Обеспечение роста производительности труда в машиностроении и металлообработке зависит от качества и надёжности режущего и штампового инструмента. Этим обусловлено проведение широких исследований, связанных с улучшением качества и совершенствованием состава инструментальных сталей как в нашей стране, так и в промышленно развитых зарубежных странах.
За прошедшие более тридцати пяти послевоенных лет в инструментальной промышленности нашей страны появилось несколько десятков новых инструментальных и штамповых марок сталей.
До настоящего времени большой объем исследований занимают вопросы, связанные с влиянием условий первичной и вторичной кристаллизации на свойства инструментальных сталей; влияния на свойства сталей их химического состава, состава и строения фаз - упрочнителей, а также вопросы, связанные с влиянием механизма разупрочнения инструментальных сталей на процесс эксплуатации инструментов.
В результате этих работ только за последнее десятилетие появился целый ряд новых марок инструментальных быстрорежущих сталей, заменителей стали PI8, а также штамповых, заменителей таких универсально применяемых для горячевысадочного и холодно - штампового инструмента, как стали ЗХ2В8, 5ХНМ, X12M, Х12МФ, CR12MoV, D2, 1.2379 т.д.
В зависимости от назначения и области применения химический состав быстрорежущих марок сталей по наличию в них основных, вышеуказанных легирующих элементов, уже настолько плотно исследован, что практически на все сочетания этих элементов выданы авторские свидетельства и патенты, а большинство оптимально легированных марок сталей опробованы в производственных условиях и выпускаются нашей металлургической промышленностью по ГОСТ, либо по ТУ (техническим условиям).
Следует отметить, что свойства новых марок быстрорежущих сталей, в основном, сравниваются со свойствами стали PI8, которая по сравнению с другими марками быстрорежущих сталей обладает наиболее стабильными режущими, стойкостными и удовлетворительными технологическими свойствами.
Однако, со времени появления технологии массового изготовления режущих инструментов методами горячей пластической деформации (например, прокатки) сталь PI8 начала постепенно вытесняться из употребления более пластичными, менее легированными вольфрамом сталями. Кроме того, дефицитность вольфрама является важнейшим фактором, ограничившим выпуск быстрорежущих сталей с содержанием в них вольфрама более 6-9$.
Маловольфрамовые быстрорежущие стали в сравнении со сталью PI8 также имеют свои преимущества; они более дешевы, обладают лучшими технологическими свойствами - особенно горячей пластичностью, не уступают стали PI8 в красностойкости и износостойкости, а в сочетании c Mo и Со эти стали во многих случаях превосходят по стойкостным свойствам сталь PI8.
С момента появления мало и средневольфрамовых быстрорежущих сталей с 6, 9, 12 и 14 процентами вольфрама, дополнительно легированных Mo , V и Со , у эксплуатационников появилась новая проблема, связанная с нестабильностью режущих и прочностных свойств инструментов, изготовленных из этих сталей. Что же касается инструментальщиков - изготовителей режущего инструмента из маловольфрамовых сталей, то для них маловольфрамовые стали также создали определенные трудности в период освоения.
Основной трудностью при изготовлении инструментов из вольфрамомолибденовых сталей является предохранение режущих кромок от обезуглероживания и второй, более важный фактор - необходимость поплавочного контроля при закалке инструментов, так как разные плавки, а также металл с разных заводов отличается по структуре и свойствам, что требует постоянной корректировки режимов термообработки.
Со времени выхода в инструментальное производство стали PI8 прошло уже более 75 лет. За эти годы свойства стали PI8 изучены настолько, что полученные результаты исследований позволили как изготовителям, так и потребителям инструментов из стали PI8 выработать определенную психологическую взаимоудовлетворённость её свойствами. Кроме того, сталь PI8 обеспечивала относительно стабильные режущие и прочностные свойства ещё в те годы, когда скорости резания 50 м/мин считались высокими и это в большей мере удовлетворяло эксплуатационников. Что же касается маловольфрамовых сталей, то период их освоения совпал со временем значительного роста производительности резания и развития металлообработки
в нашей стране, а опыта по их свойствам, пластической деформации и термической обработке было накоплено недостаточно. Это и сказалось на результатах внедрения маловольфрамовых быстрорежущих сталей в инструментальном производстве в первом периоде их освоения.
Необходимость обработки резанием нержавеющих и жаропрочных труднообрабатываемых сталей потребовала от режущих инструментов повышенной теплостойкости, износостойкости и прочности. В этих условиях сталь PI8 также перестала удовлетворять запросы производства. Появилась необходимость в применении более теплостойких и прочных быстрорежущих сталей, которыми явились маловольфрамовые быстрорежущие стали с молибденом и кобальтом.
В современном приборостроении и машиностроении большой объём занимают новые материалы и сплавы на основе меди, алюминия, магния и титана. Обработка этих сплавов требует высокой точности (приборостроение) и чистоты поверхности. Режущий инструмент для обработки цветных сплавов должен обладать высокой твердостью и износостойкостью, так как процесс стружкообразования при резании этих сплавов связан с образованием твердых окислов металлов на обрабатываемой поверхности. Потребовалась высокая твердость и износостойкость у режущего инструментами в этих условиях сталь PI8 также оказалась малопригодной, так как она не обеспечивает твердости выше НЕС = 64-65.
Появилась необходимость в получении быстрорежущих сталей с повышенной теплостойкостью и высокой твердостью, HRC ^ 67. Были разработаны новые вольфрамо-молибденованадиево-кобальтовые стали, которые обладают высокой теплостойкостью, 60 НВС и выше, и вторичной твердостью, до 70 НЕС.
В итоге можно отметить, что работы металловедов в области совершенствования состава и свойств быстрорежущих сталей и сплавов позволили внедрить в производство целый ряд новых марок высокопроизводительных быстрорежущих сталей. В настоящее время ведутся работы по дифференциации их режущих и прочностных свойств, что позволяет рациональнее использовать эти стали при обработке различных конструкционных материалов.
В настоящее время технологические возможности инструментального производства значительно расширились. Появилась реальная возможность избавиться от таких трудоёмких и вредных для быстрорежущих сталей операций, как отжиг биметаллических заготовок после сварки и прокатки. Технология производства инструментов методами продольно-винтового, секторного проката и вышлифовкой профиля из закаленной заготовки предоставила технологам-металловедам широкие возможности для дальнейшего совершенствования и оптимизации технологических процессов, связанных с термической обработкой при изготовлении таких массовых видов инструмента, как свёрла, метчики, концевые фрезы и т.д.
Техническая оснащенность и технологические возможности инструментальных заводов обладают огромными резервами для повышения качества инструмента и совершенствования технологии его производства с точки зрения металловедения. В настоящее время инструментальные производства могут и решают очень сложные технологические задачи при оптимизации технологических режимов массового производства инструментов.
Можно отметить, что основным резервом в повышении качества инструмента, изготавливаемого на инструментальных производствах с использованием методов горячих пластических деформаций, может явиться высоко и низкотемпературная термомеханическая обработка, которая до настоящего времени ещё не нашла своего широкого применения на инструментальных заводах страны при крупносерийном изготовлении инструмента. Это можно объяснить сложностью осуществления известных ранее схем при изготовлении конкретных видов инструментов, а также тем, что современная быстрорежущая сталь является сложным сплавом и реализация при изготовлении из неё инструментов встречает ряд трудностей, связанных с недостаточным наличием сведений по вопросам структурообразования быстрорежущей стали при её высокотемпературной пластической деформации в процессе изготовления инструмента.
Материал взят из диссертационного исследования: ХАЗАНОВА И.О. Термодинамическая обработка стали и инструментов из нее.
0 комментариев