Применяемые в промышленности материалы для обработки и получения изделий из металла, пластмасс, резины, дерева и др. можно разделить на две большие группы. К первой группе относятся инструментальные стали, а ко второй – режущие сплавы. Наиболее широко применяемые – инструментальные стали. По химическому составу, свойствам и сферам применения они разделяются на ряд классов. Основным условием такого разделения является способность стали выдерживать различные нагрузки и нагревы. Сохранение свойств при повышенных температурах, называемое теплостойкостью, или, по ранее принятому, красностойкостью, по сути является частичным разделом общего термина «жаропрочность». Это такое свойство, которое очень мало проявляется в углеродистой стали без легирующих добавок. Больше того, углеродистая инструментальная сталь имеет существенный недостаток, заключающийся в уменьшении прокаливаемости с увеличением содержания углерода. Содержание углерода в них нарастает от 0,66-0,74% (У7А) до 1,25-1,35% (У13А). Эти стали небольшой прокаливаемости могут в малых сечениях приобретать довольно высокую твердость, однако уже при незначительных нагревах (отпуск закаленной стали при 200-300°С) упрочнение исчезает.
Существующее положение в области инструментальных сталей предусматривает усложнение химического состава и технологических приемов получения инструмента. Применение дорогостоящих легирующих элементов и ухудшающих экологию режимов термической обработки требует изыскания новых решений. Прежде всего, как и у всякого другого материала, у инструментальных сталей существует невыработанный ресурс свойств. Это обусловлено, в первую очередь, неполным использованием легирующих элементов, связанных в соединения и извлеченных из твердого раствора, такое состояние характерно для сталей с так называемым карбидным упрочнением, где избыточное количество карбидов легирующих элементов увеличивает хрупкость и создает определенные опасности при эксплуатации.
5.3.1 Быстрорежущая сталь
Поскольку высшим достижением в области инструментальных сталей является быстрорежущая сталь, то в настоящей работе она принята в качестве основного объекта пристального рассмотрения с позиции ведущей роли элементов внедрения – водорода, азота и кислорода. Целью такого рассмотрения является поиск путей выявления дополнительного ресурса свойств, упрощения состава, замена дорогостоящих легирующих элементов на дешевые водород и азот, введение новых и более эффективных режимов пластической деформации и режимов термической обработки. В конечном итоге основной задачей настоящей работы является повышение качества и снижение стоимости инструмента.
Первый состав быстрорежущей стали получен в 1906 году. Эта сталь содержала, мас. %: углерод 0,70; хром 5,5; вольфрам 18,0; ванадий 0,3; а современная Р18 содержит, мас. %: углерод 0,70-0,80; хром 3,8-4,4; вольфрам 17,5-19,0; ванадий 1,0-1,4. Как видно, практически за сто лет существования химический состав быстрорежущей стали не претерпел серьезных изменений.
Весьма серьезно изучаемо раздельное и совместное влияние углерода, вольфрама, хрома, ванадия, кобальта и молибдена на различные свойства железа для формирования свойств быстрорежущей стали. Однако при наличии многочисленных результатов по разнообразным химическим композициям, поведению при кристаллизации и последующих видов обработки совершенно не рассматриваются действия этих основных элементов как элементов – носителей водорода, азота и кислорода.
Основным твердым раствором, состояние которого управляет свойствами стали, является аустенит. Имеется очень большое количество работ, в которых вскрыты многие особенности поведения аустенита в зависимости от условий выплавки и обработки. Изучено влияние вольфрама на рост зерна аустенита при нагреве быстрорежущих сталей, содержащих, мас. %: углерод 0,79-0,82; вольфрам 3,7-17,3; при постоянном содержании хрома и ванадия. Показано, что рост аустенитного зерна обусловлен диффузионным самонаклепом аустенита вследствие растворения карбидов. Увеличение содержания вольфрама повышает температуру рекристаллизации и расширяет ее температурный интервал.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.