Обработка нержавеющих сталей.Выпуск №1 «Общие данные»

Новости

ISO M Нержавеющая сталь

Определение

​Сплав на основе железа как основного компонента (Fe).
Содержание хрома превышает 12%.
Как правило, с низким содержанием углерода
(C ≤ 0,05 %).
Добавление элементов, таких как никель (Ni), хром (Cr), молибден (Mo), ниобий (Nb) и титан (Ti) определяет разные эксплуатационные свойства сплава, например, стойкость к коррозии или прочность при высоких температурах.
Хром при взаимодействии с кислородом (O) образует пассивирующий слой Cr2O3 на поверхности стали, что придает ей стойкость к коррозии.

Обрабатываемость в целом

​Обрабатываемость нержавеющей стали зависит от состава легирующих элементов, термической обработки и метода получения заготовки (ковка, литьё и пр.). В целом, обрабатываемость ухудшается с повышением содержания легирующих элементов, но во всех группах нержавеющей стали присутствуют стали улучшенной обрабатываемости.

Материал, дающий сливную стружку.
Удовлетворительный отвод стружки при обработке ферритных/мартенситных сталей и более затрудненное стружкодробление при резании аустенитных и дуплексных.
Удельная сила резания: 1800-2850 Н/мм².
Механическая обработка нержавеющих сталей характеризуется значительными усилиями резания, наростообразованием на кромке, а также наблюдается упрочнение поверхностного слоя.
Аустенитная структура с повышенным содержанием азота (N) обладает повышенной прочностью и стойкостью к коррозии, имеет низкую обрабатываемость наряду с увеличенной стойкостью к деформации.
Сера (S) повышает обрабатываемость нержавеющей стали.
При обработке сталей с высоким содержанием углерода (>0,2%) наблюдается интенсивный износ по задней поверхности.
Молибден и азот ухудшают обрабатываемость, но обеспечивают кислотостойкость и способствуют термостойкости.
SANMAC (торговое наименование фирмы Sandvik) — материал, обрабатываемость которого улучшена путем оптимизации объемной доли сульфидов и оксидов без ущерба для коррозионной стойкости.

Микроструктура, которую принимает нержавеющая сталь, зависит в первую очередь от химического состава, в котором самыми важными легирующими элементами являются хром (Cr) и никель (Ni), см. схему. В реальной ситуации варьирование может быть в достаточно широком диапазоне из-за влияния других легирующих элементов, стабилизирующих либо аустенит, либо феррит. Структура может быть также изменена горячей или, в
некоторых случаях, холодной обработкой. Дисперсионно- твердеющая ферритная или аустенитная нержавеющая сталь имеет повышенную прочность на растяжение.

Ферритная и мартенситная нержавеющая сталь – P5.0-5.1

Определение

С точки зрения обрабатываемости ферритная и мартенситная нержавеющая сталь относится к группе ISO P. Обычное содержание хрома составляет 12-18%. Прочие легирующие элементы представлены лишь в незначительном объеме.

В мартенситной нержавеющей стали относительно высокое содержание углерода, что позволяет подвергать её закалке. Ферритная сталь обладает магнитными свойствами. Свариваемость и у ферритных, и у мартенситных сортов стали не очень хорошая, а стойкость к коррозии — от средней до удовлетворительной, повышается добавлением хрома.

​Типовые детали

Часто используется там, где предъявляются невысокие требования к коррозионной стойкости. Ферритная сталь относительно дешевая благодаря небольшому содержанию никеля. Примеры областей применения: валы насосов, паровые и водяные турбины, гайки, болты, водонагреватели, бумажная и пищевая промышленность в связи с невысокими требованиями к коррозионной стойкости.

Мартенситную сталь можно закалять. Она используется для ножевых и бритвенных лезвий, хирургических инструментов и пр.

​Обрабатываемость

Обрабатываемость, в целом, хорошая и очень похожа на обрабатываемость низколегированной стали, поэтому эта сталь отнесена к группе ISO P. Высокое содержание углерода (>0,2%) позволяет закалять сталь. При обработке возникает износ по задней поверхности и лункообразование, сопровождающееся наростом. Сплавы и геометрии, оптимизированные для обработки материалов группы ISO P, обеспечивают хорошие результаты.

Аустенитная и супераустенитная нержавеющая сталь – M1.0-2.0

​Определение

Аустенитная сталь — основнаяя группа нержавеющих сталей; самый распространенный состав — 18% хрома и 8% никеля (т.н. сталь “18/8”, тип 304). Более стойкая к коррозии сталь получается добавлением 2-3% молибдена, такую сталь часто называют кислотостойкой: (тип 316). В группу MC также входят супераустенитные сорта нержавеющей стали с содержанием никеля более 20%. Дисперсионно-твердеющая аустенитная сталь (PH) имеет аустенитную структуру в закалённом состоянии, содержание хрома составляет >16%, никеля >7% и алюминия — около 1%. Типичная дисперсионно-твердеющая сталь — 17/7 PH.

​Типовые детали

Используется там, где требуется хорошая стойкость к коррозии. Очень хорошая свариваемость и жаропрочность. Основные области применения: химическая, целлюлозно-бумажная и пищевая промышленность, выпускные коллекторы для самолетов. Хорошие механические свойства оптимизируются холодной обработкой.

Обрабатываемость

Следствием механического упрочнения является высокая твёрдость поверхности, что при обработке аустенитных сталей становится причиной образования проточин на инструменте. Характерными для данного типа сталей формами износа также являются адгезия и наростообразование (BUE). Относительная обрабатываемость составляет 60%. При обработке сталей в закалённом состоянии возможен отрыв покрытия, выкрашивания и ухудшение качества поверхности. Аустенит дает прочную, длинную, непрерывную, плохо ломающуюся стружку. Добавление серы улучшает обрабатываемость, но снижает стойкость к коррозии.

Используйте острокромочные пластины с положительной геометрией. Рекомендуется вести обработку с постоянной глубиной резания, причем её значение должно быть больше, чем толщина упрочненного слоя. Обработка аустенитных сталей характеризуется выделением большого количества тепла.

Дуплексная нержавеющая сталь – M 3.41-3.42

​Определение

При добавлении никеля в ферритную хромистую нержавеющую сталь формируется структура/матрица со смешанной основой, содержащая и феррит, и аустенит. Такая нержавеющая сталь называется дуплексной. Дуплексная сталь имеет высокую прочность на растяжение и очень высокую стойкость к коррозии. Название “супердуплексная” и “гипердуплексная” означают повышенное содержание легирующих элементов и еще большую стойкость к коррозии. Как правило, в дуплексной стали содержание хрома колеблется от 18 до 28% и никеля — от 4 до 7%. При этом доля феррита составляет 25-80%. Ферритная и аустенитная фазы при комнатной температуре обычно находятся в соотношении 50-50%. Типичные марки дуплексных нержавеющих сталей SANDVIK — SAF 2205, SAF 2507.

​Типовые детали

Стали применяются в химической, пищевой, строительной, медицинской, целлюлозно-бумажной промышленности и в технологических процессах с
использованием кислот и хлора. Часто используется в оборудовании для добычи нефти и газа в море.

​Обрабатываемость

Относительная обрабатываемость в целом плохая — 30%, из-за высокого предела текучести и повышенной прочности на растяжение. Высокое содержание феррита — более 60% — улучшает обрабатываемость. При
механообработке образуется прочная стружка, которая может стать причиной повреждения нижележащей нерабочей режущей кромки, а также возникают высокие усилия резания. При резании выделяется много тепла,
которое может привести к пластической деформации и интенсивному лункообразованию.

Во избежание выкрашиваний и появления заусенцев предпочтительны инструменты с небольшим углом в плане. Необходимым условием является надёжное закрепление инструмента и фиксация заготовки.

Статья подготовленна совместно со специалистами Sandvik Coromant

About the Author:

Comments are closed.