0 руб
Оформить заказУглеродистые и легированные конструкционные
и инструментальные стали
Обрабатываемость углеродистой стали зависит от содержания углерода. Наилучшей обрабатываемостью обладают термически не обработанные стали, содержащие 0,2–0,3 % углерода. И уменьшение, и увеличение содержания углерода приводят к ухудшению обрабатываемости.
Присадки серы и фосфора, несколько снижающие эксплуатационные свойства стали, улучшают ее обрабатываемость. Так, сталь с содержанием серы 0,08–0,3 % и фосфора до 0,15 % обрабатывается значительно лучше аналогичной малоуглеродистой стали. Таким же образом сказывается содержание до 1 % марганца. Автоматные стали, содержащие до 0,3–0,4 % серы, до 0,15 % фосфора и до 0,7 % марганца, обрабатываются со скоростями в 1,5–2 раза больше, чем малоуглеродистые стали.
Влияние легирующих элементов на обрабатываемость определяется их способностью растворяться в феррите или образовывать карбиды. Элементы, растворяющиеся в феррите, повышают его вязкость и ухудшают обрабатываемость. Добавка карбидообразующих элементов до определенного предела существенно не изменяет обрабатываемости стали.
Металлургические факторы — способы изготовления и прокатки стали — заметно влияют на ее обрабатываемость. Конвертерные малоуглеродистые стали с повышенным содержанием серы и фосфора обрабатываются хуже сталей, выплавленных в мартеновских и электрических печах и содержащих меньше серы и фосфора. По этой же причине ухудшается обрабатываемость резанием стали, выплавленной с использованием электрошлакового переплава и рафинированной синтетическими шлаками.
Обрабатываемость спокойных сталей с контролируемым размером зерна выше, чем полуспокойных и особенно кипящих. Раскисление стали алюминием и кремнием приводит к образованию алюминатов и силикатов, обладающих повышенной истирающей способностью, и ухудшению обрабатываемости.
Холоднотянутая углеродистая сталь с содержанием углерода до 0,3 % обрабатывается лучше, чем горячекатаная; обрабатываемость холоднотянутых и горячекатаных сталей с содержанием углерода 0,3–0,4 % одинакова; при большем содержании углерода холоднотянутая сталь обрабатывается хуже горячекатаной.
Сильное влияние на обрабатываемость оказывает термическая обработка и структура стали. Наилучшей обрабатываемостью обладает перлит. Однако обрабатываемость перлита зависит от формы входящего в него цементита. Сталь со структурой зернистого перлита, цементит которого имеет форму мелких шарообразных зерен, имеет меньшую истирающую способность, чем сталь с пластинчатым перлитом, в котором цементит имеет форму пластинок различной толщины.
Обрабатываемость стали ухудшается при переходе от точечного перлита к зернистому и пластинчатому. Вместе с тем пластинчатый перлит обеспечивает меньшую шероховатость обработанной поверхности, и для окончательных операций эта структура предпочтительна. Хуже обрабатывается металл со структурой сорбитообразного перлита, сорбита, троостита и мартенсита.
На обрабатываемость стали оказывает также влияние размер зерна. Крупнозернистые стали на ферритной основе обрабатываются лучше, чем мелкозернистые.
Малоуглеродистые стали должны иметь структуру феррита и пластинчатого перлита, что обеспечивает при содержании углерода до 0,3 % удовлетворительную обрабатываемость. Необходимо, чтобы феррит был равномерно распределен между зернами перлита. Крупные скопления феррита значительно ухудшают обрабатываемость.
В среднеуглеродистой стали с содержанием углерода 0,35–0,55 % предпочтительна структура пластинчатого перлита и феррита в виде сетки, так как затраты, связанные с переводом пластинчатого перлита в зернистый, не окупаются некоторым улучшением обрабатываемости. Для высоколегированных среднеуглеродистых сталей такое превращение перлита может оказаться весьма эффективным.
Шероховатость поверхность высокоуглеродистой стали, имеющей структуру зернистого перлита, хотя и более высока, однако сталь можно обрабатывать с большей скоростью резания.
Инструментальная легированная и быстрорежущая сталь обрабатывается при невысоких скоростях резания. Шероховатость ее поверхности после обработки высока. При наличии вольфрама свыше 10 % ухудшение обрабатываемости вызывается образованием сложных карбидов. Ванадий и кобальт, растворяясь в феррите, повышают его вязкость.
Хром и молибден образуют карбиды и, кроме того, растворяются в феррите. Оптимальной структурой инструментальной стали для обработки лезвийными инструментами является зернистый перлит с равномерно распределенными карбидами. Ее получают после тщательной проковки и сфероидизирующего отжига.
В табл. VII.1 приведены коэффициенты обрабатываемости стали и сплавов, в табл. VII.2 — обрабатываемость стали для отливок.
VII.1. Коэффициенты обрабатываемости резанием стали и сплавов [21, 22]
Марка стали и сплава | Состояние металла | Предел прочности при растяжении , МПа |
Твердость HB | Коэффициент обрабатываемости Kυ | |
твердым сплавом | быстро-режущей сталью | ||||
У г л е р о д и с т а я с т а л ь о б ы к н о в е н н о г о к а ч е с т в а (Г О С Т 3 8 0 – 7 1*) | |||||
СтО | Горячекатаный | 470 | 103–107 | 2,10 | 1,65 |
Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп | – | 137 | 1,8 | 1,6 | |
Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп | Горячекатаный | 410 | 124 | 1,8 | 1,6 |
Ст5пс, Ст5сп, Ст6пс, Ст6сп | 550 650 | 158 | 1,2 | 1,2 | |
У г л е р о д и с т а я с т а л ь к а ч е с т в е н н а я к о н с т р у к ц и о н н а я (Г О С Т 1 0 5 0 – 7 4*) | |||||
08 | Горячекатаный | 320–420 | 131 | 2,1 | 1,65 |
10, 10кп | 460 | 98–107 | 1,6 | ||
15, 15кп | – | 143 | 1,8 | – | |
20 | 460–500 | 126–131 | 1,7 | 1,6 | |
25 | 480 | – | |||
30 | 470 | 143 | – | 1,7 | |
35 | 520 | 144–153 | – | 1,3 | |
40 | 530 | 170 | – | 1,2 | |
45 | 660 | 170–179 | 1,0 | 1,0 | |
50 | 650 | 196–202 | 0,7 | ||
55 | Нормализованный | – | 212–225 | 0,65 | |
60 | – | 241 | 0,7 |
Продолжение табл. VII.1
Марка стали и сплава
| Состояние металла | Предел прочности при растяжении , МПа |
Твердость HB | Коэффициент обрабатываемости Kυ | |
твердым сплавом | быстро-режущей сталью | ||||
65Г | Закаленный и отпущенный | 840 | – | 0,85 | 0,8 |
Л е г и р о в а н н а я с т а л ь (Г О С Т 4 5 4 3 – 7 1*) | |||||
20Х | Горячекатаный | 470 | 131 | 1,7 | 1,3 |
35Х | 620 | 163 | – | 0,95 | |
40Х, 45Х | 163–168 | 1,20 | |||
50Х | 640 | 207 | 0,85 | 0,80 | |
20Г | Нормализованный | – | 143–187 | 1,00 | 0,95 |
30Г | 149–197 | 0,8 | |||
40Г | 174–207 | 0,95 | 0,70 | ||
50Г | Закаленный и отпущенный | 730 | 202 | 0,90 | – |
45Г2 | Нормализованный | – | 229 | 0,8 | 0,55 |
18ХГТ | 540 | 156–159 | 1,1 | 1,0 | |
30ХГТ | 880 | 364 | 0,45 | 0,25 | |
30ХМ, 30ХМА | Закаленный и отпущенный | 950 | 229–269 | 0,7 | 0,3 |
35ХМ | 810 | 240–250 | – | 0,5 | |
40ХФА | – | 241 | 0,75 | 0,65 | |
40ХН | Горячекатаный | 700 | 166–170 | 1,0 | 0,9 |
12ХН3А, 12Х2Н4А | – | 183–187 | 1,25 | 0,95 | |
30ХГС, 30ХГСА, 35ХГСА | 720 | 207–217 | 0,85 | 0,75 | |
38ХГН | Закаленный и отпущенный | 650 | 187–236 | 1,0 | 0,9 |
20Х2Н4А | Кованый | – | 156–163 | 1,40 | 0,75 |
40ХН2МА | Горячекатаный | 570 | 228–235 | 0,7 | 0,4 |
18Х2Н4МА | Кованый | – | 265 | 1,40 | – |
38Х2МЮА | Закаленный и отпущенный | 800 | 240–277 | 0,75 | 0,55 |
И н с т р у м е н т а л ь н а я у г л е р о д и с т а я с т а л ь (Г О С Т 1 4 3 5 – 7 4) | |||||
У7, У7А | Отожженный | 630 | 187 | 1,2 | 1,1 |
У8, У8А | Горячекатаный | 590 | 182 | – | 1,0 |
У10, У10А | Отожженный | 550 | 170 | – | 1,1 |
У12, У12А | – | 207 | 1,0 | 0,9 | |
И н с т р у м е н т а л ь н а я у г л е р о д и с т а я с т а л ь (Г О С Т 5 9 5 0 – 7 3) | |||||
9Х, 9ФХ | Отожженный | 690 | 187–196 | 0,95 | 0,60 |
9ХС | Горячекатаный | – | ≥ 221 | 0,9 | 0,5 |
ХВГ | 780 | 235 | 0,75 | 0,35 | |
Х12М, Х12Ф1 | Горячекатаный | 730 | 217–228 | 0,8 | 0,3 |
5ХГМ | Отожженный | 920 | ≥ 207 | 0,6 | 0,3 |
5ХНМ | 920 | 286 | 0,6 | – | |
3Х2В8Ф | 730 | 202–217 | 0,9 | 0,45 | |
4Х2И2МФС (45Х2СВ2МФ) | Закаленный и отпущенный | – | 44–48* | 0,26 | – |
Б ы с т р о р е ж у щ а я и н с т р у м е н т а л ь н а я с т а л ь (Г О С Т 1 9 2 6 5 – 7 3) | |||||
Р18 | Отожженный | – | 212–228 | – | 0,3 |
П о д ш и п н и к о в а я с т а л ь (Г О С Т 8 0 1 – 6 0) | |||||
ШХ15, МХ15СГ | Горячекатаный | 760 | 202 | 0,9 | 0,36 |
9Х18 (Х18) | Отожженный | 710 | 212–217 | 0,86 | 0,35 |
С т а л ь д л я в а л к о в х о л о д н о й и г о р я ч е й п р о к а т к и | |||||
55Х | Нормализованный | 740 | 217–229 | 0,8 | 0,6 |
60ХГ | Нормализованный и отпущенный | 680 | 236–285 | 0,9 | 0,75 |
50ХН | – | 170–217 | 0,8 |
0,7 | |
60ХН | Нормализованный | – |
0,9 | ||
45ХНМ | Закаленный и отпущенный | 700 | 197–269 |
Продолжение табл. VII.1
Марка стали и сплава
| Состояние металла | Предел прочности при растяжении , МПа | Твердость HB | Коэффициент обрабатываемости Kυ | |
твердым сплавом | быстро-режущей сталью | ||||
75ХМ | Нормализованный | – | – |
| 0,6 |
Р е с о р с н о-п р у ж и н н а я с т а л ь (Г О С Т 1 4 9 5 9 – 6 9) | |||||
55С2 | Горячекатаный | – | 255–269 | 0,65 | 0,3 |
60С2, 60С2А | 1100 | 270–320 | 0,7 | 0,27 | |
В ы с о к о л е г и р о в а н н ы е к о р р о з и о н н о с т о й к и е, ж а р о с т о й к и е, ж а р о п р о ч н ы е с т а л и и с п л а в ы (Г О С Т 5 6 3 2 – 7 2**) | |||||
15Х5М (Х5М, 12Х5МА) | Горячекатаный | 400 | 170 | 2,7 | 2,0 |
(15Х11МФ) 1Х11МФ | Закаленный и отпущенный | 730 | 217 | 1,0 | 0,6 |
18Х11МНФБ, 2Х11МФБН | Закаленный и отпущенный | 770 | 269 | 0,9 | 0,5 |
15Х12ВНМФ (1Х12ВНМФ), 20Х12ВНМФ (15Х12ВНМФ) | Отожженный | 620 | 187 | – | 0,6 |
20Х13 (2Х13), 30Х13 (3Х13) |
Закаленный и отпущенный |
750 | 241 | 0,7 | 0,45 |
40Х13 (4Х13) | 340 | 0,6 | 0,4 | ||
18Х12ВМБФР (2Х12ВМБРФ) |
Закаленный и отпущенный | 930 | 277–293 | – | |
12Х13 (1Х13) | 750 | 235 | 0,8 | 0,5 | |
14Х17Н2 (1Х17Н2) | 1100 | 430 | 0,2 | 0,15 | |
08Х13 (0Х13) | 600 | 149–159 | 1,4 | 0,7 | |
15Х25Т (Х25Т) | Отожженный | – | 149–163 | 0,9 | 0,6 |
12Х21Н5Т (1Х21Н5Т) | 0,75 | 0,35 | |||
37Х12Н8Г8МФБ (4Х12Н8Г8МФБ) | Термообработанный | – | 269 | 0,4 | 0,2 |
45Х14Н14В2М (4Х14Н14В2М) | Закаленный | 740 | 200 | – | 0,15 |
09Х14Н19В2БР (1Х14Н18В2БР) | Отожженный | 520 | 200 | 1,0 | 0,35 |
09Х14Н12В2БР1 (1Х14Н18В2БР1) | Термообработанный | 580 | 158 | 0,8 | 0,4 |
08Х16Н13М2Б (1Х16Н13М2Б) | Отожженный | 630 | 182 | – | 0,4 |
08Х15Н24В4ТР (Х15Н24В4Т) | Термообработанный | 800 | 215–228 | 0,2 | 0,15 |
12Х18Н10Т (Х18Н10Т) |
Закаленный | 620 | 169 |
0,85 |
0,35 |
12Х18Н9Т (1Х18Н9Т) 12Х18Н12Т (Х18Н12Т) | 480 | ≥ 170 | |||
31Х19Н9МВБТ (3Х19Н9МВБТ) | Термообработанный | 600 | 175 | 0,6 | 0,3 |
20Х23Н18 (Х23Н18) | Нормализованный и отпущенный | 620 | 178 | – | 0,4 |
ХН35ВТ (ЭИ612) |
Термообработанный | 970 | 269 | 0,3 | 0,15 |
ХН35ВТЮ (ЭИ787) | 950 | 340–364 | 0,15 | 0,1 | |
ХН78Т (ЭИ435) | 720 | 156 | 0,5 | 0,3 | |
ХН80ТБЮ (ЭИ607) | 750 | 165 | 0,2
| 0,15 | |
ХН77ТЮР (ЭИ437Б) | 1080 | 262 | 0,8 | ||
ХН70ВМЮТ (ЭИ765) | 1000 | 302 | 0,15 | ||
ХН70ВМТЮ (ЭИ617) | 830 | 202 | 0,2 | 0,1 |
s____________________
* Твердость HRC.
Продолжение табл. VII.1
Марка стали и сплава
| Состояние металла | Предел прочности при растяжении , МПа | Твердость HB | Коэффициент обрабатываемости Kυ | |
твердым сплавом | быстро-режущей сталью | ||||
ХН67ВМТЮ (ЭП202) |
| 1060 | 217 | 0,1 | 0,08 |
ХН65В9М4ЮТ (ЭИ893) | 940 | 285–293 | 0,15 | 0,07 | |
ХН75МВЮ (ЭИ827) | 1110 | 278–293 | 0,1 | 0,05 | |
С т а л ь д л я о т л и в о к (Г О С Т 9 7 7 – 7 5*) | |||||
15Л, 20Л | Нормализованный | 400 | 121–126 | 1,5 | 1,35 |
25Л, 30Л | Отожженный |
– | 160 | 1,25 | 1,0 |
35Л | Термообработанный | 1,2 | 0,9 | ||
40Л | 200 | 1,1 | 1,0 | ||
45Л | Отожженный | 0,7 | |||
55Л | Термообработанный | 600 | 196–207 | 0,7 | 0,55 |
35ГЛ | Отожженный | – | 202–207 | 0,75 | 0,55 |
40ХЛ 80ГСЛ | Закаленный и отпущенный | 630 | 196–217 | 1,1 | 0,6 |
Отпущенный | 1040 | 241–255 | 0,55 | 0,35 | |
35ХГСЛ | Отожженный | 600 | 187 | 0,9 | 0,7 |
В ы с о к о л е г и р о в а н н а я с т а л ь (Г О С Т 2 1 2 6 – 7 7) | |||||
110Г18Л | Закаленный | – | 229 | 0,25 | – |
П р и м е ч а н и е. Обрабатываемость определена для условий получистового точения без охлаждения по чистому металлу резцами, оснащенными твердыми сплавами Т5К10, ВК8 (для аустенитных сталей и сплавов на нежелезной основе) и резцами из быстрорежущей стали марок Р18, Р12 (для углеродистых и легированных марок стали) при постоянных значениях глубины резания t = 1,5 мм, подачи s = 0,2 мм/об и главного угла в плане резцов . Она оценивается по скорости резания и выражается коэффициентом , представляющим собой отношение скорости резания рассматриваемого материала к скорости резания эталонной стали 45 ( МПа, твердость HB 179), скорость резания которой принята за единицу и равна 2,4 и 1,2 м/с при точении соответственно твердосплавным и быстрорежущим резцами.
VII.2. Обрабатываемость резанием стальных отливок
Стали | σв, МПа | δ, % | Твердость HB | E, ГПа | Обрабатываемость резанием |
Углеродистые:
Содержащие 0,2 % С » 0,2–0,5 % С » 0,5–1,0 % С
Низколегированные
Высоколегированные: жаропрочные
коррозионно-стойкие износостойкие (аустенитные) |
350–580
490–840 700–1400
500–1750
450–1400
490–1400 560–1400 |
26–38
12–32 2–23
2–35
2–35
8–60 15–55 |
108–150
140–240 200–400
105–500
130–400
140–400 180–550
|
200–210
200–210 200–210
200–210
190–200
190–200 190 |
Удовлетворительная
То же Удовлетворительная, пониженная* Удовлетворительная
Удовлетворительная, пониженная* То же Пониженная |
s__________________
* В зависимости от марки стали.