AKADEMIA TECHNICZNO-ROLNICZA W BYDGOSZCZY WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Materiałoznawstwa i Technologii Metali
LABORATORIUM: metaloznawstwa
Ćwiczenie nr 5 Temat: Badanie mikroskopowe stali narzędziowych.
Imię i nazwisko: Studium inż. Semestr II Grupa I Data: 12.03.96

Narzędzia do obróbki różnych materiałów pracują bardzo ciężko i dlatego od stali narzędziowych wymaga się specjalnych własności. Najczęściej używa się do tego celu stali wytapianych w piecach elektrycznych, które odznaczają się dużą czystością.

Stale narzędziowe węglowe charakteryzują się małą głębokością hartowania, tzn. że hartuje się tylko warstwa powierzchniowa narzędzia, a rdzeń pozostaje miękki i ciągliwy. Daje to możliwość uzyskania narzędzia twardego i odpornego na ścieranie, a jednocześnie dostatecznie odpornego na uderzenie.

W czasie obróbki skrawaniem ostrze narzędzia nagrzewa się i temperatura jego wzrasta. Wzrost temperatury powyżej 200C wywołuje odpuszczanie stali węglowej i obniżenie twardości, co pociąga za sobą przyspieszone zniszczenie krawędzi ostrza (stępienie). Wrażliwość na podwyższoną temperaturę jest główną wadą węglowych stali narzędziowych.

Stale narzędziowe stopowe hartują się łatwiej (możliwość chłodzenia w oleju, mniejsze paczenie się) i głębiej przy bardziej złożonych przekrojach narzędzi oraz mają większą odporność na działanie wysokiej temperatury.

Z punktu widzenia zastosowania rozróżniamy stale do wyrobu:

1. narzędzi skrawających,

2. narzędzi do pracy naciskiem (na zimno lub gorąco),

3. narzędzi pomiarowych

Każda z tych grup narzędzi wymaga stali o specjalnych właściwościach. Własności te uzyskuje się przez dobór odpowiedniego gatunku stali i odpowiednią obróbkę cieplną.

Narzędziowe stale stopowe można podzielić na:

1. stale do pracy na zimno,

2. stale do pracy na gorąco,

3. stale szybkotnące.

Stale do pracy na zimno. Stale te zawierają 0.4÷2.1% C, przy czym głównymi dodatkami stopowymi są Cr, W i V ponadto Mn, Si, Mo. Posiadają w stanie surowym lub wyżarzonym strukturę nadeutektoidalną lub perlityczną z wyjątkiem NCWV, NC11, NC10, które należą do stali ledeburytycznych. Stale te dostarczane są w stanie zmiękczonym. W stalach nadeutektoidalnych występują w stanie lanym węgliki wtórne, a w ledeburytycznych ledeburyt. Jednym z celów obróbki plastycznej tych stali jest rozbicie węglików czy ledeburytu i równomierne rozłożenie węglików na przekroju. Nie mniej jednak zawsze pozostaje pewna niejednorodność rozkładu węglików, łatwo uwidaczniająca się na zgładzie podłużnym. Węgliki wtórne lub ledeburytyczne są zazwyczaj znacznie większe i układają się mniej lub bardziej wyraźnie w kierunku obróbki plastycznej.

Stale do pracy na gorąco. Zawartość węgla w tych stalach jest na ogół niska i wynosi 0.250.55%. Stale te zawierają zazwyczaj Cr i W, ponadto Si, Mn, Ni oraz Mo i V. Niska zawartość węgla jest przyczyną, że stale te posiadają struktury typu podeutektoidalnego. Dostarczane są z reguły w stanie zmiękczonym.

Stale szybkotnące. Narzędzia ze stali szybkotnących mogą pracować przez dłuższy czas w wysokiej temperaturze spowodowanej tarciem w czasie obróbki. Zastosowanie stali szybkotnących pozwoliło zwiększyć kilkakrotnie szybkość skrawania. Zawartość węgla w tych stalach wynosi od 0.7÷0.95%. Główne dodatki stopowe to wolfram w ilości od 8.0÷19.5%, chrom 3.5÷4.8%, wanad 1.0÷2.7%; ewentualnie Co 4.5÷5.5%. Są to typowe stale ledeburytyczne, dostarczone w stanie zmiękczonym. Przy nieodpowiednim, zbyt małym stopniu przekucia pozostają w nich silne ślady struktury ledeburytycznej w formie pasm niejednorodności węglikowej. Łatwo można odróżnić węgliki eutektyczne od drobnych eutektoidalnych. Skład najbardziej znanych stali szybkotnących jest następujący:

1. stal wysokostopowa o dużej zawartości wolframu: 0.7÷0.8% C, 17.0÷19.0% W, 4.0÷4.5% Cr, 0.5÷0.8% Mo, 1.0÷1.4% V.

2. stal niskostopowa o małej zawartości wolframu: 0.9% C, 9% W, 4% Cr, 2.2% V.

Na zajęciach badamy następujące próbki:

1. N8E po wyżarzeniu normalizującym

2. N12 po wyżarzeniu normalizującym

3. NC6 po wyżarzeniu zmiękczającym

4. NC11 po wyżarzeniu zmiękczającym

5. NC11 z wyraźną siatką węglików ledeburytycznych (struktura nieprawidłowa)

6. SW18

Wszystkie zgłady trawiono środkiem „Nital”.