Особенности обработки легированных сталей

11 августа 2020 8:53

Какие бывают стали

Сталь - это сплав железа и углерода с другими элементами, содержание углерода в нём не более 2,14%.

По химическому составу стали и сплавы подразделяются на две большие группы:

углеродистая сталь в своем составе содержит железо, углерод и постоянные примеси, присущие железоуглеродистым сплавам и предназначена для статически нагруженного материала;
легированная сталь - добавляются легирующие элементы: хром, никель, вольфрам, ванадий, алюминий, кобальт, молибден, кремний, марганец и другие. Чтобы получить более высокие физикохимические и механические свойства, чем в углеродистых сталях, эти элементы вводятся в процессе плавки.

Легировать — означает сплавлять, соединять. Элементы, вводимые в сталь, называются легирующими, а стали, сплавленные с ними, получили название легированных.

Отличительная особенность легированных сталей (в том числе нержавеющих сталей) - повышенная твердость и прочность. Это необходимо учитывать при подборе инструмента для шлифования. Часто применяются универсальные абразивные материалы предназначенные для всех металлов. Это большая ошибка, которая приводит к негативным результатам - браку изделия, так называемым прижогам.

Прижоги при шлифовании

Шлифование стали происходит двумя способами: с использованием охлаждающей жидкости и без нее, когда ее подача невозможна. Одна из причин возникновения прижогов при шлифовании- это недостаточное охлаждение или неправильный способ подвода жидкости для охлаждения.

Прижоги возникают в момент контакта абразивного зерна с обрабатываемой поверхностью. Температура в зоне соприкосновения повышается и может достигать 700°С. В процессе шлифования выделяется тепло, в результате нагревается шлифовальный материал, поверхность детали и окружающий воздух.

Основная температура передается обрабатываемой детали, поэтому при снятии стружки на этом участке образуется мгновенная температура. Она намного больше той температуры, которая установилась на поверхностном слое детали.

В результате повышенных температур мы получаем 2 негативных результата:

Разрушение гибкого шлифовального инструмента, который становится непригоден для дальнейшей работы.
Стружка стали плавится и спекается на абразивном зерне, в итоге происходит шлифование металла металлом, а не самими зернами, температура в месте обработки увеличивается еще больше. Это приводит к структурным нарушениям кристаллической решетки металла.

Рисунок 1

Обработанный металл с прижогом	Обработанный металл без прижога

В местах структурных нарушений детали часто образуются цвета побежалости, что и является прижогом. (Рис. 1)

Цвета́ побежа́лости — радужные цвета, образующиеся на гладкой поверхности металла или минерала в результате формирования тонкой прозрачной поверхностной оксидной пленки и интерференции света в ней.

Такие дефекты значительно ухудшают механические свойства поверхности металла - прочность, надежность, срок службы. Это является браком.

Обнаружить прижог можно при явном наличии цветов побежалости или путем травления деталей, от которого не зависит качество покрытия. Травление происходит в растворах этилового спирта, ацетона, азотной кислоты и этиленгликоля. Далее промывают и осветляют детали с соляной или серной кислотой. Если прижога нет, то покрытие будет светлым и, если есть дефект поверхности, то темным.

Как избежать прижогов на поверхности легированных сталей

Как мы отметили выше, именно легированные стали (в том числе нержавеющие стали) чаще подвержены появлению прижогов при шлифовании.

Для решения этой проблемы отдел инновационного развития ОАО “БАЗ" разработал серию шлифовальной шкурки и изделий из нее со специальным охлаждающим покрытием.

Покрытие представляет собой смесь химических элементов, которая противодействует свариванию частиц металла с шлифовальными зернами. (Рис.2)

Рисунок 2

Гибкий шлифовальный инструмент с покрытием предназначен для сухой обработки легированных сталей и их сплавов.

В начале 2020 года отдел управления качеством Белгородского абразивного завода провел испытания, в которых сравнивали эффективность шлифования легированной стали абразивными инструментами без покрытия и с покрытием. Также в испытании принимали участие аналогичные инструменты других производителей.(Рис. 3)

Преимущества использования шлифовального инструмента с охлаждающим покрытием TOP COOL:

до 2-х раз выше производительность снятия материала относительно аналогичной серии шлифовальной шкурки без покрытия;
значительное снижение температуры в зоне шлифования, что исключило появление прижогов и, соответственно, структурных изменений стали.