Обрабатываемость сталей

Обрабатываемость резанием зависит от химического состава и структурного состояния, определяющих механические и теплофизические свойства материалов.

Углеродистые стали различаются в первую очередь по содержанию углерода. Термически необработанные стали с содержанием углерода 0,2-0,3 % имеют наилучшую обрабатываемость. При меньшем содержании углерода трудно обеспечить низкую шероховатость поверхности, поскольку малоуглеродистые стали обладают повышенной пластичностью. При увеличении содержания углерода выше 0,3 % снижается стойкость инструмента, поскольку прочность стали увеличивается в большей степени, чем снижается пластичность. При увеличении содержания серы до 0,3 % и фосфора до 0,15 % обрабатываемость малоуглеродистых сталей улучшается, поскольку снижается их пластичность. Однако увеличение содержания серы и фосфора допустимо только в тех случаях, когда к деталям не предъявляются высокие требования по прочности, так как эти элементы снижают эксплуатационные свойства сталей.

Легированные стали. Снижение пластичности стали достигается и при увеличении содержания марганца до 1,5 %. Кроме того, при достаточном содержании серы в стали марганец образует сульфиды, которые улучшают условия стружкообразования, играя роль концентраторов напряжений в зоне сдвига, а также уменьшают интенсивность износа инструмента, выполняя роль твердой смазки. Однако, при увеличении марганца выше 1,5 % особенно при наличии в стали водорода, резко возрастает ее прочность и ухудшается обрабатываемость.

Легирующие элементы (молибден, вольфрам, хром, ванадий) склонны к образованию карбидов и входят в твердые растворы. Тем самым увеличиваются прочность и абразивная способность стали, а, следовательно, снижается стойкость инструмента. Никель и кобальт, входя в твердые растворы, увеличивают прочность феррита. Для улучшения обрабатываемости легированных сталей применяется специальная термообработка, регулирующая фазовый состав и размер зерен структуры.

Кремний во всех случаях ухудшает обрабатываемость стали, поскольку образуемые им окислы и силикаты обладают высокой твердостью и абразивной способностью

Большое влияние на обрабатываемость сталей оказывает их структура. Наилучшей обрабатываемостью характеризуется зернистый перлит, в котором цементит находится в виде мелких шарообразных зерен. Пластинчатый перлит, в котором цементит находится в виде острых пластинок, обладает большей абразивной способностью. Еще более низкую обрабатываемость имеют сорбит, троостит и мартенсит. Крупнозернистые стали обладают лучшей обрабатываемостью по стойкости, однако при их обработке трудно обеспечить низкую шероховатость поверхности.

В таблице 3.1 приведены средние значения коэффициента обрабатываемости К_о различных сталей с пределом прочности на растяжение s_В=75×10⁷ Н/м².

Таблица 3.1

Коэффициенты обрабатываемости различных сталей К_о