Разработка и исследование порошковых композиций на основе быстрорежущей стали для режущего инструмента

• Автор: Носков, Федор Михайлович
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 144 с. : ил.

1. ОБЗОР ОСНОВНЫХ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

И СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ С КАРБИДНЫМ И ОКСИДНЫМ УПРОЧНЕНИЕМ

1.1 Обзор современных инструментальных материалов.

1.2 Общая характеристика карбидостапей.

1.3 Характеристика различных методов получения композиционных материалов на основе сталей с карбидным упрочнением

1.4 Характеристика метода наплавки.

1.4.1 Особенности технологии плазменной наплавки.

1.4.2 Особенности технологии индукционной наплавки.

1.5 Применение индукционного нагрева для наплавки металлов.

2. ВЫБОР ИСПОЛЬЗУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ.

2.1 Выбор материала связующего.

2.1.1 Особенности упрочнения быстрорежущих сталей
2.2 Упрочняющие материалы
2.2.1 Свойства тугоплавких карбидов
2.3 Состав наплавляемой композиции.
2.4 Материал подложки
2.5 Выбор флюса
2.5.1 Подбор флюса для проведения эксперимента.
3. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
3.1 Оборудование и оснастка
3.2 Индукционный нагрев
3.2.1 Кинетика индукционного нагрева легированной стали
3.3 Технология наплавки
3.4 Методика получения наплавленных слоев
3.5 Научное оборудование и методы исследования.
3.5.1 Металлографические исследования.
3.5.2 Определение тврдости и микротврдости
3.5.3 Рентгеновские исследования
3.5.4 Термические исследования
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ ОБРАЗЦОВ.
4.1 Металлографический анализ образцов
4.2 Рентгеновские исследования
4.3 Механические свойства.
4.4 Термическая обработка
4.5 Исследование теплостойкости
4.6 Испытание стойкости инструмента
5. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ.
5.1 Обоснование необходимости математической модели
5.2 Математическая модель
5.2.1 Результаты, полученные при помощи математической модели
5.3 Экспериментальное подтверждение математической модели
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Существенно уступая по теплостойкости и износостойкости твердым сплавам, быстрорежущие стали имеют наивысшую прочность на изгиб до МПа и ударную вязкость среди всех инструментальных материалов. Это обеспечивает высокую формоустойчивость режущих кромок. Эти стали являются наиболее распространенными инструментальными материалами. Применяемые быстрорежущие стали, делятся на три группы быстрорежущие стали нормальной, повышенной и высокой производительности 1. Стали нормальной производительности, характеризуются пониженной теплостойкостью. Их применяют при обработке цветных сплавов, чугунов, углеродистых и легированных сталей при скоростях резания до ммин. Стали повышенной производительности дополнительно легированы кобальтом и ванадием. Их применяют для обработки коррозионностойких, жаростойких и жаропрочных деформируемых сталей и сплавов и высокопрочных сталей. Повышенная теплостойкость С данных сталей обеспечивает работу инструментов на повышенных режимах резания с увеличенной стойкостью. Стали высокой производительности характеризуются высокой теплостойкостью ТОО5 С и вторичной твердостью после закалки и отпуска. Повышение содержания кобальта способствует увеличению теплостойкости за счет повышенной растворимости карбидов в аустените. Одновременно увеличивается на НКС твердость после отпуска. Однако при этом заметно на уменьшается прочность при изгибе. Кроме этого, стали с увеличенным содержанием кобальта, имеют повышенную чувствительность к обезуглероживанию в результате нагрева при термической обработке. Увеличение содержания ванадия в стали, ведет к повышению ее износостойкости за счет образования комплексных карбидов железа и ванадия. Однако по этой же причине высокованадиевые стали, труднее шлифуются. Молибден способствует образованию мелких карбидов, которые более полно переходят в твердый раствор аустенита 1. При одинаковой теплостойкости вольфрамовые и вольфрамомолибденовые стали нормальной производительности отличаются, главным образом, механическими и технологическими свойствами. Лучшей обрабатываемостью давлением и шлифуемостыо, а также прочностью и вязкостью обладают, стали Р6МЗ и Р6М5. Стали Р9 и Р9Ф5 плохо шлифуются изза присутствия повышенного количества твердых карбидов ванадия. Стали повышенной производительности Р6М5К5, Р9К5 и др. С, твердости НС и износостойкости, но уступают им по прочности и пластичности. Р обладает повышенной прочностью, пластичностью и применяется для изготовления всех видов инструментов. Вольфрамовые стали предназначены для обработки высокопрочных, жаропрочных сталей и других труднообрабатываемых материалов. Однако все они отличаются высокой стоимостью. Для уменьшения расхода дорогих и дефицитных элементов, особенно вольфрама, преимущественно используют, экономно легированные стали. Из них наиболее широкое применение имеет вольфрамомолибденовая сталь Р6М5 3. Твердые сплавы являются основным высокопроизводительным инструментальным материалом, который благодаря высокой горячей твердости и износостойкости позволяет увеличить скорость резания в раза по сравнению с быстрорежущими сталями, хотя уступает им по прочности и ударной вязкости 4. Особенно большая производительность инструмента получается при применении для обработки резанием многогранных неперетачиваемых пластин из твердых сплавов, на которые наносятся однослойные или многослойные износостойкие покрытия. Существуют три основных группы твердых сплавов, различающихся составом их карбидной основы, физикомеханическими и эксплуатационными свойствами вольфрамовая ВК, титановольфрамовая ТК, титанотанталовольфрамовая ТТК 5. Сплавы группы ВК при одинаковом химическом составе различаются размерами зерен карбидных составляющих 6. С уменьшением размера зерна карбидов снижается прочность, но увеличивается износостойкость. В связи с этим крупнозернистые сплавы применяют в основном для черновой и получистовой обработки материалов всех групп. Инструменты из сплавов мелкозернистой и особомелкозернистой структуры рекомендуется применять на чистовых и популистовых операциях обработки резанием.