Контрольная работа по «Материаловедению»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос № 67

По каким свойствам  разделяются инструментальные материалы? Приведите примеры сверхтвердых материалов (СТМ).

 

Инструментальными являются материалы, основное назначение которых - оснащение рабочей части инструментов. К ним относятся инструментальные углеродистые, легированные и быстрорежущие стали, твердые сплавы, минералокерамика, сверхтвердые материалы (таблица 1).

Таблица 1

Основные свойства инструментальных материалов

Инструментальный материал	Теплостойкость0С	Предел прочности при  изгибе, МПа	Микротвер-дость, НV	Коэффициент тепло-проводности, Вт/(м×Ê)
Углеродистая сталь	200-250	1900-2200	-	31-32
Легированная сталь	250-300	2000-2500	-	27-29
Быстрорежущая сталь	610-700	2050-3400	700-750	18-20
Твердый сплав	800-900	880-2350	1600-1700	13-80
Минералокерамика	1100-1500	325-700	1500	3
Алмаз	700-900	210-480	10000-10600	142,5
Кубический нитрид бора	1300-1500	700-1500	8500-9400	25-60

Синтетические сверхтвердые материалы изготавливаются либо на основе кубического нитрида бора – КНБ (таблица 2), либо на основе алмазов. Первая группа используется при обработке сталей, вторая при обработке материалов, не содержащих железа.

Таблица 2

Назначение СТМ на основе кубического нитрида бора

 

Марка материала	Область применения
Композит 01 (Эльбор Р)	Тонкое и чистовое точение  без удара и торцовое фрезерование закалённых сталей и чугунов любой твёрдости, твёрдых сплавов (Co=> 15% )
Композит 03 (Исмит)	Чистовая и получистовая обработка закалённых сталей и чугунов  любой твёрдости
Композит 05	Предварительное и окончательное  точение без удара закалённых сталей (HRCэ<= 55 ) и серого чугуна, торцовое фрезерование чугуна
Композит 06	Чистовое точение закалённых сталей (HRCэ<= 63 )
Марка материала	Область применения
Композит 10 (Гексанит Р)	Предварительное и окончательное  точение с ударом и без удара, торцовое фрезерование сталей и чугунов  любой твёрдости, твёрдых сплавов (Co=> 15% ), прерывистое точение, обработка наплавленных деталей.
Томал 10	Черновое, получерновое и чистовое точение и фрезерование чугунов любой твёрдости, точение и растачивание сталей и сплавов на основе меди, резание по литейной корке
Композит 10Д	То же
киборит	Предварительное и окончательное  точение, в том числе с ударом, закалённых сталей и чугунов любой  твёрдости, износостойких плазменных наплавок, торцовое фрезерование закалённых сталей и чугунов.

 

Материалы группы КНБ обладают высокой твердостью, износостойкостью, низким коэффициентом трения и инертностью  к железу (таблица 3).

Таблица 3

Физико-механические свойства СТМ на основе КНБ

 

Марка сплава	Коэффициент теплопроводности Вт/(мЧ К)	Коэффициент линейного расширения, Х 106 К-1	Предел прочности при  изгибе, МПа	Предел прочности при  сжатии, МПа
Композит 01	60	-	-	2700
Композит 02	-	-	400-500	3000
Композит 05	-	-	470	2200
Композит 09	-	-	700-1000	5000
Композит10	25	-	1000-1500	2000-4000
Киборит	100	-	-	2900-3200
Вюрцин	28	7,9	800	-
Боразон	100-135	5,6	-	-
Амборит	100	4,9	570	2730
Сумиборон	38	5,6;4,7	-	-

 

В последнее время к  этой группе относятся и материалы, содержащие композицию Si-Al-O-N ( торговая марка "сиалон"), в основе которых нитрид кремния Si3N4.

Синтетические материалы  поставляются в виде заготовок или  готовых сменных пластин.

На основе синтетических  алмазов известны такие марки, как  АСБ - алмаз синтетический "баллас", АСПК - алмаз синтетический "карбонадо" и другие. Достоинства этих материалов - высокая химическая и коррозионная стойкость, минимальные радиусы закругления лезвий и коэффициент трения с обрабатываемым материалом. Однако, алмазы имеют существенные недостатки: низкая прочность на изгиб (210-480 МПа); химическая активность к некоторым жирам содержащимся в охлаждающей жидкости; растворение в железе при температурах 750-800 С, что практически исключает возможность их использования для обработки сталей и чугуна. В основном, поликристаллические искусственные алмазы применяются для обработки алюминия, меди и сплавов на их основе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Фетисов Г.П. и др. Материаловедение и технология металлов: Учеб.для вузов. – М.:Высшая школа, 2007. – 861 с.
2. Материаловедение и технология конструкционных материалов для железнодорожной техники / Н.Н. Воронин и др. – М.: Маршрут, 2004. – 456 с.
3. Зарембо Е.Г. Материаловедение и технология конструкционных материалов. – М.: РГОТУПС, 2005. – 2005. – 200 с.