химическое соединение бора (43,6 %) и азота (56,4 %). Имеет кристаллическую решетку, близкую к строению решетки алмаза. Инертен к железу, обладает высокой химической устойчивостью. Микротвердость соответствует микротвердости алмаза (88 ООО МПа), что более чем в 4 раза выше, чем у минералокерамики и твердых сплавов и в 8 раз - быстрорежущей стали.

быстрорежущих сталей

для изготовления ииструиеитов

Соответствие обозначений марок по свойствам твердых сплавов в ГОСТ н МС ИСО

Обозначение по МС ИСО

Обозначение по ГОСТ

К10......ВК6-М, ТТ8К6

К20....... ВК6, ВК4

КЗО........ВК8, ВК4

К40.......ВК8, ВК15

М05.........ВК6-0М

ВК6-М, ТТ8К6

К05........-..-ВКб-ОМ

М20........ТТ10К8-Б

МЗО........ТТ10К8-Б,

вкю-ом,

ВКЮ-М, BK8

М40......ВК8,ТТ7К12,

ВКЮ-ОМ

Химический состав смесей металлокерамических твердых сплавов вольфрамовой группы (без учета примесей) приведен в табл. 10, титановольфрамо-вой - в табл. 11, титанотанталовольфрамовой - в табл. 12.

Физические свойства исходных материалов твердых сплавов приведены в табл. 13, а физико-механические свойства твердых сплавов - в табл. 14.

Химический состав и некоторые свойства безвольфрамовых твердых сплавов приведены в табл. 15, области применения и рекомендуемые марки твердых сплавов - в табл. 16.

Физико-химические свойства минералокерамики указаны в табл. 17.

Основные физико-механические свойства сверхтвердых, абразивных и некоторых инструментальных материалов приведены в табл. 18, характеристики и области применения абразивных и сверхтвердых минералокера-мических материалов - в табл. 19.

3. Химический состав легированных инструментальных сталей в состоянии поставки, % по массе

Сталь

55 X 60ХГ 50ХН 60ХН 60ХГМ 75ХМ X

9ХС 9Х 9X2 9ХФ 9Х2МФ 9Х2СВФ 4Х2В5МФ 4Х4В4ФМ 4Х5В2ФС 5ХСГВФ 27Х2Н2МВФ 30Х2МНФ ХВСГ ХВГ Х6ВФ ХБ5 ЗХ2В8Ф ЗХ2МНФ 4Х8В2 4ХВ2С 5ХВ2С 6ХВ2С 5ХНВ

0,50-0,60 0,55-0,65 0,45-0,54 0,55-0,65 0,55-0,65 0,70-0,80 0,95-1,10 0,85-0,95 0,80-0,95 0,85-0,95 0,80-0,90 0,85-0,95 0,85-0,95 0,30-0,40 0,35-0,45 0,35-0,45 0,45-0,55 0,25-0,30 0,27-0,39 0,95-1,05 0,90-1,05 1,05-1,15 1,25-1,45 0,30-0,40 0,27-0,33 0,35-0,45 0,35-0,44 0,45-0,54 0,55-0,65 0,50-0,60

0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,15-0,45

До 0,35 1,20-1,60 0,25-0,45 0,25-0,45 0,15-0,35 0,25-0,45

1,4-1,6 0,15-0,35 0,60-1,0 0,80-1,20 0,50-0,90 0,17-0,37 0,17-0,37 0,65-1,0 0,15-0,35 0,15-0,35 0,15-0,35 0,15-0,40 0,15-0,40 0,15-0,35 0,60-0,90 0,50-0,80 0,50-0,80 0,15-0,35

0,50-0,80

0,80-1,0

0,50-0,80

0,50-0,80

0,80-1,0

0,20-0.35

До 0,40

0,30-1,60

0,15-0,40

0,20-0,35

0,30-0,60

0,20-0,35

До 0,30

0,15-0,40

0,20-0,40

0,15-0,40

0,80-1,10

0,50-0,80

0,30-0,60

0,6-0,9 0,80-1,10 0,15-0,40 0,15-0,40 0,15-0,40 0,30-0,60 0,15-0,40 0,15-0,40 0,15-0,40 0,15-0,40 0,50-0,80

1,0-1,3 1,0-1,3

0,45-0,75 0,6-0,9 1,0-1,3 1,4-1,7

1,30-1,60

0,95-1,25 1,4-1,7 1,7-2,1 0,40 1,7-2,1 1,9-2,1 2,0-3,0 3,0-4,0 4,5-5,5 1,1-1,4 2,0-2,5 2,0-2,5 0,6-1,1

0,90-1,20 5,5-7,0

0,40-0,70 2,2-2,7

2,00-2,50 7,0-9,0 1,0-1,3 1,0-1,3 1,0-1,3

0,50-0,80

0,4-0,6 4,.5-5,5 3,5-4,2 1,6-2,4 0,2-0,3 0,4-0,6

0,7-1,0 1,20-1,60 1,1 - 1,5 4,0-5,0 7,5-9,0

2,0-3,0

2,0-2,5 2,2-2,7 0,4-0,7

0,15-0,30 0,10-0,20 0,10-0,20 0,6-1,0 0,3-0,6 0,6-1,0 0,5-0,8 0,2-0,3 0,25-0,40 0,05-0,15

0,4-0,7 0.15-0,30

0.4-0,7 0.25-0,40

0,15-0,25

0.20-0,30

0,6-1,0 0.4-0,6

0,4-0,6 0,4-0,6

0,40-0,60 2,0-2,5

До 0,20

До 0,30 « 0,30

До 0,30

До 0,30 До 0,30

До 0,30

« 0,30

« 0,30

« 0,30

« 0,30

До 0,30 « 0,30 « 0,30 « 0,30 « 0,30

До 0,50 « 0,40 1,0-1,4 1,0-1,5 До 0,40 « 0,39 « 0,25 « 0,25 « 0,35 До 0,30 « 0,35 « 0,30 « 0,30 « 0,35 « 0,30 « 0,35

1,4-1,8 1,2-1,5 До 0,25 « 0,25 « 0.35 « 0.35 « 0,35 1,20-1,60 До 0,35 До 0,35 « 0,35 « 0,35 1,4-1,8

Продолжение табл. 3