r18 ∅20
Thép gió là một loại thép dụng cụ có tính chịu nóng rất cao và độ cứng lớn, loại thép này bao gồm các mác thép hợp kim hóa cao, được dùng chủ yếu để làm các dụng cụ cắt gọt. Thép gió có đặc tính đặc biệt đó là có thể tôi (nhiệt luyện) trong gió, đây cũng có lẽ nguyên nhân của từ thép gió..Ở đa số các quốc gia khác thép gió được gọi là "thép cắt nhanh" vì thép này
khi làm dụng cụ cắt gọt cho phép làm việc với tốc độ rất cao mà không giảm độ cứng của dụng cụ cắt gọt, có đặc tính bền, chống mài mòn, độ cứng nóng cao.
Thành phần hóa học của thép gió:
• Cacbon: 0,7-1,5%: đảm bảo đủ hoà tan vào mactenxit tạo thành cacbit với các nguyên tố tạo thành cacbit mạnh là Volfram, mô lip đen và đặc biệt là Vanadi
• Volfram, mô lip đen khá cao: > 10%.
• Crom: Khoảng 4% (từ
3,8÷4,4%) có tác dụng làm tăng mạnh độ thấm tôi. Nhờ tổng lượng Cr=W=Mo cao (>15%) nên thép gió có khả năng tự tôi khiến người ta đặt tên là thép gió), tôi thâu với tiết diện bất kỳ và có thể áp dụng tôi phân cấp.
• Vanadi: Nguyên tố tạo thành các bít rất mạnh. Mọi thép gió đều có ít nhất 1%V, khi cao hơn 2% tính chống mài mòn tăng lên, tuy nhiên không lên dùng quá 5% vì làm giảm tính mài.
• Coban: Không tạo thành các bít, nó chỉ hoàn tan vào sắt ở dạng dung dịch rắn, với hàm lượng không vượt quá 5% tính cứng nóng của thép gió tăng lên rõ rệt.
Thép gió được chia làm 2 nhóm
- Nhóm thép có năng suất thường gồm các thép vonfram (P18, P12, P9, P9Co5) và thép Vonfram-môlipđen (P6M3,P6M5) có khả năng duy trì độ cứng không thấp hơn 58HRC nhiệt độ làm việc đến 6200C. Cùng với độ chịu nóng như nhau các mác thép này khác nhau chủ yếu ở cơ tính và tính công nghệ.
- Nhóm thép có năng suất cao là các thép chứa côban và một lượng vanadi khá cao: P6M5K5,
P9M4K8, P9K5, P9K10,
P10K5 5, P18K5 2. Chúng hơnՓ Փ
hẳn các nhóm thép trước về độ cứng nóng (khoảng 64-65HRC, nhiệt độ 640-6500C) và dộ chống mài mòn, nhưng lại thua về dộ bền và độ dẻo. Các thép có năng suất cao được dung để gia công các thép có độ bền cao, thép chống ăn mòn và thép bền nóng có tổ chức austenite và các vật liệu khó gia công khác.
Thép gió đặc biệt là các mác thép thuộc nhóm thứ 2 có giá thành cao. Để giảm giá thành người ta tìm cách hạn chề kim loại quý như W, mác thép P6M5 đang được sử dụng rộng rãi nhất. Hiên nay đang có rất
nhiều các công trình nghiên cứu thép gió không sử dụng W.
Nhiệt luyện thép gió:
Nhiệt luyện thép gió thường là tôi+ram để quyết định độ cứng, tính chống mài mòn và đặc biệt là tính cứng nóng theo yêu cầu.
+) Tôi thép gió:
Tôi là nguyên công quyết định độ cứng của thép gió với đặc điểm là tôi ở nhiệt độ rất cao (gần 1300°C) với khoảng giao động hẹp (10°C).
+) Ram thép gió:
Ram thép gió nhằm làm mất ứng suất bên trong, khử bỏ austenit dư, tăng độ cứng (độ cứng tăng 2÷3 HRC, hiện tượng này gọi là độ cứng thứ hai). Thép gió được ram 2-4 lần ở 550C-570°C mỗi lần trong vòng 1 giờ.
Như vậy, dựa vào các đặc tính nổi bật của thép gió ta có thể chọn thép gió làm phần cắt của mũi khoan
Hình 4.1: Mũi khoan chế tạo bằng thép gió
Phần chuôi mũi khoan cũng có thể chế tạo bằng thép gió nhưng do giá thành sản phẩm cao, khả năng
sử dụng không triệt để và cũng có thể thay thế được bằng các loại thép khác có tính năng phù hợp với khả năng sử dụng của sản phẩm.
Trên thị trường có rất nhiều loại thép đạt được khả yêu cầu của sản phẩm,người ta thường sử dụng các loại thép kết cấu,giá thành hợp lý,khả năng sử dụng phù hợp với hoàn cảnh, điều kiện sử dụng của sản phẩm,các loại thép kết cấu thường được sử dụng: thép 45, 40X, CT38…
Độ bền mỏi của mối hàn (chịu uốn đổi dấu trong quá trình xoắn mẫu). Với 107 chu kì chịu tải độ bền mỏi của liên kết thép gió P18 với thép C45 là 210 – 220 MPa cho cả mẫu hàn ma sát và hàn điện tiếp xúc. Tuy nhiên đó là mẫu hàn điện tiếp xúc được hàn trong phòng thí nghiệm còn mẫu hàn ma sát lấy bất kỳ từ các mẻ sản xuất trong xưởng.
Kết quả thử nghiệm hàn ma sát dụng cụ (dao phay ngón, trụ, mũi khoan) trong điều kiện làm việc bình thường nhưng khi chịu tải cao hơn định mức: dao phay ngón thử với lượng chạy dao cao hơn bốn lần tiêu chuẩn, tốc độ cắt gấp hai lần; dao phay trụ tốc độ cắt gấp đôi và lượng chạy dao gấp 5 -7 lần. Tất cả các dao phay thử tải đều bị
sứt mẻ ở vùng cắt nhưng không có dao nào bị phá hủy ở vùng hàn. Mũi khoan được hàn ma sát chịu momen xoắn gấp bảy lần so với moment cần để khoan thép có độ bền 750 MPa với chế độ cắt chuẩn. Thép gió R18 với C45 không có cấu trúc (tổ chức) đặc trưng của hàn điện tiếp xúc là ledeburite. Đồng thời quan sát tẩm thực trước khi ủ phát hiện ra các dải austenite hạt nhỏ (cơ tính tốt). Sự tạo thành hạt nhỏ liên quan đến thời gian kim loại ở nhiệt độ cao ngắn và tốc độ nguội nhanh.