Цементация стали

Цементация стали — поверхностное диффузионное насыщение малоуглеродистой стали углеродом с целью повышения твёрдости, износоустойчивости.

Цементации подвергают низкоуглеродистые (обычно до 0.2 % C) и легированные стали, процесс в случае использования твёрдого карбюризатора проводится при температурах 900—950 °С, при газовой цементации (газообразный карбюризатор) — при 850—900 °С.

После цементации изделия подвергают термообработке, приводящей к образованию мартенситной фазы в поверхностном слое изделия (закалка на мартенсит) с последующим отпуском для снятия внутренних напряжений.

Способы цементации:

в твёрдом карбюризаторе

в газовом карбюризаторе

в кипящем слое

в растворах электролитов

в пастах

Инструмента́льная углеро́дистая сталь

Инструмента́льная углеро́дистая сталь — сталь с содержанием углерода от 0,7 % и выше. Эта сталь отличается высокой твёрдостью и прочностью (после окончательной термообработки) и применяется для изготовления инструмента. Инструментальная углеродистая сталь делится на качественную и высококачественную. Содержание серы и фосфора в качественной инструментальной стали — 0,03 % и 0,035 %, в высококачественной — 0,02 % и 0,03 % соответственно.

Выпускается по следующим маркам: У7; У8; У8Г; У9; У10; У11; У12; У13; У7А; У8А; У8ГА; У9А; У10А; У11А; У12А; У13А. Стандарт распространяется на углеродистую инструментальную горячекатаную, кованую, калиброванную сталь, серебрянку.

К группе качественных сталей относятся марки стали без буквы А(в конце маркировки), к группе высококачественных сталей, более чистых по содержанию серы и фосфора, а также примесей других элементов — марки стали с буквой А. Буквы и цифры в обозначении этих марок стали означают: У — углеродистая, следующая за ней цифра — среднее содержание углерода в десятых долях процента, Г — повышенное содержание марганца.

Достоинство углеродистых инструментальных сталей состоит в основном в их малой стоимости и достаточно высокой твёрдости по сравнению с другими инструментальными материалами. К недостаткам следует отнести малую износостойкость и низкую теплостойкость.

Термическая обработки инструментальной стали

Термическая обработки инструментальной стали состоит из следующих трех основных процессов: отжиг, закалка и отпуск.

Отжиг заключается в нагреве изделия на 20 - 40° свыше критической точки (для заэвтектоидной стали), выдержке при этой температуре и последующем медленном охлаждении.

Отжиг инструментальной стали производят в следующих случаях:

перед ковкой и прокаткой с целью измельчения и улучшения литой структуры и подготовки стали к ковке и прокатке;

после окончательной ковки заготовок для понижения твердости с целью улучшения обрабатываемости стали и для перекристаллизации и подготовки структуры стали к закалке;

после закалки и отпуска при необходимости произвести вторичную закалку инструмента для исправления брака во время термообработки при восстановлении изношенного инструмента и пр.;

после сварки, наварки и наплавки - для снятия напряжений и подготовки структуры стали к последующей закалке.

Закалка состоит в нагреве изделий до определенной температуры и последующем быстром охлаждении. Закалка инструментальной стали производится с целью получения наивысших режущих свойств - определенной высокой твердости и красностойкости стали.

Отпуск заключается в выдерживании стали при определенной температуре и последующем охлаждении. Доведение стали до температуры отпуска производятся или за счет внутреннего тепла, сохранившегося после закалки, или за счет внешнего нагрева. Отпуск применяют однократный и многократный.

Отпуск стали должен проводиться немедленно после ее закалки. Цель отпуска - снятие значительных остаточных напряжений, возникающих в стали в процессе закалки и предупреждение образования трещин. Отпуск быстрорежущей стали, кроме этого, имеет целью, во-первых, перевести остаточный аустенит закаленной стали в мартенсит и повысить твердость стали до 62-65 Rс, во-вторых, перевести мартенсит, образующийся при закалке, в более вязкий мартенсит отпуска.

Для каждой марки инструментальной стали существуют свои режимы термообработки.

Скорость прогрева инструмента при закалке зависит от среды, в которой производится нагрев, температуры нагрева, размеров инструмента и печи и от количества одновременно загружаемых изделий. Обычно скорости и нормы выдержки при нагреве инструмента под закалку устанавливаются опытным путем.

Хим. состав инструментальных сталей.

Твердые сплавы

Твердые сплавы — материалы, состоящие из высокотвердых и тугоплавких карбидов ванадия, титана, тантала с металлической связующей, полученные методами порошковой металлургии.

Порошки карбидов смешивают с кобальтовой связкой, прессуют и спекают при 1400—1550°С в среде водорода или в вакууме.

В зависимости от состава карбидной основы твердые сплавы подразделяются на:

— ВК — вольфрамовые;

— ТК — титановольфрамовые;

— ТТК — титанотанталовольфрамовые.

Маркируются твердые сплавы буквами и цифрами. В сплавах ВК и ТТК цифры показывают содержание кобальта, в сплавах ТК — содержание карбида вольфрама в процентах. Цифры после букв Т и ТТ указывают содержание карбидов титана и суммарное содержание карбидов титана и тантала.

Твердые сплавы имеют высокие пределы прочности при сжатии (до 6000 МПа), твердость (74—76 HRc), теплостойкость (до 1000°С). Главными недостатками твердых сплавов являются их хрупкость и трудность механической обработки. Твердые сплавы в виде пластин механическим способом или латунным припоем крепят на режущем инструменте. Инструменты с твердосплавными пластинами применяют в наиболее тяжелых условиях резания с максимальными скоростями.