Інструментальні матеріали. Матеріали для вимірювального інструменту

Лекція 14. Інструментальні матеріали

1.  Умови роботи інструментів: вимоги до їх матеріалів. Високі навантаження, удари, зношування, нагрівання, складна форма. Вимоги – високі твердість (HRC>60), тепломіцність, міцність, в’язкість, s ₁.

2.  Класифікація інструментів – різальні (різці, свердла, фрези, зенкери, протяжки, метчики, плашки, довбачі, шевери і др.); вимірювальні (штангенінструменти, мікрометри, калібри, скоби, штрихові інструменти і т.п.); штампові (штампи гарячої та холодної обробки, матриці, волоки, пуансони, голки і т.д.).

3.  Матеріали для різальних інструментів

Головні вимоги до них – це висока твердість, зносостійкість, міцність, в’язкість, тепломіцність, добра заточуваність.

До матеріалів цієї групи відносяться: вуглецеві, леговані, швидкорізальні сталі, тверді сплави, кераміка, кермети, надтверді матеріали – нітрид бору кубічний та алмази.

Вуглецеві сталі У7, У8...У13 і У7А, У8А...У13А; вони містять до 0,035% S і P.

Сталі У7...У9 застосовують для інструменту ударної дії – зубила, клейма, сокири, пилки та ін.

Сталі У10...У13 - для безударних інструментів – напильники, шибери, хірургічний інструмент, штампи холодного штампування простої форми.

ТО в дві операції:

1)  відпалення на зернистий цементит (або перліт);

2)  гартування у воді або маслі і низьке відпускання. Для тонких РІ – гартування в маслі.

Переваги – низька вартість, оброблюваність тиском, різанням. Недоліки – низьке прогартовування, теплостійкість, жолоблення під час гартування у воді.

Леговані сталі: низьколеговані 13Х; 9ХС; Х до 250°С

середньолеговані 9Х5ВФ; ХВСГ до 400°С

Гартування в маслі, вища прогартовуваність, більше d_кр , менше жолоблення, більше переріз і довжина РІ.

Застосування – хірургічний інструмент, лези бритв, свердла, зенкери, розвертки, протяжки, пилки і т.п.

ТО – гартування з 830...870°С в маслі + відпускання при 200°С, HRC61...65.

Швидкорізальні сталі містять »1%С; 4%Cr; 1...1,5%V,W,Mo,Co. Позначення з літери Р і цифри - %W (Р-rapid-швидкий). Марки – Р18, Р9, Р6М5, Р6М3, Р6М5К5, Р9М4К8 і др. Це сталі ледебуритного класу. Після лиття містять евтектику по межах зерен.

Вуглець, зв’язаний у спецкарбідах, які коагулюють при t>600°С.

Обробка – лиття, ОМТ (для подрібнення первинних карбідів), відпалення при 740°С на сорбіт (бо заготовки після гарачої ОМТ підгартовуються на повітрі), механічна обробка, ступінчасте нагрівання у ванні BaCl₂ , гартування в маслі з t-ри 1220...1280°С, потрійне відпускання при 570°С  по 45...60 хв. Структура високолегований мартенсит з 0,4%С і первинні карбіди, HRC63...65. Замість трьох відпусків можлива обробка холодом при 

-70°С.

Порошкові швидкорізальні сталі мають вищу тепломіцність, зносостійкість майже у два рази.

Тверді сплави – це порошкові матеріали трьох груп:

1)  ВК – WC+Co BK2, BK4< BK6, BK8, BK10, BK12 ( для чавунів – твердість, зносостійкість, тепломіцність; для кольорових сплавів – міцність, в’язкість);

2)  TK – WC+T і C+Co  T15K6 – 15% T і C+ 6%Co + 79%WC (для вуглецевих сталей);

3)  TT7K12- (WC + 7% T і C +TaC +12%Co) – для нерж. та жароміцних сталей.

Недоліки – крихкість, вартість, дефіцитність W.

Поняття про кераміку, кермети та НТМ

4.  Матеріали для вимірювального інструменту

Вимога – твердість, зносостійкість, стабільність структури та розмірів у часі.

Сталі У8...У12, Х, ХГС, ХВГ, 9ХС, 38Х2МЮА (азотування).

ТО – гартування+дуже низьке відп. (120...140°С до 30 год).

5.  Штампові сталі

Вимога – твердість, зносостійкість, в’язкість.

Хол.штамп. – У10...У12, Х, ХВГ, ХВСГ, Х12, Х12М, Х12Ф1

Гаряч.штамп. – 7Х3, 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХГМ.

ТО – гартування+високе відп.