роизводительность обработки резанием во многом зависит от материала режущей части инструмента (инструменталь* ного материала). Оснащение инструмента быстрорежущими сталями (взамен инструментальных углеродистых сталей), твердыми сплавами, синтетическими сверхтвердыми материа­лами в процессе развития и совершенствования конструкции ин­струмента сопровождалось повышением скорости резания от двух до пяти раз, а следовательно, повышением производительности труда. В настоящее время применяется пять основных групп ин­струментальных материалов, из которых изготовляется инстру­мент: инструментальные углеродистые и легированные стали, быстрорежущие стали, твердые сплавы, минералокерамика и кер — меты, сверхтвердые материалы. Удельный вес каждой из перечис­ленных групп инструментальных материалов в мировом произ­водстве инструмента различен. Наиболее распространенным ин­струментальным материалом является быстрорежущая сталь. Из этого материала изготовляется около 66% инструмента, из твердых сплавов —около 32% инструмента, из остальных групп материалов —только 2%. Сравнение же применяемости каждой группы материалов по объему снимаемой стружки дает иную картину распространенности инструмента. Так, твердосплавным инструментом снимается приблизительно 68% стружки, инстру­ментом из быстрорежущих сталей —около 28%, на долю осталь­ных групп материалов приходится только 4%. Эти соотношения с течением времени меняются в зависимости от изменения струк­туры обрабатываемых материалов, парка оборудования, точности обрабатываемых изделий. Наиболее быстрыми темпами осущест­вляется развитие инструмента из сверхтвердых материалов и ми — нералокерамики, в ближайшие годы удельный вес такого инстру­мента должен значительно возрасти. Удельный вес и распростра­ненность каждой группы материалов определяется тем, насколько они соответствуют общим требованиям к инструментальным мате­риалам. Для того чтобы обеспечить качественную высокопроизво­дительную механическую обработку, материалы, применяемые при изготовлении режущей части инструментов, должны обладать сле­дующими основными свойствами:

1) высокой твердостью, заметно превосходящей твердость обра­батываемого материала;

2) высокой прочностью *, так как режущая часть при резании подвергается значительным нагрузкам, которые не должны вызы­вать разрушение и заметное пластическое деформирование режу­щей части;

3) высокой теплостойкостью [4], характеризующейся наивысшей температурой, при которой инструментальный материал сохра­няет свою твердость (режущие свойства); теплостойкость дает представление о твердости инструментального материала при раз­личных температурах его нагрева в процессе резания;

4) малочувствительностью к циклическим колебаниям темпера­туры, возникающим в условиях прерывистого резания и неравно­мерного припуска на обработку и вызывающим термомеханическую усталость материала, способствующую появлению усталостных трещин на режущей части инструмента;

5) высокой износостойкостью —способностью инструменталь­ного материала сопротивляться износу инструмента по его перед­ней и задней поверхностям в процессе резания.

Кроме перечисленных основных требований к инструменталь­ным материалам к ним предъявляются и другие. Например, высо­кая теплопроводность, способствующая отводу теплоты из зоны резания, что, в свою очередь, снижает температуру резания и в из­вестной мере препятствует возникновению прижогов и трещин на режущей части при заточке инструмента. Инструментальные ма­териалы должны обладать и определенной технологичностью, к которой относят закаливаемость, прокаливаемость, устойчи­вость против перегрева, окисления, отсутствие склонности к обра­зованию трещин при напайке, заточке и доводке, свариваемость, шлифуемость и т. д., а также недефицитностью и экономич­ностью.

Перечисленные требования часто взаимно противоречивы: повышение твердости инструментального материала, как правило, сопровождается снижением прочности, ухудшением некоторых технологических свойств, высокая прочность — ухудшением об­рабатываемости и некоторых других технологических свойств, повышением стоимости из-за использования дефицитных мате­риалов.

рованных и быстрорежущих сталях разупрочнение при на­греве сдерживается наличием легирующих элементов, карбиды которых выделяются из мартенсита при более высоких темпера­турах, чем карбиды железа. Однако состав и количество легирую­щих элементов в инструментальных легированных сталях не поз­воляют образовать карбиды только из этих легирующих элемен­тов, так как достаточный удельный вес в них занимают карбиды железа. Поэтому красностойкость легированных сталей лишь на 50—100° С превышает красностойкость углеродистых инструмен­тальных сталей. В быстрорежущих сталях резкое повышение красностойкости (до 500 —600° С) достигается за счет соединения большей части углерода в карбиды легирующих элементов. Для этого вводимые в стали легирующие элементы должны иметь боль­шее, чем железо, сродство с углеродом, образовывать достаточно теплостойкие карбиды и легко растворяться в a-железе. К таким легирующим элементам относятся вольфрам, молибден, хром, ванадий. В составе современных инструментальных сталей содер­жатся различные комбинации этих легирующих элементов.

Инструментальные углеродистые стали. Применяются эти стали в условиях единичного и мелкосерийного производства для изготовления инструментов (дисковые пилы, сверла небольших диаметров, развертки, метчики, протяжки, круглые плашки, зен­керы, долбяки, гребенки и т. п.), работающих при невысоких ско­ростях резания (v = 10-ь 15 м/мин). Имея твердость и прочность не ниже, чем у быстрорежущих сталей (HRC 61—63; сти =2000н — — г-2200 МПа), они значительно уступают последним по теплостой­кости. При температуре 200—250° С их твердость резко снижается, что вызывает катастрофический износ режущего инструмента. Химический состав, марки, физико-механические свойства и об­ласть применения некоторых инструментальных углеродистых сталей приведены в табл. 2.2.

По форме, размерам и предельным отклонениям сталь должна соответствовать требованиям: кованая круглого и квадратного сечений —ГОСТ 1133—71; горячекатаная круглого сечения — ГОСТ 2590—71; то же квадратного сечения—ГОСТ 2591—71 и ГОСТ 4693—77; горячекатаная шестигранная —ГОСТ 2879—69; полосовая горячекатаная — ГОСТ 4405—75 и ГОСТ 103—76; кованая —ГОСТ 4405—75; калиброванная—ГОСТ 7471—75; ГОСТ 8559—75 и ГОСТ 8560—67; серебрянка — ГОСТ 14955—77.

Инструментальные легированные стали. По своему химиче­скому составу эти стали отличаются от инструментальных углеро­дистых сталей наличием в них легирующих элементов — хрома, вольфрама, молибдена, ванадия и др. Введение легирующих эле­ментов повышает теплостойкость инструментальной стали до 250 —300° С. Это позволяет повысить скорость резания по сравне­нию с инструментом из углеродистой стали в 1,2—1,4 раза.

В соответствии с ГОСТ 5950—73 инструментальные легиро­ванные стали по назначению подразделяются на две группы:

Химический состав, физико-механические свойства и область применения некоторых марок инструментальных углеродистых сталей (по ГОСТ 1435—74)

Химический состав и физико-механические свойства быстрорежущих сталей различных марок отечественного производства

I —сталь для режущего и измерительного инструмента; II — сталь для штампового инструмента. В свою очередь сталь группы I подразделяется на подгруппы: а) неглубокой прокаливаемости и

б) Глубокой прокаливаемости. Химический состав и основные физико-механические свойства наиболее распространенных леги­рованных сталей приведены в табл. 2.3.

Сталь изготовляется в виде прутков, заготовок квадратного сечения и полос. По форме, размерам и предельным отклонениям сталь должна соответствовать требованиям: кованая круглого и квадратного сечений —ГОСТ 1133—71; горячекатаная круглого сечения —ГОСТ 2590—71; горячекатаная квадратного сече­ния— ГОСТ 2591—71 и ГОСТ 4693—77; полосовая — ГОСТ 4405—75; калиброванная — ГОСТ 7417—75; ГОСТ 8559—75 и ГОСТ 8560—67; серебрянка — ГОСТ 14955—77. Сталь марок 11ХФ, ХВ4, X, 9ХС, ХВГ, ХВСГ, В2Ф и др. для изготовления режущего инструмента поставляется отожженной. Твердость ее подлине прутка, заготовки и полосы в зависимости от марки стали колеблется в пределах НВ 229—255.

Наибольшее распространение для изготовления режущего ин­струмента получили стали марок 9ХС, ХВСГ, ХВГ. Основное преимущество этих сталей — возможность изготовления тонкого и длинного стержневого инструмента —протяжек, сверл, метчи­ков и др.

Быстрорежущие стали. Это стали обладают высокими твер­достью (вторичной), износостойкостью, красностойкостью, проч­ностью и вязкостью, что обеспечивает высокую работоспособность инструмента, изготовленного из них, и его способность выдержи­вать большие силовые и тепловые нагрузки. Химический состав быстрорежущих сталей приведен в табл. 2.4. Марки сталей распо­ложены в порядке уменьшения в них процентного содержания вольфрама.

Обозначение марки быстрорежущей стали включает в себя буквы, обозначающие основные карбидообразующие и легирующие элементы (Р —вольфрам; М —молибден; Ф—ванадий; А —азот; К —кобальт; Т —титан; Ц —цирконий) и цифры (за буквами), обозначающие среднее массовое содержание элемента в % (воль­фрама, молибдена, ванадия, кобальта). Содержание хрома (~4%) в обозначении всех марок быстрорежущих сталей не ука­зывается.

Влияние отдельных элементов на свойства сталей различно. Углерод в быстрорежущей стали должен находиться в определен­ном соотношении с карбидообразующими элементами. В последние годы наблюдается тенденция повышения содержания углерода в сталях, что приводит к повышению твердости, красностойкости, но одновременно и к снижению прочности, ухудшению технологи­ческих свойств сталей. Примерами сталей с повышенным содержа­нием углерода могут служить стали марок 10Р6М5, 10Р6М5К5, 10АР6М5 и др.

Вольфрам придает быстрорежущей стали красностойкость, а хром —хорошую прокаливаемость. Ванадий также увеличи­вает красностойкость, но ухудшает шлифуемость стали. Молибден влияет на красностойкость стали так же как и вольфрам, если их соотношение по массе Mo: W = 1,0 : (l,4vl,5) и в случаях, если в сталь вводится до 5% молибдена. Увеличение массовой доли молибдена до 3% повышает теплопроводность стали. Кобальт в стали карбидов не образует, но повышает ее твердость и красно­стойкость. При массовой доле кобальта в стали больше 5% увели­чивается ее хрупкость и склонность к обезуглероживанию.

Карбидная неоднородность оценивается по допускаемой ши­рине полос или скоплений карбидов по восьмибалльной шкале: балл 1 соответствует равномерному распределению карбидов, а балл 8 — литой структуре стали (см. приложения к ГОСТ 19265—73). Инструмент из стали с большой карбидной неоднородностью имеет пониженные стойкость, прочность и полу­чает склонность к выкрашиванию режущих кромок, особенно тогда, когда направление полос карбидов совпадает с направле­нием нагрузки на инструмент.

Сталь выпускается в виде прутков: горячекатаная круглого сечения —по ГОСТ 2590—71; квадратного сечения —по ГОСТ 2591—71; кованая —по ГОСТ 1133—71; полосовая —по ГОСТ 4405—75; калиброванная по ГОСТ 7417—75; серебрянка — по ГОСТ 14955—77 (выпускается диаметром 1—25 мм включи­тельно). Шайбы изготовляются диаметром 100—200 мм с отноше­нием высоты Н к диаметру 0,8—1,3. Шайбы используются для из­готовления из них главным образом фрез.

Глубина обезуглероженного слоя (феррит + переходная зона) горячекатаной, кованой и калиброванной стали не должна пре­вышать на сторону 0,5 мм плюс 1% от диаметра круга, стороны квадрата, толщины полосы. На серебрянке обезуглероженный слой не допускается.

Термическая обработка инструмента из быстрорежущих сталей состоит из закалки с последующим двух — и трехкратным отпуском. Нагрев под закалку производится до температуры 1260—1300° С с целью растворить в аустените возможно больше легированных карбидов. В процессе закалки не весь аустенит превращается в мар­тенсит. Часть его за счет большей устойчивости, вызванной леги­рованием, остается неразложившейся и присутствует в стали в виде остаточного аустенита. Поэтому микроструктура закален­ной быстрорежущей стали состоит из первичного мартенсита, остаточного аустенита (до 30%) и сложных карбидов (до 16%) при HRC 62—64. Вследствие малой теплопроводности быстро­режущей стали нагрев ее под закалку ведется с предварительным подогревом во избежание появлений больших термических на­пряжений и образования трещин в инструменте. Применяется двухступенчатый подогрев при температурах 400—500° С (элек­тропечь) и 840—860° С (соляная ванна), либо трехступенчатый

при температурах 300—350, 840 —660 и 1050—1100° С. Нагрев инструмента с 850° С, когда сталь уже находится в пластичном состоянии, до закалочных температур производится быстро. Он осуществляема в высокотемпературных соляных ваннах X1000— 1300° С) или в камерных печах с контролируемой атмосферой или инертными газами во избежание обезуглероживания поверхности и роста зерна аустенита.

Нагрев под закалку фасонного и тонколезвийного инструмента осуществляют до несколько меньших температур. После этого про­стой инструмент обычно закаливают в масле, а сложный (во из­бежание появления трещин и уменьшения закалочных деформа­ций^ подвергают ступенчатой закалке в промежуточных охлажда­ющих средах {безводные расплавы KN03 или NaOH, либо их смеси состава: 70% KNOB и 30% NaOH).

Отпуск быстрорежущей стали производится при температуре 540—580° С Так как ‘.остаточный аустенит в быстрорежущей стали обладает большой устойчивостью, для его превращения во вто­ричный мартенсит требуется несколько циклов высокого отпуска при температурах 540—580° С, а иногда и охлаждение до отрица­тельной температуры. Обычно применяется двух — или трехкрат­ный отпуск. Время выдержки зависит от нагревающего устройства (ванна, лечь) и площади поперечного сечения инструмента {обычно

1— 2,5 ч). В последнее время применяется кратковременный двух­кратный отнуск инструмента из быстрорежущей стали при темпе­ратуре 580° С с выдержкой по 30 мин или при температуре 600° С с выдержкой по 10—15 мин.

По сравнению с углеродистыми и легированными инструмен­тальными сталями быстрорежущие стали обладают более высокой красностойкостью и износостойкостью, сопротивляемостью малым пластическим деформациям и хорошей прокаливаемостью. Инстру­мент, изготовленный из них, позволяет повысить скорости реза­ния в 2,5—3 раза по сравнению с инструментами из углеродистой и легированной инструментальной сталей в условиях равной стойкости.

В зависимости от химического состава различают: а) вольфра­мовые, вольфрамомолибденовые и вольфрамованадиевые стали, имеющие красностойкость 620° С; б) вольфрамокоба л ьтовые, воль­фрамовые, вольфрамомолибденовые и вольфрамомолибденована­диевые с кобальтом стали —630—640° С; в) стали с интерметал — лидньш упрочнением — 700—725° С

К наиболее распространенным вольфрамовым быстрорежущим сталям относятся стали марок Р18, Pi2, Р9. Одной из лучших марок вольфрамовых быстрорежущих сталей является сталь марки Р1&. Инструмент, изготовленный из стали марки Р18, имеет паи большой интервал закалочных температур {малочувстви­телен к перегреву) и хорошо шлифуется. Главный недостаток — значительная карбидная неоднородность. Применяется для всех видов режущего инструмента {автоматных резцов, черновых и чи­стовых фрез, долбяков, протяжек, метчиков и т. п.) при обработке конструкционных сталей со, = 900-7-1000 МПа. Благодаря хоро­шей шлифуемости из нее же изготовляют высокоточный инстру­мент, что способствует ликвидации прижогов при его заточке и шлифовании.

Сталь марки Р9 содержит вдвое меньшее количество вольфрама, чем сталь марки Р18, что компенсируется некоторым увеличением количества ванадия. Карбидная неоднородность стали марки Р9 на два балла ниже, чем у стали марки Р18. Наличие в ее составе большего содержания карбидов ванадия вызывает появление при­жогов при заточке инструмента, что являїетса главным ее недостат­ком. Применяют ее ири изготовлении чистовых и получистовых инструментов простой формы, предназначенных для обработки конструкционных сталей со, < 900-ь 1000. МПа, в деревообраба­тывающих инструментов. У стали марки Р12 красностойкость н прочность сочетаются наиболее паяно. Ее красностойкость не­сколько ниже, чем у стали марки Р18, а прочность выше. Пластич­ность ее в нагретом состоянии также выше, чем у стали марки Р18, поэтому она особенно эффективна при изготовлении инструмента методами пластической деформации. Шлифуемость она имеет почти такую же, как сталь РІ8, и на 30%. дешевле последней. Приме­няется для изготовления различных режущих инструментов при обработке конструкционных сталей взамен стали марки PJ8.

К наиболее распространенным вольфрамомолибденовым сталям относятся стали марок Р6М5, ЮР6М5. В этих сталях часть воль­фрама заменена молибденом, что несколько снижает их красно­стойкость. По ударной вязкости они превосходят сталь марки Р18. Они лучше куются, чем вольфрамовые стали, а их карбидная не­однородность на два балла ниже, чем у стали марки Р18. Приме­няются вольфрамо-молибденовые стали для изготовления инстру­ментов, работающих на обычных скоростях резания в условиях тяжелых силовых режимов.

Сталь марки Р6М5 применяется для изготовления всех видов режущих инструментов, предназначенных для обработки углеро­дистых и среднелегированных конструкционных сталей (а„ с < 900-г-1000 МПа), а также зуборезных и резьбонарезных инстру­ментов при обработке нержавеющих сталей. Высокая пластичность этой марки стали в нагретом состоянии делает ее весьма эффек­тивной при изготовлении инструментов методами пластической деформации, например прокаткой сверл. По стойкости инстру­менты из стали марки Р6М5 не уступают инструментам из стали марки Р18.

Сталь марки І0Р6М5 используется для изготовления режущих инструменте®, применяемых для тех же целей и условий, что и ин­струменты из стали марки Р6М5, которую она превосходит по стойкости. Стойкость инструмента из стали марки 10Р6М5 при­мерно на 30% выше стойкости стали марки Р18, за счет ее большой твердости (HRC 64—65 и HRC 63 —64 соответственно).

К наиболее распространенным вольфрамованадиевым сталям относятся стали марок Р18Ф и Р12ФЗ. Они более тверды и тепло­стойки, чем сталь марки Р18, так как увеличение содержания ва­надия в мартенсите стали повышает ее вторичную твердость, крас­ностойкость и сопротивление малым пластическим деформациям. Твердость этих сталей составляет HRC 63—65. Увеличение содер­жания (массовой доли) ванадия до 5% уменьшает теплопровод­ность стали в большей степени, чем такое же увеличение вольфрама. Карбиды ванадия, выделяющиеся в процессе отпуска, снижают прочность и вязкость этих сталей по сравнению со сталью марки Р18 и способствуют плохой шлифуемости сталей вследствие высо­кой твердости карбидов ванадия и их низкой теплопроводности.

Сталь марки Р18Ф применяют для изготовления чистовых и получистовых резцов, фрез, машинных разверток и т. п., исполь­зуемых при обработке среднелегированных конструкционных ста­лей, а также некоторых марок нержавеющих сталей и жаропроч­ных сплавов.

Сталь марки Р12ФЗ применяется для изготовления инстру­ментов, предназначенных для обработки тех же материалов, что и сталь марки Р18Ф. Она используется взамен сталей марок Р14Ф4 и‘Р9Ф5 вследствие лучшей шлифуемости и марки Р18Ф как менее дефицитная.

К вольфрамокобальтовым сталям относятся стали марок Р9К6 и Р9КЮ. Кобальт в стали карбидов не образует, являясь элемен­том, наиболее сильно увеличивающим ее вторичную твердость (HRC 64—66) и красностойкость (до 630° С). Увеличение (массо­вой доли) кобальта до 5% увеличивает теплопроводность стали сильнее, чем введение в нее молибдена в таком же количестве. Поэтому кобальтовые стали теплопроводнее ванадиевых, вольфра­мовых и вольфрамомолибденовых. Шлифуемость их лучше, чем вольфрамованадиевых. Недостатками являются их меньшая меха­ническая прочность и повышенная хрупкость по сравнению с ва­надиевыми быстрорежущими сталями, а также склонность к обез­углероживанию. Стоимость кобальтовой стали вдвое выше стои­мости стали марки Р18, однако вследствие ее высоких режущих свойств себестоимость обработки инструментами, изготовленными из вольфрамокобальтовых сталей ниже, чем при использовании быстрорежущих сталей без кобальта.

Сталь марки Р9К5 используется для изготовления черновых и получистовых фрез, долбяков, метчиков и т. п., предназначенных для обработки сталей и сплавов повышенной твердости и вязкости на повышенных режимах резания, а также при резании различных труднообрабатываемых материалов; имеет пониженную стойкость (до 20—30%) по сравнению со сталями марок Р6М5К5 и 10Р6М5К5. Инструменты, изготовленные из нее, могут работать в условиях резания с ударами.

Сталь марки Р9КЮ применяется для изготовления черновых и чистовых резцов, червячных фрез, зенкеров и т. п., используемых для резания труднообрабатываемых материалов. По режущим свой­ствам уступает стали марки Р9М4К8 и более хрупка, чем последняя.

Вольфрамованадиевые стали с кобальтом имеют высокую крас­ностойкость (640° С), твердость (HRC 66—68) и износостойкость и применяются для изготовления инструмента, предназначенного для резания труднообрабатываемых материалов и конструкцион­ных сталей повышенной твердости (HRC 40—45) на высоких ско­ростях резания. Наиболее распространенными являются стали марок Р18К5Ф2, Р18Ф2К8М, Р12Ф4К5, Р10К5Ф5. Стали с массо­вой долей вольфрама 18% применяются все реже.

Сталь марки Р18К5Ф2 служит для изготовления резцов, сверл, фрез ит. д., применяемых для черновой и получистовой обработки углеродистых и легированных конструкционных сталей с повы­шенными режимами резания, а также для резания труднообраба­тываемых материалов; по твердости уступает стали марки Р18Ф2К8М, имея такую же красностойкость.

Сталь марки Р18Ф2К8М, имеющая наибольшую красностой­кость и твердость (HRC 67—68) из сталей этой группы, приме­няется для изготовления сверл, фрез, метчиков и т. д., предназна­ченных для отработки наиболее труднообрабатываемых жаропроч­ных сплавов и высокопрочных сталей (ав > 1600 МПа) высокой твердости.

Сталь марки Р12Ф4К5 отличается высокой красностойкостью (640° С) от других сталей этой группы. Твердость ее составляет HRC 65,5—66,5 при достаточно высокой прочности на изгиб и вязкости. Она обладает повышенной износостойкостью, обеспечи­ваемой наличием карбидов типа МС в ее структуре, и по сравнению с остальными применяется наиболее часто. Из нее изготовляются чистовые и получистовые резцы, сверла, зенкеры, развертки и т. д., используемые для резания труднообрабатываемых материалов при небольших динамических нагрузках. Стойкость инструмента из стали марки Р12Ф4К5 в три-четыре раза выше инструмента, изготовленного из сталей марок Р18, Р12 и Р6М5.

Сталь марки Р10К5Ф5 применяется для изготовления инстру­ментов, служащих для обработки тех же материалов, что и инстру­мент из стали марки Р12Ф4К5, которой она уступает в красно­стойкости и шлифуемости (вследствие высокого содержания ва­надия). Ее режущие свойства выше, чем сталей марок Р18, Р12 и Р6М5.

Вольфрамомолибденовые стали с кобальтом по красностойко­сти, вторичной твердости и износостойкости не уступают сталям вольфрамованадиевой группы с кобальтом, обладая более высо­кими механическими свойствами. Применяются для изготовления инструментов, работающих на полуобдирочных режимах. Наибо­лее распространенной сталью этой группы является сталь марки Р6М5К5. Она является основной, применяемой для изготовления сверл, зенкеров, фрез, долбяков и т. д., служащих для обработки углеродистых и легированных конструкционных сталей при высоких режимах резания, а также нержавеющих сталей и жаро­прочных сплавов. Обладает повышенной чувствительностью к обезуглероживанию.

Вольфрамомолибденованадиевые стали с кобальтом самые твер­дые; твердость сталей этой группы достигает HRC 66—69. Они обладают высокой красностойкостью и износостойкостью. Высо­кая твердость этих сталей обусловливается увеличением массовой доли углерода в мартенсите стали вследствие растворения боль­шого количества карбидов М2*Св (при нагреве под закалку). Ме­ханические свойства их несколько ниже, чем у кобальтовых ста­лей. Наиболее распространенными сталями этой группы являются стали марок Р12МЗФ2К8, Р10М4ФЗКЮ, Р6М5Ф2К8.

Сталь марки Р12МЗФ2К8 применяется для изготовления сверл, зенкеров, фрез, протяжек, метчиков и т. д., предназначенных для резания труднообрабатываемых материалов. Ее используют для изготовления автоматных резцов и других инструментов при об­работке обычных конструкционных материалов в условиях вы­соких скоростей резания взамен стали марки Р10М4ФЗКЮ. Она заменяет сталь марки Р18Ф2К8М как более экономно легирован­ная вольфрамом.

Сталь марки Р10М4ФЗКЮ обладает наивысшей твердостью — (HRC 69), высокими красностойкостью и износостойкостью, но пониженной прочностью по сравнению с другими сталями этой группы. Поэтому она применяется для изготовления инструмен­тов, работающих в условиях невысоких силовых нагрузок (чисто­вые и получистовые режимы), главным образом на автоматических станках, где особо важно сохранение размерной стойкости ин­струмента. Ее используют также для изготовления инструментов простой формы, предназначенных для резания труднообрабаты­ваемых материалов. Шлифуется она плохо и склонна к обезугле­роживанию.

Сталь марки Р6М5Ф2К8 по своим режущим свойствам мало уступает сталям марок Р18МФ2К8 и Р12МЗФ2К8 и применяется взамен их как более экономно легированная. Из нее изготовляется инструмент, применяемый для резания различных труднообраба­тываемых материалов -—сверла, зенкеры, фрезы, метчики и т. п.

В общем случае основными отличиями ванадиевых и кобаль­товых сталей являются следующие. Ванадиевые стали малотепло­проводны и поэтому инструменты из них применяются в тех слу­чаях, когда температура резания не превышает 400° С. В этих условиях их износостойкость значительно выше, чем износостой­кость инструментов из стали марок Р18 и Р6М5. Кобальтовые стали обладают высокой теплопроводностью, красностойкостью, и по­этому инструменты, изготовленные из них, применяются для черновой обработки при более высоких скоростях резания, в осо­бенности сталей и сплавов аустенитного класса, обладающих низ­кой теплопроводностью. В этих случаях они по производитель­ности значительно превосходят ванадиевые стали.

В последние годы нашли практическое применение быстроре — жущие стали с интерметаллидным упрочнением (<дисперсионно- твердеющие), иногда называемые сплавами. Эти стали с понижен­ной массовой долей углерода (0,1—0,3%) обладают очень высокой твердостью (HRC 68—69), красностойкостью (700—725° С), изно­состойкостью, теплопроводностью и удовлетворительной проч­ностью (ав ~ 2500 МПа). Прочность их возрастает на 30—50% при повышении температуры резания до 500° С. Основными леги­рующими элементами в них являются кобальт (16—25%), воль­фрам (И—20%) и молибден (4—7%). К «безуглеродистым» диспер — сионнотвердеющим сталям относятся стали марок В11М7К23, В14М7К25, В18М7К25, В18М4К25, В18К25Х4, В7К25 и др., к «углеродистым» —стали марок 25В20К25ХФ, 30В20К16,

ВНИИ-1, ВНИИ-2, и др.

Фазой-упрочнителем дисперсионно-твердеющих сталей яв­ляется Co-7W6. Количество интерметаллидов возрастает с умень­шением массовой доли углерода в стали. При быстром охлаждении стали и нтер металл иды не выделяются и она получает структуру мартенсита. В закаленном состоянии эти стали не сохраняют Y-фазы (отсутствует остаточный аустенит). В процессе отпуска с температур 500—550° С начинается выделение частиц Co7W6, более дисперсных и устойчивых против коагуляции, чем дисперс­ные карбиды в сталях с карбидным упрочнением. Это обусловли­вает высокие вторичную твердость и красностойкость, хорошую прокаливаемость. Так, инструменты из стали марки В11М7К23 прокаливаются на глубину до 90—100 мм. Твердость этих сталей после отжига составляет HRC 32—37, вследствие чего они плохо обрабатываются резанием. Инструменты из этой стали приме­няются для точения, сверления, фрезерования и строгания трудно­обрабатываемых материалов, свойства которых влияют на режу­щие свойства инструментов. Так, при обработке титановых спла­вов стойкость инструментов из дисперсионно-твердеющих сталей в 30—80 раз выше стойкости инструмента из стали марки Р18 и в 8—15 раз выше стойкости инструмента, оснащенного твердым сплавом марки ВК8. При резании жаропрочных, нержавеющих и кавитационностойких сплавов с аустенитной структурой их стойкость в 10—20 раз выше, чем у инструмента из кобальтовых сталей марки Р12Ф4К5. Режущие свойства этих сталей по существу не различаются. Сталь марки В11М7К23 куется и обрабатывается резанием лучше остальных.

Литые быстрорежущие стали используются в практике ряда предприятий и фирм. К ним относятся стали марок Р18, Р12, Р12ФЗ, 10Р8МЗ, Р9Х2Ф2МГЛ, Р5М2ФЛ, а также стали, приве­денные в табл. 2.5.

Красностойкость у литых и кованых сталей одинакова. Литая сталь с массовой долей углерода 0,7—1% не обнаруживает повы­шения хрупкости по сравнению с кованой; повышение углерода сверх 1,15—1,20% ведет к увеличению хрупкости литой стали.

В то же время вязкость литого инструмента ниже, чем у кованого, почему из литых сталей не изготовляются инструменты малых сечений и инструменты, работающие в условиях динамических нагрузок (например, строгальные резцы и т. п.). Используются они, в основном, для изготовления инструмента простой формы.

Значительная неоднородность структуры литой стали устра­няется дальнейшей пластической деформацией или термической обработкой, главным образом за счет диффузионного отжига. Отжиг производится при температуре не ниже 900° С —для сни­жения твердости отливки под следующую механическую обработку. При термическом отжиге, производимом с той же целью, инстру­мент загружают в печь при температуре не выше 400—500° С и нагревают садку до 850—860° С со скоростью 30—40° С/ч. При этой температуре инструмент выдерживается в течение 3—4 ч, после чего печь охлаждается до 730—750° С, когда производится вторич­ная выдержка в течение 3—5 ч. Дальнейшее охлаждение осущест­вляется со скоростью 30—40° С/ч до температуры 500—550° С, затем изделия выгружаются из печи и охлаждаются на воздухе. Закалка для стали марки Р9Х2М2ГЛ производится при темпера­туре 1280—1290° С, для сталей марок Р5М2ФЛ и Р6М5—при 1200—1220° С, для стали марки Р12ФЗ—при 1230—1240° С. Отпуск литого инструмента производится при температуре 555— 565° С трехкратно с выдержкой по 1 часу.

Порошковые быстрорежущие стали изготовляются методом прессования порошков, которые получают распылением расплав­ленной стали в среде инертных газов (аргон, азот) во избежание их излишнего окисления. Распыленные частицы стали, имеющие сфе­рическую форму малых размеров, быстро охлаждаются, что обус­ловливает равномерное распределение в них легирующих элемен­тов. Размер зерен основной фракции порошка составляет примерно 150 мкм (достигая в отдельных случаях 500—600 мкм). Получен­ный порошок предварительно прессуется в контейнере в холодном состоянии при давлении до 40 000 МПа. После ваку. умирования

контейнера порошок нагревают до 1150—1200° С и вторично прес­суют под давлением в 14 ООО МПа. Из полученного материала куются различные заготовки диаметром до 100—200 мм, отличаю­щиеся более равномерным распределением весьма мелких зерен карбидных фаз, чем это имеет место в стали, получаемой обычными методами. Таким способом изготовляются некоторые марки ко­бальтовых быстрорежущих сталей (Р8МЗК6С, Р9М4К8, Р6М5Ф2КВ). Распределение карбидов по сечению у порошковых сталей более равномерное, чем определяемое баллом 1 по ГОСТ 19265—73. Размеры зерен избыточных карбидов не превы­шают 1—2 мкм вместо 8—10 мкм (и более) в сталях, полученных обычным путем. Теплостойкость и вторичная твердость, завися­щие от состава мартенсита, несколько повышаются — на 5° С и HRC 0,5—1,0 вследствие более однородного насыщения твердого раствора. Температура закалки не должна заметно превосходить температуру спекания (~1200° С). Основное преимущество по­рошковых сталей проявляется в повышении на 30—50% прочности и вязкости инструмента — они имеют улучшенную шлифуемость и стойкость инструментов—в 1,5—3,5 раза более высокую, чем у сталей, полученных обычным металлургическим способом. Метод порошковой металлургии позволяет получать быстроре­жущие стали с таким высоким содержанием легирующих эле­ментов, которое невозможно при их изготовлении по обычной тех­нологии.

Как видно из изложенного, номенклатура отечественных бы­строрежущих сталей чрезвычайно велика. Иностранные фирмы выпускают быстрорежущие стали также в достаточно широком ассортименте. Химический состав современных марок этих сталей, выпускаемых в США, приведен в табл. 2.6. Наибольший удельный вес в общем объеме быстрорежущих сталей, применяемых в США, занимают стали марок М2 и М35 (по американской классификации). Британские стандарты содержат еще большую номенклатуру (около 200 марок) быстрорежущих сталей. Достаточно широка но­менклатура сталей в ФРГ, Франции, Японии. Сточки зрения пре­вышения эффективности применения инструмента в каждом кон­кретном случае должна применяться определенная сталь. Но тогда номенклатура сталей станет чрезвычайно большой, что нецелесо­образно ни с точки зрения изготовителей стали и инструмента, ни с точки зрения потребителя, так как инструментальные склады должны будут увеличиться до огромных размеров.

Наиболее рациональным выходом из создавшегося положения является дальнейшая специализация быстрорежущих сталей, сокращение их марочного состава, создание сталей, режущие свой­ства которых в достаточно широком диапазоне могут изменяться в процессе термообработки. Специализация сталей осуществляется по областям их применения. В практике металлообработки сло­жились две основные группы быстрорежущих сталей: обычной и повышенной производительности. Стали обычной производитель-

ности (в зарубежной практике обозначаемые индексом HSS) пред­назначены для обработки обычных конструкционных материалов — сталей с ав < 1000 МПа, чугунов и т. д. Стали этой группы отли­чает умеренное содержание карбидообразующих элементов воль­фрама и молибдена (от 5 до,18% по вольфрамовому эквиваленту), практическое отсутствие ванадия и кобальта, из-за чего они обла­дают достаточно высокой прочностью (аи < 3000 МПа), ударной вязкостью (ак > ЮН-м/см2), твердостью (HRC с 65), красно­стойкостью (не менее 620° С). Из этой группы сталей в последние годы получили особенно широкое распространение вольфрамомо­либденовые стали с массовой долей ванадия 6% и молибдена 5% (Р6М5 в СССР; М2 в США, ДМо5 в ФРГ и др.). В дополнение к пере­численным выше свойствам сталей этой группы новые стали имеют повышенную пластичность в горячем состоянии, лучше распреде­ленные карбиды, но повышенную склонность к обезуглерожи­ванию, перегреву и окислению. Из стали марки Р6М5 в настоящее время централизованно выпускается основная масса быстроре­жущего инструмента.

Для сталей повышенной производительности (за рубежом иногда обозначаются HSS-E, HSS-Co) характерны повышенное содержа­ние (массовая доля) карбидообразующих (W + 2Мо > 10%) и легирующих элементов, в частности кобальта >5%, ванадия >3%. Твердость сталей этой группы —до HRC 70, красностой­кость — не ниже 640° С, прочность сги < 2500 МПа, ударная вяз­кость ак > 7 Н*м/см2, технологические свойства ухудшены. Стали этой группы применяются для изготовления инструмента, приме­няемого для обработки трудноразрабатываемых материалов: ин­струменты из кобальтовых сталей применяются для черновых ра­бот, инструменты из высокованадиевых сталей —для чистовых работ.

Кроме рассмотренных двух основных групп быстрорежущих сталей, следует выделить из них стали с повышенным содержанием углерода, которые благодаря своей повышенной твердости позво­ляют вести обработку конструкционных сталей твердостью HRC 30 (сталь I группы) или HRC 40—45 (стали II группы). Эти стали по сравнению с базовыми (с нормальным содержанием угле­рода) обладают повышенной (на HRC 1—5) твердостью, повы­шенной красностойкостью, пониженными прочностью (до 2000 и 2500 МПа) и технологическими свойствами.

Свойства сталей с повышенным содержанием углерода можно целенаправленно изменять изменением температуры закалки в диапазоне 1160—1210° С. Основными марками сталей этих под­групп являются стали марок 10Р6М5 (стали I группы) и 10Р6М5К5 (стали II группы).

Дальнейшая специализация сталей с повышенным содержа­нием углерода будет происходить в направлении увеличения числа групп сталей при ограниченном количестве марок сталей в пределах каждой группы.

Твердые сплавы по способу получения подразделяются на ли­тые и полученные методом спекания. В дальнейшем рассматри­ваются только последние, для краткости именуемые твердыми сплавами.

По структуре твердый сплав представляет собой конгломерат мельчайших зерен карбидов тугоплавких металлов, связанных металлическим кобальтом или никелем. Массовая доля карбидов в твердых сплавах на кобальтовой основе составляет 75—97%, на никелевой основе—61—79%. Теплостойкость твердых сплавов различных марок составляет 800—900° С, что позволяет повысить скорость резания по сравнению с быстрорежущей сталью в два — десять и более раз и, как правило, поднять производительность обработки.

Плотность твердых сплавов в известной степени характеризует степень их пористости, которая не должна превышать 0,2% (ГОСТ 4872—75). Коэффициент теплопроводности твердых спла­вов близок по своим значениям к коэффициенту теплопроводности сплавов железа. Твердые сплавы химически пассивны к воздей­ствию кислот и щелочей, а некоторые из них почти не окисляются на воздухе даже при температурах 600—800° С. Главными недо­статками твердых сплавов являются их хрупкость, а также недо­статочная прочность при изгибе, растяжении. Для стандартных марок твердых сплавов (ГОСТ 3882—74): аи = 950—1800 МПа, предел прочности при растяжении ан примерно в два раза меньше, чем ои; ударная вязкость ак = 2,54-6,0 Н*м/см2. В то же время предел прочности на сжатие твердых сплавов достигает значений а0 = 4000-^-6000 МПа. Поэтому целесообразно так располагать режущие элементы инструмента, чтобы они по возможности рабо­тали на сжатие, а не на изгиб и растяжение.

Твердые сплавы находят все большее применение в практике обработки металлов резанием. Однако использование их ограни­чивается недостаточной прочностью и трудностями изготовления инструментов сложного и фасонного профилей, плохой шлифуе — мостью твердых сплавов, возникновением трещин при напайке твердосплавных пластин на корпуса инструмента и т. д.

В зависимости от состава карбидной фазы ГОСТ 3882—77 уста­навливает три группы твердых сплавов: вольфрамовую ВК —од­нокарбидную, титано-вольфрамовую ТК — двухкарбидную и ти — тано-тантало-вольфрамовую ТТК —трехкарбидную. Марки, хи­мический состав и физико-механические свойства этих сплавов приведены в табл. 2.7.

Сплавы группы ВК имеют структуру, состоящую из твердого раствора зерен карбида вольфрама (WC-фаза) в кобальте (Со-фаза). В обозначении марок твердых сплавов этой группы цифра показы­вает массовую долю в процентах кобальта; остальное —WC. Свойства их зависят от массовой доли кобальта и размеров зерен карбидной фазы. Сплавы с размером зерен WC от 3 до 5 мкм отно — 80

сятся к крупнозернистым и обозначаются буквой В, например, сплав ВК8-В. Если размер зерен WC не превышает 0,5—1,5 мкм, сплавы относятся к мелкозернистым и обозначаются буквой М, на­пример, сплав В6-М; сплавы, имеющие в своем составе 70% зе­рен WC размером менее 1 мкм, являются особо мелкозернистыми и обозначаются буквами ОМ, например, сплав марки ВКЮ-ОМ. Крупнозернистые сплавы группы ВК при одинаковом содержании кобальта имеют меньшую теплостойкость и износостойкость, но большую прочность, чем мелкозернистые. Например, сплавы марок ВК6, ВК6-М и ВК6-ОМ имеют соответственно аи, равное 1500; 1350 и 1200 МПа. К наиболее твердым и износостойким, но наименее прочным, относятся сплавы марок ВКЗ, ВКЗ-М и ВК-4.

Сплавы группы ВК применяются для обработки материалов, дающих стружку надлома (хрупкие материалы) или элементную стружку. Они используются и при резании деталей из трудно­обрабатываемых материалов —сталей с ав > 1600 МПа, нержа­веющих и жаропрочных сталей и сплавов, титановых сплавов и т. д. — при невысоких скоростях резания (10—60 м/мин). Сплавы этой группы применяются и при обработке цветных металлов, когда силы резания относительно невелики и в инструменте не возникают значительные контактные и тепловые напряжения.

Сплавы группы ТК в основном применяются при обработке пластичных материалов, к которым относятся конструкционные и легированные стали обычной обрабатываемости. С целью увели­чения износостойкости сплавов группы ТК часть WC в них заме­няется ТІС (массовая доля 5—30%). Это повышает твердость сплава, ослабляется его адгезия к стальной стружке и снижается коэффициент трения между сплавом и сталью. В обозначении ма­рок твердых сплавов группы ТК, цифра после буквы Т указывает массовую долю ТІС, а после буквы К —кобальта, в %. Осталь­ное — WC.

Сплавы группы ТК более тверды, теплостойки и износостойки, чем соответствующие по содержанию кобальта сплавы группы ВК, но в то же время и более хрупки и менее прочны, чем последние. Поэтому сплавы группы ТК плохо выдерживают ударные нагрузки, прерывистое резание и резание с переменным сечением среза. С увеличением содержания ТІС твердость, теплостойкость и изно­состойкость сплава при обработке стали повышаются, а его проч­ность снижается. Увеличение содержания кобальта влечет за собой повышение прочности, но снижает твердость, износостойкость и теплостойкость сплава. Чем мельче зерна карбидных фаз, тем выше твердость и износостойкость сплава и тем он менее прочен. Об­ласть применения сплавов этой группы приведена в табл. 2.7.

Все сплавы группы ТК обладают большим сродством с титано­выми сталями и сплавами, что в процессе резания приводит к вы­крашиванию пластины и преждевременному ее разрушению. В этих случаях применяются сплавы группы ВК или быстроре­жущие стали.

Химический состав, микроструктура и физико-механические свойства твердых спеченных сплавов

(ГОСТ 3882—74 и ГОСТ 4872—75)

мовая группа сплавов

То же, что и для марки Т5К12, за ис­ключением сверления в стали. Тяжелое черновое фрезерование углеродистых и легированных сталей

13,0—13,3

Твердые сплавы группы ТТК обладают более высокой проч­ностью (вязкостью), чем сплавы группы ТК, за счет замены части ТІС карбидом тантала (ТаС), имеющим меньшую микротвердость и более высокую температуру плавления. Добавка карбида тантала существенно увеличивает сопротивление сплава трещинообразо — ванию при резких перепадах температуры и прерывистом резании, а также его прочность. Карбид тантала образует с карбидом ти­тана и вольфрама тройные твердые растворы. Цифры после букв ТТ указывают на суммарную массовую долю карбидов титана и тантала в %, кроме сплаба марки ТТ8К6. Цифры, стоящие после буквы К, показывают массовую долю кобальта в %. Остальное — фаза WC.

Уступая сплавам групп ТК по теплостойкости, сплавы группы ТТК превосходят их по прочности и как бы являются промежуточ­ными между сплавами групп ТК и ВК. Они характеризуются вы­сокими износостойкостью и эксплуатационной прочностью, со­противлением удару, вибрациям и выкрашиванию. Сплавы группы ТТК используются при обработке как сталей, так и чугунов. Они хорошо зарекомендовали себя при черновой обработке с большим сечением среза, при работе с ударами (строгание, фрезерование), а также при сверлении, когда повышенная прочность компенси­рует снижение их теплостойкости. Область применения твердых спеченных сплавов группы ТТК и их характеристики приведены в табл. 2.7.

Новой группой твердых сплавов являются безвольфрамовые твердые сплавы, в которых карбид вольфрама заменен карбидом титана или карбонитридом титана, а в качестве связки исполь­зуются никель, железо, молибден. Сплавы отличаются высокой окалиностойкостью, малым коэффициентом трения, пониженной склонностью к адгезии, меньшей плотностью, пониженной проч­ностью, склонностью к трещинообразованию при напайке. Они показывают хорошие результаты при получистовой обработке ре­занием вязких металлов, конструкционных и малолегированных сталей, меди, никеля и др. Химический состав и физико-механи­ческие свойства безвольфрамовых твердых сплавов приведены в табл. 2.8; там же указаны и параметры их микроструктуры. Форма и конструктивные размеры изделий из сплавов типа ТНМ должны соответствовать требованиям ГОСТ 2209—69, ГОСТ 17163—71 и ТУ 48-10-113—74.

Для повышения износостойкости неперетачиваемых твердо­сплавных многогранных пластинок и цельнотвердосплавных из­делий на них наносят тонкий слой карбида титана или других высокотвердых материалов. Это позволяет повысить стойкость инструмента при сохранении прочности и вязкости. В соответст­вии с ТУ 48-19-151—75 пластинки под покрытие карбидом титана изготовляются из твердых сплавов марок ВК4, ВК6, ВК6-М, ВК8, Т5КЮ, Т5К12, Т15К6, Т14К8, Т30К4, ТТ7К12 и ТТ10К8-6. Форма и размеры шлифованных пластин с покрытием не отли-

чаются от установленных ГОСТ 19042—73 — ГОСТ 19072—73, ТУ48-19-63—73 и ТУ 19-4206-51—76. Толщина слоя покрытия из карбида титана устанавливается в пределах 2—10 мкм. Стойкость пластин с покрытием от двух до пяти раз превышает стойкость пластин из исходного материала.

f Дальнейшее развитие твердых сплавов осуществляется в на­правлении углубления их специализации, сокращения марочного состава в пределах каждой группы, создания новых, более уни­версальных сплавов, сплавов под пленочные покрытия, безволь­фрамовых сплавов, уточнения химического состава сплавов без Изменения фазового состава, совершенствования технологии изго­товления сплавов, совершенствования способов эксплуатации. Из этих направлений следует отметить освоение производства и расширение области применения мелкозернистых сплавов титано­танталовой группы, в частности сплавов ТТ8К6 при обработке чугуна, сплавов для фрезерных работ ТТ8К7 по чугуну и ТТ20К9— по стали. Резервом улучшения качества сплавов этой группы является применение вакуумного спекания.

В дальнейшем карбид тантала в некоторых сплавах этой группы может быть заменен карбидом хрома. Уже в настоящее время выпускаются две марки сплавов, легированных карбидом хрома, ВКЮ-ХОМ и ВК15-ХОМ, положительно зарекомендовав­ших себя в мелкоразмерном цельновышлифованном концевом ин­струменте, в концевых с винтовыми пластинками фрезах для обра­ботки труднообрабатываемых материалов, в резцах для тяжелых работ.

Существенное влияние на свойства вольфрамо-кобальтовых сплавов может оказать увеличение массовой доли в них углерода.

Так, сплавы с 6% кобальта и повышенным содержанием углерода (в пределах двухфазной области) обладают такой же прочностью, как сплав ВК8 и поэтому несколько перекрывают область приме­нения последнего.

Твердые сплавы выпускаются в виде изделий, напаиваемых на режущий инструмент, неперетачиваемых и перетачиваемых пла­стинок, призматических сплошных столбиков, а также в виде смеси с пластификатором. Изделия из пластинок изготовляются из марок твердых сплавов, предусмотренных ГОСТ 3882—77 для режущего инструмента, а готовые пластинки могут поставляться с износостойкими покрытиями. Технические условия на твердо­сплавные изделия регламентированы ГОСТ 4872—75. Формы и условные обозначения твердосплавных изделий, предназначенных для напайки на режущий инструмент, их конструкции и размеры, а также область применения установлены ГОСТ 2209—69, ГОСТ 17163—71, ГОСТ 20312—74, СТСЭВ 124—74, СТСЭВ 126—74 СТ СЭВ 118—74, а механически закрепляемых пластин — ГОСТ 19042—73 — ГОСТ 19086—73. Заготовки неперетачиваемых пластинок и стружколомов (ОСТ 48-93—75) отличаются от гото­вых изделий в основном диаметром вписанной окружности d и толщиной 5, имеющих припуск на шлифование. Они имеют не­сколько исполнений для пластинок нормальной, повышенной, вы­сокой и особо высокой степеней точности и различаются припуском на диаметр и толщину. Форма и размеры стружечных канавок на передней поверхности заготовок режущих пластинок имеют два исполнения: с припуском по толщине на шлифование опорной и передней поверхностей и с припуском на шлифование только опор­ной поверхности. В справочном приложении 1 к ОСТ 48-93—75 указаны форма и размеры выборок на опорных поверхностях заготовок режущих пластинок, имеющих стружечные канавки на передней поверхности. Технические требования к заготовкам приведены в ОСТе. Заготовки получают те же условные обозначе­ния, что и сами пластинки с добавлением впереди цифры 3 для цифрового и буквы В — для буквенно-цифрового обозначения.

Предельные отклонения и технические требования на твердо­сплавные пластинки с износостойкими покрытиями должны соот­ветствовать значениям, указанным в ГОСТ 19086—73.

Режущие свойства выпускаемых отечественных твердых спла­вов соответствуют свойствам стандартных марок, установленных классификацией ИСО (табл. 2.9). Согласно последней все твердые сплавы подразделяются на три группы в зависимости от обрабаты­ваемого материала и вида стружки:

группа Р — для обработки вязких металлов — стали, сталь­ного литья и ковкого чугуна, дающего сливную стружку;

группа К — для обработки хрупких материалов и материалов, дающих стружку надлома, — различных чугунов, закаленных сталей, цветных металлов и их сплавов, пластмасс, древесины и т. п,;

группа М — промежуточная — для резания труднообрабаты­ваемых материалов, жаропрочных сталей и сплавов, легированных углеродистых сталей и чугунов, ковкого чугуна и т. п.

Каждая из групп делится на подгруппы, обозначаемые двух­значными числами, в порядке повышения их прочности и сниже­ния твердости, износостойкости и допустимой скорости резания. Так, группа Р подразделяется на группы применения Р01, PG2, РОЗ — Р50, где Р01 наименее прочная и самая твердая, а группа Р50 самая прочная и наименее износостойкая.

Мішералокерамические инструментальные материалы обладают высокой твердостью (HRA 90—94), теплостойкостью до 1200° С и износостойкостью и в ряде случаев значительно превосходят по стойкости и производительности твердые сплавы. Их основой яв­ляется глинозем (А1203), в состав которого иногда входят такие ме­таллы, как вольфрам, титан, молибден, тантал, хром или их кар­биды. Главными недостатками режущей керамики являются ее высокая хрупкость, низкая ударная вязкость (ак=0,5ч — ч-1,2 Н м/см2) и плохая сопротивляемость циклическим измене­ниям тепловой нагрузки. Оки используются при получистовой и чистовой обточке и расточке деталей из высокопрочных и отбелен­ных чугунов, закаленных и труднообрабатываемых сталей, не­которых цветных металлов и их сплавов, а также неметаллических материалов с высокими скоростями резания без применения СОЖ, в условиях резания без толчков и ударов. Высокая теплостойкость режущей минералокерамики (1200° С) позволяет применять ско­рости резания, значительно превышающие скорости резания твердосплавным инструментом, что является ее основным достоин­ством. Так, при точении закаленных сталей (HRC 50—63) допу­стимая скорость резания 75—300 м/мин, а при точении отбелен­ного чугуна (HRC 50—54) —60—180 м/мин. Режущая керамика пассивна к адгезионно-диффузионному взаимодействию со сталью и отбеленным чугуном. В настоящее время наибольшее примене­ние получила режущая керамика оксидного и оксидно-карбид­ного типов.

Оксидная режущая керамика имеет в своей основе до 99% и выше А1203, Наиболее высокие режущие свойства имеют пластинки из керамики марки ЦМ332, которую получают из тонкоизмельчен — ного электрокорунда (с размером зерна 1—2 мкм).

Оксидно-карбидную керамику получают введением в состав ее основы (А1203) легирующих добавок карбидов хрома, титана, вольфрама, молибдена и сложных карбидов этих металлов. Это повышает предел прочности керамики на изгиб до ои = 450-н ч-700 МПа, но несколько снижает ее теплостойкость и износостой­кость, Серийно выпускается керамика марок ВЗ и ВОК-60 и опыт­ными партиями марки ВОК-63, ВШ-75.

Режущая керамика изготовляется в виде пластинок, которые крепятся к корпусу инструмента механическим путем, напаи­ваются или соединяются с корпусом с помощью клея.

Неперетачиваемые многогранные пластинки из режущей ке­рамики для армирования режущего инструмента механическим путем выполняются по ТУ48-19-65—73, Их форма и основные раз­меры приведены в гл. 1. Если указания по ширине фаски и углу отсутствуют, то пластинки из оксидной керамики (ЦМ332 и др.) выполняются с фаской <0,5—-0,6 мм) х 15°, а из оксидно-карбид­ной (ВЗ, ВОК-60 и др.) — с фаской (0,3—0,4 мм) х 25°. Марки, химический состав, физико-механические и режущие свойства должны соответствовать ТУ48-42-43—70 и ТУ48-19-48—73. Пла­стинки изготовляются нормальной (U) и высокой (G) степеней точности.

Пластинки из минералокерамики могут подвергаться отжигу. В результате отжига пластинок марок ВОК-60 и ВОК-63 стойкость их повышается в два—четыре раза по сравнению с неотожженными,