Termokings.ru

Домашний Мастер
27 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Особенности производства и применение углеродистых инструментальных сталей

Сталь представляет собой универсальный металл, используемый в отраслях легкой и тяжелой промышленности. Ее можно разделить на две категории исходя из химического состава:

легированная – имеет в своем составе добавки, повышающие ее прочность, стойкость и пластичность. Сфера применения такого материала неограниченная – от кухонных приспособлений и хирургического инструментария до строительных металлоконструкций и механизмов промышленных машин;

углеродистая – не содержит легирующих добавок, характеризуется показателями повышенной прочности и высокой твердости, но сниженной пластичностью, различается концентрацией углерода:

  • низкоуглеродистая (с включением углерода до 0,25%) – используется для изготовления сварных конструкций, для холодной ковки;
  • со средней концентрацией углерода (0,3-0,6%) – область применения – металлоконструкции;
  • высокоуглеродистая (содержание углерода 0,6-1,4%) – характеризуются исключительной прочностью, высокими показателями хладноломкости и пониженной пластичностью.

Для изготовления измерительных приборов и износостойкого инструмента используют высокоуглеродистые стали, которые еще называют углеродистыми инструментальными.

2 Как производятся углеродистые стали – краткие сведения

Сейчас наиболее эффективным вариантом производства стальных сплавов считается кислородно-конверторная технология, длительность которой составляет не более одного часа. Кроме того, выплавляют их в электрических и мартеновских печах, конверторах бессемеровского типа.

Получение бессемеровской стали предполагает продувку воздухом чугуна, находящегося в жидком состоянии. Эта методика достаточно производительна, но имеет немало недостатков – выплавленный металл сильно загрязнен примесями неметаллического характера, склонен к быстрому старению, имеет малую прочность, что вызвано высоким содержанием в нем азота и других газов. Кроме того, из бессемеровского металла не удается в должной мере удалить фосфор и серу.

А вот кислородный конвертор дает возможность убрать фосфор и серу до требуемого безопасного уровня. При этом не будет фиксироваться и повышенного содержания азота. Мартеновская технология обеспечивает металлу параметры аналогичные составам, выплавляемым по кислородно-конвертерному способу. Но длительность плавки в мартеновской печи составляет порядка 11 часов, что, конечно же, экономически нецелесообразно.

Максимальное удаление фосфора, серы и кислорода из углеродистых сталей становится возможным при использовании индукционных либо дуговых электрических печей. Металл, выплавленный в таких агрегатах, признается по-настоящему качественным. Он предназначается для изготовления наиболее ответственных конструкций и изделий. Часто углеродистая инструментальная сталь производится именно в электропечах. К сожалению, такая плавка очень дорогая, поэтому многие металлургические предприятия предпочитают производить продукцию по более экономным технологиям.

Виды углеродистой стали

  • Инструментальные углеродистые стали стандартного типа. Отличаются средним или высоким содержанием углерода (более 0,7%) и низким содержанием легирующих добавок (суммарно менее 1%). Обладают неплохими физическими свойствами — высокая прочность, устойчивость при ударе или деформации, химическая инертность, низкий коррозийный потенциал. Применяются для изготовления ручных, механических и электронных инструментов.
  • Легированные. По составу похожи на предыдущую марку, однако содержат повышенное количество легирующих добавок. Содержание легирующих веществ от 1 до 20%. В качестве дополнительных компонентов чаще всего выступают хром или вольфрам. Эти добавки улучшают антикоррозийные свойства материала, что хорошо сказывается на сроке годности деталей. Также в металл могут вноситься и другие добавки — алюминий, марганец, кремний, медь, азот, кобальт, бор, никель. Их назначение — увеличение пластичности, повышение прочности, снижение электрического потенциала, снижение магнитных свойств.
  • Быстрорежущие. Представляет собой особую разновидность легированного сплава, который прошел специальную финальную обработку. Основные легирующие добавки — углерод (0,7-1,5%), хром (3-4%), вольфрам (0-18%), молибден (0,5-6%), кобальт (0-9%). Материал обладает высокой прочностью и прекрасно сохраняет форму при физической деформации, ударе или высокотемпературном нагреве. Поэтому из него делают различное режущие оборудование — дисковые пилы, ножи, лезвия, хирургические инструменты. Материал проходит многократную закалку, отпуск, что усложняет его производство, увеличивает себестоимость.
  • Валковые. Материал содержит ряд легирующих добавок (алюминий, кремний, ванадий), улучшающих прочность и пластичность металла. Валковую сталь обычно выплавляют в виде длинных пластин или листов, которые потом нарезаются на нужные детали. Сфера применения — изготовление опорных, прокатных, листовых валков. Также из валковых материалов делают небольшие плоские инструменты для резки металла — обрезные матрицы, пуансоны, ножи, рамные пилы. На финальном этапе обработки материал может проходить отпуск или закалку в цехах для улучшения физических свойств металла.
  • Штамповые. Материал содержит среднее количество углерода (от 0,7 до 1,5%) и небольшое количество легирующих добавок (алюминий, хром, никель, марганец). Главное отличие материала заключается в том, что на финальном этапе выплавки материал проходит штамповку. Это обуславливает ряд физических свойств материала — повышенная устойчивость, минимальный риск образования трещин, высокая теплопроводность, устойчивость к образованию окалины. На этапе выплавки материал отличается высокой вязкостью, однако после застывания он становится прочным и однородным. Высокая вязкость при нагреве позволяет упростить процедуру штамповки, а также улучшает теплопроводность металла после остывания.
Читать еще:  Способы быстрой очистки бронзовых изделий от налета

Где применяется

Качественные инструментальные стали в Москве и Нижнем Новгороде разных видов можно приобрести в компании «Ориннокс», связавшись с менеджерами любым удобным способом: по телефону, электронной почтой или заказав обратный звонок.

Основная сфера применения материалов — режущий и штампованный инструмент. Покупка соответствующих видов сплавов зависит от их назначения:

  1. Углеродистая — используется для изготовления режущих инструментов с максимальным размером до 13 мм, что связано с их ограниченным параметром прокаливаемости. Из материала делают топоры, стамески, зубила, метчики, напильники, шаберы и т. п.
  2. Легированная — обладает большим показателем прокаливаемости, поэтому служит основой для получения габаритных деталей до 40 мм. К ним относятся: эталонные шестерни, метчики, дисковые фрезы.
  3. Быстрорежущая — это наиболее востребованный вид металлопроката в машино- и станкостроении.

Инструментальная высококачественная сталь по причине низкого содержания серы и фосфора обладает устойчивостью к ударным нагрузкам.

Сотрудничество с предприятием «Ориннокс»

В компании «Ориннокс» можно купить инструментальную сталь в розницу или оптом. Мы осуществляем оперативные поставки не только по Москве, Нижнему Новгороду, но и по всем регионам России и за границу. Сотрудничество с нами обусловлено следующими преимуществами для клиентов:

  • качественная продукция, что подтверждается сертификатами и лицензиями;
  • низкая цена на инструментальную сталь;
  • возможность доставки в кратчайшие сроки любым видом транспорта, что зависит от объема и дальности транспортировки;
  • большой запас металлопродукции и ассортимента;
  • индивидуальный подход ко всем клиентам;
  • консультация по любым вопросам, связанным с металлопрокатом.

Большой опыт, а также успешное и продолжительное пребывание компании на российском рынке — это залог успешности вашего бизнеса.

Заказать или уточнить стоимость, технические параметры и прочую информацию можно, обратившись к нам по телефону или электронной почте. Наш комплекс услуг включает продажу не только инструментальной стали в Москве и Нижнем Новгороде, но и прочих видов металлопроката, которые можно приобрести с доставкой во все регионы России. Для этого мы используем различные виды транспортных средств — автомобильные, железнодорожные, морские, что позволяет существенно сократить расходы на доставку тяжелых грузов.

Часто задаваемые вопросы

Какие виды инструментальной стали вы продаете❓

Различают инструментальную сталь 3 основных видов:

  • углеродистая;
  • быстрорежущая;
  • легированная.

Между собой они отличаются не только по химическому составу, но и по эксплуатационным свойствам, назначению.

⭐Подходит ли углеродистая инструментальная сталь для станков❓

Разные виды стали различаются по назначению. Углеродистая – наименее прочная и выносливая. Она в большей степени подходит для производства режущих инструментов с небольшим диаметром (макс. до 13 мм). Соответственно, для станкостроения этот вид металла не подходит, лучше использовать быстрорежущую сталь. Она также относится к наиболее распространенным видам и характеризуется высокой выносливостью.

У вас есть доставка за рубеж❓

Компания «Ориннокс» занимается продажей инструментальной стали в розницу и оптом. Одной из услуг является доставка материала по Москве, Нижнему Новгороду, другим регионам РФ, а также в страны ближнего зарубежья. Перевозки осуществляются при помощи автомобильного, ж/д и морского транспорта, поэтому можем подобрать наиболее выгодный вариант в каждом конкретном случае.

✪Какой ассортимент инструментальной стали есть❓

К заказу доступна инструментальная сталь 2 типов: теплоустойчивая и легированная. Кроме того, в продаже есть заготовки из этого материала: полосы кованные и горячекатаные, круги и квадраты горячекатаные и калиброванные и шестигранник калиброванный. Обращайтесь, будем рады помочь с выбором.

Применение и маркировка

К углеродистым сталям инструментального типа относят сплавы, в которых углерод содержится в интервале 0,65–1,35%. Их химический состав, а также характеристики, которым они должны соответствовать, оговариваются положениями ГОСТ 1435-74 (есть редакция от 1999 года).

Ознакомиться со всеми требованиями ГОСТ к инструментальным сталям можно, скачав данный документ в формате pdf по ссылке ниже.

Сферы назначения инструментальных углеродистых сталей

Применение инструментальных углеродистых сталей связано с производством:

  • резцов, ножовочных полотен, напильников, измерительного инструмента (марки У11-У13А);
  • инструмента пневматического типа, зубил, кусачек разных типов, пассатижей, молотков (У7 и У7А);
  • метчиков, плашек, разверток, сверл, матриц для холодной штамповки (У9-У10А);
  • пунсонов, инструментов для зенкования, фрезерования и обработки древесины, ножей, штампов (У8 и У8А).

По маркировке инструментальных углеродистых сталей можно узнать не только о том, сколько углерода содержится в их составе, но и о категории качества, к которой они относятся. Так, обозначение У8А, например, говорит о том, что в данном сплаве, который отличается повышенным качеством, содержится 0,8% углерода.

Читать еще:  Термическое воронение металла. Чернение металла.

Примеры обозначения проката из углеродистой стали

При использовании углеродистых инструментальных сталей следует иметь в виду, что изделия из них подвергают обязательному отжигу, закалке и последующему отпуску. Данные виды термообработки, проводимой при соответствующей температуре, позволяют оптимизировать структуру таких сплавов и, соответственно, значительно улучшить показатели их твердости и прочности.

Легированные стали: определение и классификация

Легированные сплавы имеют сложный состав на основе железа и углерода и содержат различные химические элементы, которые влияют на структурные преобразования металлов на молекулярном уровне. Процентное содержание таких добавок и организация процесса раскисления, легирования и модификации сталей определяют их физико-химические свойства.

Интересный факт. Началом массового производства немагнитных сплавов считается выплавка стали англичанином Робертом Гадфильдом в конце XIX века. Конечно, человечество и раньше знало, что такое легированная сталь, но организовать потоковое производство и оценить все преимущества ее применения люди смогли только в эпоху глобальной индустриализации и, к сожалению, с появлением новых военных технологий. Благодаря высокому сопротивлению износу и ударным нагрузкам сталь Гадфильда вплоть до середины XX века становится наиболее используемым сплавом для производства железнодорожных крестовин, танковых траков, пехотных шлемов и даже тюремных решеток. Она и сейчас применяется при изготовлении зубьев ковшей экскаваторов и других элементов техники, подвергаемых ударным и истирающим нагрузкам во время их эксплуатации.

Отличия от углеродистых сталей

Любая сталь содержит железо и углерод. Причем содержание последнего может составлять 0,02 – 2,14% и напрямую определяет его свойства и марку. Он повышает твердость и прочность, но при увеличении концентрации снижает пластичность. Увеличивает режущую способность, электрическое сопротивление и коэрцитивную силу. Снижает температуру плавления и плотность.

Обыкновенные углеродистые стали, также как и легированные, могут содержать кремний, марганец, медь, серу, хром, фосфор, водород, азот и алюминий, только их количество значительно ниже. При этом Si и Mn вводятся для улучшения прочностных показателей и физико-химических свойств. Другие вещества попадают в расплавленную сталь из шихты или печных газов и соответственно считаются примесями. Некоторые их них (например, сера и фосфор) являются постоянными вредными примесями. При плавке легированных сталей их свойства формируются счет целенаправленного введения модифицирущих элементов.

Легирующие добавки

Наиболее распространенными элементами, использующимися для улучшения физических, химических и механических свойств стали являются: хром, марганец, никель, кремний, вольфрам, молибден, ванадий, титан, медь, кобальт, алюминий, бор, ниобий, цирконий и другие. Но, несмотря на такой обширный список, все же наиболее используемыми являются лишь несколько из вышеперечисленных элементов.

Виды инструментальных сталей

Углеродистые стали

Такие сплавы отличаются высочайшей твердостью при инструментальной обработке, обеспечиваемой в ходе закалки. Причем марки У7 и У8 подвергаются полной закалке, а У9-У13 – неполной.

Критический диаметр продукции не превышает 15 мм. По этой причине стали используют для производства мелкого инструмента с сечением до 25 мм. При нагреве до температуры выше 200 градусов материал утрачивает прочность.

К основным достоинствам сплава по сравнению с легированной и быстрорежущей сталью относятся:

Возможность закалки при относительно невысоких температурах.

Получение поверхностного слоя повышенной твердости и износостойкости при сохранении вязкости сердцевины.

Хорошая обрабатываемость резанием и давлением. Благодаря этому свойству на инструмент можно наносить насечку, накатку и др.

Легированные стали

Такие сплавы получают на базе углеродистых путем легирования их вольфрамом, хромом, кремнием, ванадием и иными элементами. Специальная обработка позволяет повысить устойчивость готовой продукции и ее большую прокаливаемость. Кроме того, материалы отличаются высокой вязкостью, меньшей склонностью к деформациям. Из легированных инструментальных сплавов марок 9ХС, ХВГ, Bl, XB5 создаются инструменты со сложной конфигурацией.

Быстрорежущие стали

Такие сплавы применяются для производства режущего инструмента, отличающегося высокой твердостью, работающего на высоких скоростях. При обработке твердых материалов, снятии стружки большого сечения кромка инструмента нагревается. По этой причине важно производить изделия из инструментальных сталей, обладающих способностью сохранять твердость даже при повышении температуры поверхности.

Существует несколько разновидностей быстрорежущих инструментальных сталей:

Умеренной красностойкости. В данную группу включены сплавы, легированные молибденом и вольфрамом. Данные стали сохраняют высокую твердость при нагревании до 620 градусов.

Повышенной красностойкости. В эту группу входят сплавы, отличающиеся высоким содержанием ванадия, легированные кобальтом. Данные стали сохраняют твердость при нагревании до 650 градусов.

Читать еще:  Воронение металла, стали в домашних условиях

Штамповые стали

Материалы, используемые для создания штампового инструмента, обладают высокой сопротивляемости пластической деформации и износостойкостью. В некоторых случаях к сплавам предъявляются высокие требования, касающиеся теплостойкости. Если сталь инструментальная идет на создании штампов больших размеров, она должна обладать высокой прокаливаемостью и незначительно изменять объем при закалке.

Существует 2 класса инструментальных штамповых сталей:

Материалы для штампов холодного деформирования. Сплав является высокоуглеродистым, количество легирующих элементов определяется его прокаливаемостью и износостойкостью.

Материалы для штампов горячего деформирования. Сплав является прочным, вязким, тепло- и износостойким.

Твердые сплавы

Такая сталь инструментальная производится методом порошковой металлургии. Для этого порошки титана, вольфрама и тантала смешивают с кобальтом и прессуют в формы. После этого сталь инструментальная запекается при температуре 150-200 градусов.

Твердые сплавы используются для создания инструментов, позволяющих обрабатывать различные материалы на максимально высоких скоростях.

Все представленные стали делятся на 3 группы:

Однокарбидные. Такие твердые сплавы содержат карбиды вольфрама. Они отличаются максимальной прочностью. С увеличением содержания кобальта повышается сопротивление сплавов ударным нагрузкам. При этом снижается их износостойкость.

Двухкарбидные. Такие твердые сплавы содержат еще и карбиды титана. Их применяют для чернового и чистового точения, строгания и фрезерования стали инструментальной.

Трехкарбидные. Такие твердые сплавы содержат еще и карбиды тантала. Их используют для чистовой и черновой обработки труднообрабатываемых материалов (жаропрочных сталей и сплавов).

Особенности изготовления изделий из алюминия и алюминиевых сплавов

Легкий и пластичный алюминий используют в производстве автомобилей, самолетов, поездов, кораблей, электроприборов и бытовых предметов. Покрывающая алюминий оксидная пленка защищает его от ржавчины и обеспечивает долгий срок службы алюминиевого изделия. Кроме того, алюминий абсолютно нетоксичен и легко перерабатывается.

Производство алюминия и его сплавов

В чистом виде алюминия в природе не существует. Его производство начинается с добычи бокситов – руды, содержащей 50–75 % оксида алюминия

Производство алюминия состоит из трех этапов:

  1. Получение глинозема. Бокситную руду дробят, перемалывают с добавлением воды и высушивают. Полученную массу обрабатывают паром для вывода кремния.
  2. Обработка щелочью. Раствор помещают в щелочную среду для выделения из массы оксида алюминия.
  3. Электролиз. При температуре 950 °С раствор плавят в криолитовой ванне и пропускают электрический ток до 400 кА. Электролиз разрывает связь атомов кислорода и алюминия, так что на дне ванны собирается чистый алюминий.

Полученный таким образом первичный алюминий отливается в слитки и либо отправляется в таком виде на производство, либо используется для получения сплавов. Чаще всего алюминий плавят вместе с медью, марганцем, цинком, магнием и кремнием, реже – литием, титаном, бериллием и цирконием.

В цветной металлургии различают две большие группы сплавов:

  1. Литейные. Алюминий с легирующими добавками заливают в форму, в зависимости от конфигурации требуемого изделия.
  2. Деформируемые. Из алюминиевых сплавов делают слитки, которым придают необходимую форму с помощью прокатки, прессования, формовки или ковки.

Производство изделий из алюминия и его сплавов

В России алюминий производится по ГОСТу 21631-76. Для изготовления изделий из алюминия и его сплавов применяют термическую деформацию, холодное волочение или прокатку.

Типы заготовок и изделия из них перечислены в таблице:

Тип

Изделия

Сварочные емкости, топливные баки, радиаторы, рамы и заклепки. Ключевым свойством является стойкость к коррозиям и пластичность при обработке.

Изоляция и отделочные материалы. Отличаются малым весом и гибкостью.

Перфорированные с гладкой поверхностью

Декоративные элементы, усилители хрупких конструкций, вентиляционные решетки.

Посуда, кухонные приборы, детали для бытовой техники. Здесь основной характеристикой является гигиеничность из-за отсутствия вредных примесей

Анодированный и гофрированный алюминий

Самая долговечная и качественная кровля, которая выдерживает значительные нагрузки

Алюминий с глянцевой или матовой поверхностью

Жалюзи, бытовые и осветительные приборы, солнечные батареи, декоративные изделия

Обработка углеродистых сталей

Основными видами обработки УС являются: отжиг, закалка, нормализация, старение и отпуск.

  • Углеродистые стали обыкновенного качества. Сплав группы А поставляются для изделий, которые не подвергаются обработке. Группа Б – это материалы, которые предназначены для штамповки, ковке, а иногда и температурной обработке. Группа В – это сплавы, которые могут обрабатываться методом сварки.
  • Сталь углеродистая качественная. Этот материал можно подвергать химикотермической обработке, нормализации, холодной механической обработке, высадке, штамповке и обработке давлением. Особенности технологического процесса зависят от конкретной марки.

Одним из главных преимуществ этого железного сплава является его невысокая стоимость. Именно этот фактор обуславливает широкую применяемость материала.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×