Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная легированная В2Ф

Сталь инструментальная легированная В2Ф: описание, свойства, применение

Сталь В2Ф относится к классу инструментальных легированных сталей, предназначенных для изготовления режущего и измерительного инструмента, работающего при повышенных температурах и подвергающегося интенсивному износу. Марка отличается высокой твердостью, износостойкостью и теплостойкостью, что позволяет использовать ее для обработки материалов повышенной прочности.

Свойства стали В2Ф:

• Высокая твердость: Обеспечивает стойкость режущей кромки инструмента к затуплению и деформации при высоких нагрузках.
• Износостойкость: Повышенное содержание углерода и легирующих элементов обеспечивает высокую сопротивляемость абразивному износу.
• Теплостойкость: Сохраняет свои свойства при повышенных температурах, что позволяет использовать инструмент для обработки материалов с высокой температурой резания.
• Прокаливаемость: Хорошо прокаливается на воздухе или в масле, что обеспечивает равномерную твердость по всему сечению инструмента.
• Умеренная прочность на изгиб: Следует учитывать при проектировании инструмента, подвергающегося высоким изгибающим нагрузкам.
• Склонность к обезуглероживанию: Требует контроля атмосферы при термической обработке для предотвращения снижения твердости поверхности.
• Ограниченная свариваемость: Не рекомендуется для сварных конструкций.

Расшифровка обозначения стали В2Ф:

• В – обозначает сталь вольфрамосодержащую.
• 2 – указывает на содержание вольфрама в стали в процентах (около 2%).
• Ф – обозначает наличие в стали ванадия.

Химический состав стали В2Ф (ГОСТ 5950-2000):

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.95 - 1.05
Кремний (Si)	0.10 - 0.40
Марганец (Mn)	0.15 - 0.45
Никель (Ni)	до 0.30
Хром (Cr)	до 0.30
Вольфрам (W)	1.70 - 2.20
Ванадий (V)	0.15 - 0.30
Медь (Cu)	до 0.20
Сера (S)	до 0.030
Фосфор (P)	до 0.030

Механические свойства стали В2Ф:

Механические свойства стали В2Ф зависят от режима термической обработки. Приведем примерные значения для закаленной и отпущенной стали:

• Твердость (HRC): 62-66 (после закалки и отпуска)
• Предел прочности при изгибе (σизг), МПа: 2000-2500 (зависит от режима отпуска)
• Ударная вязкость (KCU), Дж/см2: 20-40 (зависит от режима отпуска)

Важно: Механические свойства могут значительно варьироваться в зависимости от конкретного режима термообработки (температуры закалки и отпуска, времени выдержки и т.д.) и размеров заготовки. Для точного определения свойств необходимо проводить испытания для конкретной партии стали и режима обработки.

Физические свойства стали В2Ф:

• Плотность (ρ), кг/м3: 7800 - 7850
• Модуль упругости (E), ГПа: 210
• Коэффициент линейного термического расширения (α), 10-6/°C: 11.5 (в диапазоне 20-100°C)
• Теплопроводность (λ), Вт/(м·°C): 20-25 (при 20°C)
• Удельная теплоемкость (c), Дж/(кг·°C): 460

Применение стали В2Ф:

Сталь В2Ф широко используется для изготовления инструментов, требующих высокой твердости, износостойкости и теплостойкости. Основные области применения:

• Режущий инструмент для обработки металлов:
  • Метчики и плашки для нарезания резьбы.
  • Развертки для чистовой обработки отверстий.
  • Фрезы для обработки закаленных сталей и других труднообрабатываемых материалов.
  • Зенковки и зенкеры.
  • Протяжки.
  • Инструмент для токарных станков (резцы).
  • Волоки для волочения проволоки.
• Измерительный инструмент:
  • Калибры (резьбовые, гладкие и др.).
  • Шаблоны.
• Инструмент для холодной обработки металлов давлением:
  • Матрицы и пуансоны для вырубки и пробивки.
  • Инструмент для гибки и формовки.
• Инструмент для обработки дерева:
  • Ножи для деревообрабатывающих станков.
  • Стамески.
  • Сверла.
• Детали, работающие на износ:
  • Подшипники скольжения (в некоторых случаях).
  • Кулачки.

Виды металлопроката из стали В2Ф:

Сталь В2Ф поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используется для изготовления широкого спектра инструмента.
• Полоса: Применяется для изготовления плоского инструмента, например, ножей.
• Квадрат: Используется для изготовления инструмента простой формы.
• Поковки: Заготовки, полученные ковкой, используются для изготовления крупногабаритного инструмента сложной формы.
• Листовой прокат: Используется редко, в основном для изготовления специальных видов инструмента.

ГОСТы, регламентирующие сталь В2Ф и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 5950-2000 Сталь сортовая инструментальная легированная. Общие технические условия. (Определяет химический состав и общие требования к стали В2Ф).
• ГОСТ 2590-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
• ГОСТ 2591-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент.
• ГОСТ 4405-75 Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент.
• ГОСТ 7417-75 Сталь калиброванная круглая. Сортамент.
• ГОСТ 1051-73 Сталь калиброванная квадратная. Сортамент.
• ГОСТ 1435-99 Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия. (Может применяться для оценки качества поверхности и отклонений размеров проката из стали В2Ф).
• ГОСТ 801-78 Сталь подшипниковая. Технические условия. (Несмотря на то, что В2Ф не является подшипниковой сталью, данный ГОСТ может быть полезен для контроля качества и микроструктуры).
• ГОСТ 28473-90 (ISO 4942-1-88, ISO 4942-2-88, ISO 4942-3-88, ISO 4942-4-88) Сталь для инструмента. Определение микроструктуры.
• Другие ГОСТы, касающиеся методов испытаний механических свойств, могут применяться для контроля качества стали В2Ф.

Операции в цехах, производящих инструмент из стали В2Ф:

Производство инструмента из стали В2Ф включает в себя следующие основные этапы:

1. Подготовка заготовки:
   • Резка: Разрезание металлопроката на заготовки нужной длины (ленточнопильные станки, отрезные станки).
   • Ковка (при необходимости): Формирование заготовки сложной формы (кузнечные молоты, прессы).
2. Механическая обработка:
   • Токарная обработка: Обработка наружных и внутренних поверхностей вращения (токарные станки, в том числе с ЧПУ).
   • Фрезерная обработка: Обработка плоских и фасонных поверхностей (фрезерные станки, в том числе с ЧПУ).
   • Шлифовка: Чистовая обработка поверхностей для достижения требуемой точности и шероховатости (шлифовальные станки).
   • Сверление: Создание отверстий (сверлильные станки).
   • Нарезание резьбы: Формирование резьбы на деталях (резьбонарезные станки, токарные станки с ЧПУ).
   • Электроэрозионная обработка (ЭЭО): Получение сложных профилей и полостей, особенно в закаленных заготовках (электроэрозионные станки).
3. Термическая обработка:
   • Закалка: Нагрев стали до определенной температуры (обычно 820-850°C) с последующим быстрым охлаждением (в масле или на воздухе) для получения высокой твердости. Важно контролировать атмосферу печи для предотвращения обезуглероживания поверхности.
   • Отпуск: Нагрев закаленной стали до более низкой температуры (обычно 150-200°C) для снижения хрупкости и повышения вязкости. Выбор температуры отпуска зависит от требуемых свойств инструмента.
   • Отжиг (иногда): Для снятия внутренних напряжений после механической обработки или ковки.
4. Контроль качества:
   • Контроль размеров: Проверка соответствия размеров инструмента чертежам (измерительные инструменты, координатно-измерительные машины).
   • Контроль твердости: Измерение твердости инструмента (твердомеры).
   • Контроль микроструктуры: Анализ микроструктуры стали для выявления дефектов и оценки качества термической обработки (металлографический анализ).
   • Дефектоскопия: Выявление внутренних дефектов (ультразвуковая дефектоскопия, рентгенография).
5. Заточка и доводка:
   • Заточка: Формирование режущей кромки инструмента (заточные станки).
   • Доводка: Улучшение качества поверхности режущей кромки (доводочные станки).
6. Нанесение покрытий (опционально):
   • Нанесение износостойких покрытий (например, нитрид титана): Для повышения срока службы инструмента.
7. Маркировка и упаковка: Нанесение маркировки на инструмент и упаковка для транспортировки и хранения.

Особенности термической обработки стали В2Ф:

• Температура закалки: 820-850°C (в зависимости от конкретных требований к инструменту).
• Охлаждение: В масле или на воздухе. Охлаждение на воздухе предпочтительнее для предотвращения коробления и трещин.
• Температура отпуска: 150-200°C (в зависимости от требуемой твердости и вязкости).
• Время выдержки при отпуске: 1-2 часа.
• Защита от обезуглероживания: Важно проводить закалку в защитной атмосфере (например, в вакуумных или соляных печах) или использовать обмазки, предотвращающие обезуглероживание поверхности.

Важные замечания:

• Выбор режима термической обработки зависит от конкретного назначения инструмента и его размеров.
• При проектировании инструмента необходимо учитывать склонность стали В2Ф к обезуглероживанию и принимать меры для ее предотвращения.
• Для достижения оптимальных свойств инструмента рекомендуется проводить термическую обработку в специализированных термических цехах.
• При выборе металлопроката из стали В2Ф необходимо учитывать требования ГОСТов и спецификаций.
• Соблюдение технологической дисциплины на всех этапах производства является залогом получения качественного и долговечного инструмента.

Данное описание предоставляет исчерпывающую информацию о стали инструментальной легированной марки В2Ф, ее свойствах, применении и технологии изготовления инструмента. При использовании данной информации в практической деятельности рекомендуется руководствоваться действующими ГОСТами и техническими условиями.