Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Быстрорежущая сталь

03.11.2018

Эта группа инструментальных сталей была разработана перед 1900 г.; побудительным мотивом послужила необходимость повышения производительности металлообработки. Низкая скорость, с которой сталь могла быть обработана, стала серьезной помехой ее широкому применению в машиностроении. С начала промышленной революции инструментальным материалом, пригодным для обработки металлов, была углеродистая инструментальная сталь; до появления быстрорежущей стали единственным существенным нововведением явилась «самозакаливающаяся» сталь, предложенная Робертом Мушетом в Англии в 1860 г. Углеродистые стали, применявшиеся для обработки металлов резанием, подвергались закалке при температуре в пределах 750 и 835° С (вишнево-красное каление) с охлаждением в воде и последующим отпуском при температуре от 200 до 350° С. «Самозакаливающиеся» стали подвергались нагреву до той же температуры для закалки, однако не требовали охлаждения в воде, а достаточно было охлаждения на воздухе, что давало преимущество, особенно для режущих инструментов больших размеров. Предложенное Мушетом усовершенствование термической обработки было достигнуто за счет легирования стали вольфрамом и марганцем. Впоследствии было показано, что добавки хрома улучшают способность закалки при охлаждении на воздухе. Инструменты из самозакаливающейся стали дают небольшое повышение скорости обработки стали резанием по сравнению с инструментами из углеродистой стали (например, повышение с 5 до 8 м/мин). Более дорогие самозакаливающиеся стали были с недоверием восприняты консервативно мыслящими мастерами.

Процессы закалки устоялись за счет векового опыта термической обработки углеродистых сталей. Опыт целого поколения компетентных и высококвалифицированных кузнецов показал, что при закалке инструменты становятся хрупкими при нагреве до вишнево-красного каления, и это ограничение, естественно, распространялось на термическую обработку самозакаливающихся легированных сталей на протяжении свыше 20 лет после их появления. О том, как революционные изменения свойств и характеристик легированных инструментальных сталей были завершены путем изменения традиционной термической обработки, сообщалось Фредом У. Тейлором в его президентском послании в 1906 г. к AIME «On The Art of Cutting Metals». Эта выдающаяся статья заслуживает внимания как исторический отчет о мерах, предпринятых инженером Фредом Тейлором и металлургом Маунселем Уайтом для разработки быстрорежущей стали, который явился, по-видимому, наиболее доскональной и систематической программой испытаний в истории технологии механической обработки. Впоследствии в процессе всесторонних испытаний режущих инструментов был разработан состав стали, позволяющий полностью использовать преимущества новой термической обработки. К 1906 г. был определен оптимальный состав стали (%): С—0,67; W—18,91; Cr—5,47; Mn—0,11; V—0,29; Fe — остальное.

Оптимальная термическая обработка состояла в нагреве до температуры непосредственно ниже линии со-лидуса (температура, при которой в структуре появляется жидкость, свыше 1250—1290° С), охлаждении в ванне с расплавленным свинцом до температуры 620° С и затем остывании до комнатной температуры. За этим следовал отпуск с охлаждением от температуры непосредственно ниже 600° С. Прошедшие такую термическую обработку инструменты были способны обрабатывать сталь со скоростью 30 м/мин при тейлоровских стандартных испытаниях. Это было примерно в 4 раза быстрее, чем при применении самозакаливающихся сталей, и в 6 раз превышало скорости резания инструментами из углеродистой стали.

В 1900 г. на Парижской выставке инструменты Тейлора — Уайта произвели ошеломляющее впечатление тем, что при обработке стали вершина резца была заметно раскалена докрасна. Быстрорежущие стали, произведя революцию в практике резания металлов, существенно увеличили производительность металлообработки и потребовали полного пересмотра всех аспектов конструирования металлорежущих станков. Было установлено, что за первые несколько лет промышленное производство в США увеличилось на 8 млрд. долларов за счет применения быстрорежущей стали на сумму 20 млн. долларов. Профессор Никольсон из Манчестерской муниципальной технологической школы сравнивал в 1905 г. появление быстрорежущих сталей с переходом от применения мускульной силы и заменой возвратно-поступательного движения двигателями вращательного движения.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: