Сталь — это сплав железа, смешанный с другими элементами, такими как углерод, никель, марганец и т. д., для регулировки свойств в зависимости от требований. Поскольку существует множество составов и вариаций легирования, часто бывает трудно выбрать лучшая сталь для обработки который идеально соответствует вашим требованиям к применению. Понимание различных типов сталей и их марок сплавов помогает в принятии решения.
В этой статье мы обсудим углеродистую сталь, мягкую сталь, нержавеющую сталь и другие типы. Мы также рассмотрим марки стали для обработки на станках с ЧПУ и обрабатываемость стали.
Итак, начнем.
Стали как материалы для обработки на станках с ЧПУ
Есть несколько Обработка материалов с ЧПУ, каждый из которых имеет различные характеристики обработки и свойства, включая сталь, алюминий, медь, акрил, АБС и углеродное волокно. Однако сталь является популярным металлом для обработки на станках с ЧПУ, ценится за свою прочность, долговечность и универсальность.
Стальные стержни
Все материалы для ЧПУ имеют свои преимущества и предпочтения в применении. Подробнее о вариантах материалов можно узнать на сайте Страница материалов Boda в деталях.
Ниже приведены основные свойства обрабатываемых сталей:
- Высокая прочность на растяжение
- Возможность работы при повышенной температуре
- Простая отделка поверхности
- Обработка высокого стресса
- Обрабатываемость зависит от марки стали
Более того, выбор лучшего стального сплава для обработки заключается в поиске баланса между обрабатываемостью и желаемым набором свойств для предполагаемого применения.
Основы серии стальных сплавов
Давайте разберемся с серией и марками стальных сплавов, прежде чем подробно обсуждать типы стали. Серии сплавов — это международные стандарты, определяющие конкретные составы легирования.
AISI стандартизирует марки углеродистой стали, легированной стали и нержавеющей стали. Инструментальные стали имеют буквенные обозначения, например A, D и S.
- AISI 10XX: Углеродистая сталь
- AISI 41XX и 43XX: легированные стали
- AISI 3XX: Нержавеющие стали
Инженеры выбирают лучшую сталь для обработки, а типы стали представляют собой широкую категорию, в то время как серия дополнительно определяет состав и свойства одного и того же типа. В последующих разделах, посвященных типам стали, мы будем использовать различные серии и марки в рамках этих категорий. Подробнее:Типы облегченной стали
Углеродистая сталь для обработки на станках с ЧПУ
Свойства углеродистой стали
Эти стали характеризуются содержанием углерода в сплаве от 0.05 до 2.5%. Углеродистые стали используются в проектах по обработке на станках с ЧПУ из-за их свойств и доступности. Однако обрабатываемость ухудшается с увеличением содержания углерода.
Другие элементы в сплавах углеродистой стали присутствуют вместе с другими компонентами, такими как марганец (0.25%), силикон, сера и фосфор в незначительной пропорции.
Стержни из углеродистой стали
Они далее делятся на три категории: низкоуглеродистые (мягкие стали), среднеуглеродистые и высокоуглеродистые стали;
Низкоуглеродистые/мягкие стали
Низкоуглеродистая или мягкая сталь содержит от 0.05 до 0.25% углерода, в основном используется в конструкционных применениях. Хотя они более подвержены коррозии, для ее предотвращения можно применять термическую обработку и поверхностное покрытие.
Крепежные элементы из мягкой стали
Мягкие стали обеспечивают хорошую механическую прочность, пластичность и обрабатываемость. Следовательно, они более пригодны для сварных соединений по сравнению с другими типами.
В таблице ниже сравниваются свойства обработки низкоуглеродистых марок стали.
| Марка стали | Содержание углерода (%) | Прочность на растяжение (МПа) | Предел текучести (МПа) | Относительное удлинение (%) | Твердость (HB) |
| AISI 1018 | 0.15-0.20 | 440-470 | 370-400 | 15-25 | 126-137 |
| AISI 1020 | 0.18-0.23 | 410-450 | 245-275 | 25-30 | 119-130 |
| AISI 1215 | 0.09-0.15 | 390-440 | 230-270 | 10-15 | 121-135 |
| AISI 12L14 | 0.15 | 390-490 | 270-310 | 10-15 | 149 |
Часто AISI 1018 считается лучшей мягкой сталью для обработки из-за ее превосходной обрабатываемости и универсальности. Однако выбор между 1018, A36 и 1045 должен основываться на конкретных требованиях к конечному использованию.
Среднеуглеродистые стали
Содержание углерода немного выше в среднеуглеродистых сталях, от 0.3 до 0.6 % C. В состав этих сталей также входят другие элементы, такие как марганец (до 1.6 %), хром и молибден. Более высокий процент углерода повышает твердость поверхности и износостойкость. Для защиты от ржавчины их можно покрывать защитным материалом или обрабатывать термически.
AISI 1045
Этот среднеуглеродистый сплав содержит около 0.45 % углерода, имеет хорошую прочность и легко сваривается. Он также прочен и подходит для многих высокопроизводительных применений, осей, валов и т. д. Однако он менее пригоден для термообработки и применений, требующих высокой прочности на растяжение.
AISI 1060
Более высокий процент углерода увеличивает износостойкость, но также делает сплав более хрупким. Обрабатываемость немного ниже, чем у 1045 или низкоуглеродистых сплавов, тогда как отжиг перед обработкой может помочь решить эту проблему.
AISI 1144
Сталь 1144 также известна как сталь для механической обработки без напряжений; относительно более высокое содержание серы по сравнению с другими среднеуглеродистыми сплавами делает ее легкообрабатываемой.
| Свойства | Прочность на растяжение (МПа) | Предел текучести (МПа) | Относительное удлинение (%) | Твердость (HB) |
| AISI 1045 | 570-700 | 310-450 | 16-22 | 170-210 |
| AISI 1060 | 620-850 | 350-650 | 10-20 | 179-229 |
| AISI 1144 | 760-1,030 | 415-585 | 10-16 | 200-270 |
Высокоуглеродистые стали
Содержание углерода увеличивается до 2% в высокоуглеродистых сплавах, как правило 0.6–1.25 % углерода в классах обработки. Однако содержание марганца снижается в диапазоне от 0.3 до 0.9%. Более высокий % углерода увеличивает твердость и прочность, увеличивая износостойкость и стойкость к истиранию. Более высокое количество углерода также увеличивает хрупкость, затрудняя придание им нужной формы и повышая риск разрушения под нагрузкой.
AISI 1075
Эта высокоуглеродистая марка включает 0.7–0.8% C, 0.5–0.7% марганца и другие легирующие элементы, что обеспечивает как твердость, так и прочность. Следовательно, вы также можете подвергать их термической обработке с закалкой или отжигом для корректировки свойств.
AISI 1080
Содержание углерода около 0.80% в стали AISI 1080 обеспечивает еще лучшую механическую прочность и стойкость к истиранию. Эта марка обычно используется в производстве автомобильных пружин, проводов и режущих инструментов.
По сравнению со свойствами обработки стали других углеродистых сплавов, ее сложнее обрабатывать. Однако термическая обработка может противостоять хрупкости.
| Свойства | Прочность на растяжение (МПа) | Предел текучести (МПа) | Относительное удлинение (%) | Твердость (HB) |
| AISI 1075 | 570-700 | 420-520 | 12-18 | 160-210 |
| AISI 1080 | 965 | 585 | 12 | 293 |
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Легированные стали для обработки на станках с ЧПУ
Свойства легированной стали
Основное различие между легированная сталь против углеродистой стали количество дополнительных элементов, отличных от углерода. Углеродистые стали в первую очередь определяются по % углерода, тогда как легированная сталь включает в себя другие элементы, такие как хром, никель или молибден в более высоких пропорциях. Этот металл улучшает прочность, ударную вязкость и коррозионную стойкость.
легированная сталь
В зависимости от процентного содержания легирующих элементов (кроме железа и углерода) легированные стали подразделяются на высоколегированные и низколегированные. Высоколегированные стали содержат более 8% по весу легирующих элементов.
При обработке на станках применяются следующие методы: легированные марки стали являются наиболее распространенными;
AISI 4140
Детали из легированной стали 4140
Наряду с 0.40% углерода, он включает хром в количестве около 1% и молибден в количестве от 0.15 до 0.25%. Этот сорт обеспечивает хорошую прочность и усталостную стойкость. Между тем, распространенные области применения легированной стали 410 для обработки — это машинное оборудование, инструменты, автомобильные шестерни, валы и т. д.
AISI 4340
Изготовленная на заказ деталь из легированной стали 4340
4340 — это низколегированная сталь, содержащая дополнительный состав никеля по сравнению с 4140. Никель обеспечивает прочность и ударопрочность. Кроме того, она имеет относительно высокое отношение прочности к весу и подходит для деталей с высокими эксплуатационными характеристиками.
| Класс | Прочность на растяжение (МПа) | Предел текучести (МПа) | Относительное удлинение (%) | Твердость (HB) |
| AISI 4140 | 690-1,080 | 470-990 | 11-26 | 200-310 |
| AISI 4340 | 690-1,280 | 470-1,150 | 12-22 | 210-360 |
Нержавеющие стали для обработки на станках с ЧПУ
Свойства нержавеющей стали
Главными недостатками углеродистых сталей являются риск образования ржавчины и более высокий вес. Нержавеющие стали решают эти проблемы, включая большее количество хрома и других элементов в небольших количествах. Следовательно, они также обеспечивают более высокую термическую стабильность.
Стержни из нержавеющей стали
Стандартный состав нержавеющей стали: хром 10.5–30%, никель 0.10–0.35%, молибден, кремний и фосфор. Более высокий процент хрома в нержавеющей стали приводит к образованию оксидного слоя, защищающего от коррозии при контакте с кислородом.
Ниже приведены общие обработка нержавеющей стали оценки;
AISI 304
Нержавеющая сталь 303 является одной из общедоступных и экономически эффективных марок. Она немагнитна и имеет высокую обрабатываемость. Содержание хрома составляет 17%, никеля — 8%, а углерода — максимум 0.08%, тогда как включения серы и фосфора облегчают удаление материала во время обработки. Эта аустенитная нержавеющая сталь подходит для широкого спектра обрабатываемых изделий, от пищевой промышленности до компонентов медицинских приборов.
AISI 302
Основное различие между нержавеющими сталями 302 и 304 заключается в содержании углерода. Сплав 302 содержит больше углерода, 0.15 %. Между тем, хром и никель составляют 17% и 8% соответственно. Он также обеспечивает более высокую механическую прочность, чем 303 и 304. Хотя прочность увеличилась, 302 относительно медленнее и хуже поддается обработке, если сравнивать обрабатываемость нержавеющей стали 302 и 304.
AISI 430
Это ферритная сталь, которая обеспечивает лучшую формуемость и теплопроводность, чем аустенитные марки. Углерод составляет до 0.12 %, а хром — около 17 %. Следовательно, эта марка менее устойчива к коррозии, чем другие, но все же предотвращает ржавчину в азотной кислоте, при переработке молочных продуктов, в условиях высокой влажности и в суровых условиях. Более того, повышенное количество серы в нержавеющей стали 430F может быть лучшим вариантом для операций обработки на станках с ЧПУ.
AISI 316
Он лучше других сплавов (302 и 304) противостоит коррозии, в том числе в хлоридной среде. Следовательно, нержавеющая сталь 316 не теряет своих физических и механических свойств при повышенной температуре. Распространенными сферами ее обработки являются системы очистки воды, морское, нефтегазовое оборудование и компоненты химической обработки.
| Класс | Прочность на растяжение (МПа) | Предел текучести (МПа) | Относительное удлинение (%) | Твердость (HB) |
| AISI 302 | 585-1,000 | 240-520 | 40-50 | 200-250 |
| AISI 304 | 515-1,000 | 205-520 | 40-50 | 170-220 |
| AISI 316 | 515-1,000 | 205-520 | 40-50 | 170-220 |
| AISI 430 | 450-600 | 205-240 | 18-25 | 160-200 |
Инструментальные стали для обработки на станках с ЧПУ
Применение инструментальной стали
Как следует из названия, инструментальные стали — это закаленные (термообработанные) стали, используемые в основном для изготовления штампов, пресс-форм и оснастки. Несмотря на свою прочность и твердость, они обладают значительной обрабатываемостью. Для повышения пластичности и обрабатываемости можно также провести отжиг. Подробнее:Отжиг стали
Марки стали для обработки инструмента следующие:
- AISI O1: Закаленная в масле инструментальная сталь, которая легче поддается обработке по сравнению с другими закаленными марками.
- АИСИ Д2: Высокоуглеродистая инструментальная сталь, используемая для изготовления твёрдых инструментов, таких как литейные формы и резцы.
- AISI А2: Это закаленная на воздухе холоднодеформированная инструментальная сталь, сочетающая в себе износостойкость и прочность.
- AISI М2: Эта быстрорежущая сталь сохраняет твердость при повышенных температурах. Лучше всего подходит для режущих инструментов, работающих на высоких скоростях, например, для сверл с ЧПУ.
Кроме того, при обработке этих типов деталей необходимо тщательно продумать выбор подходящего инструмента с ЧПУ и покрытия. Например, концевые фрезы из быстрорежущей стали и твердосплавные.
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Стали для обработки на станках с ЧПУ: где они используются?
Разница в физических, механических и химических свойствах делает каждый тип стали подходящим для определенных применений. Давайте посмотрим, где применяется обработка CMC углеродистых, легированных, нержавеющих и инструментальных сталей.
|
Тип стали |
Области применения |
|
Углеродистая сталь |
Строительные изделия, автозапчасти, валы и шестерни машин, штамповая оснастка и т. д. |
|
Легированная сталь |
Детали самолетов, коленчатые валы и шатуны для транспортных средств, а также высоконагруженное промышленное оборудование. |
|
Нержавеющая сталь |
Медицинские приборы, хирургические принадлежности, системы обработки пищевых продуктов и химикатов, детали для автомобильной и аэрокосмической промышленности и т. д. |
|
Инструментальная сталь |
Сверла с ЧПУ, метчики, штампы для литья в песчаные формы и экструзии, литьевые формы и т. д. |
«О сравнении обработки стали и титановых сплавов вы также можете прочитать в этой статье» обработка титана и стали; подробное сравнение свойств обработки и использования».
Соображения по выбору лучшей стали для обработки
Одним из решающих факторов в обработке стали является точность при выборе стали для достижения максимальной производительности, низкой стоимости и повышенной эффективности. Вот некоторые факторы, которые необходимо учитывать при выборе:
Обрабатываемость и другие свойства стали при механической обработке
Обрабатываемость стали является очень важным аспектом, учитывая производство стали и эффективность инструментов. Другими словами, стали, которые являются разделяемыми, обладают высокой обрабатываемостью, тем самым требуя меньшего усилия резания, испытывая меньшее тепловыделение и давая более гладкие поверхности. Например, сталь, содержащая серу и свинец, более благоприятна. Они повышают обрабатываемость, уменьшая требуемые силы резания и облегчая образование стружки.
Физические и механические свойства
Когда речь идет о конкретном применении, необходимо учитывать, что для применения требуются некоторые механические свойства, такие как прочность на растяжение, пластичность и твердость. Другие подобные соображения включают ожидаемую нагрузку на детали, термическую и химическую среду и желаемый срок службы.
Требования к отделке поверхности
Чтобы сделать хороший выбор, необходимо рассмотреть желаемую отделку. Выберите приемлемый стандарт как в категории функциональности, так и в категории эстетики. Как правило, материалы с высокими свойствами обрабатываемости позволяют получить лучшие поверхности, что помогает сократить дополнительные процессы отделки.
Стоимость материала
Далее, материальные затраты могут значительно колебаться. Например, высокопроизводительная сталь может быть дорогой, предлагая желаемые качества. Принятие решения об экономической эффективности конкретного стального сплава требует оценки стоимости получения и экономии затрат за счет сокращения времени простоя машины и износа инструмента.
Надежность цепочки поставок
Надежность цепочки поставок относится к тому, насколько быстро и надежно осуществляется поставка материалов; может ли ваш поставщик уложиться в ожидаемое количество и время? Надежные системы, как правило, имеют меньше всего задержек, дефицитов и проблем с качеством. Соответственно, они также быстрее реагируют на непредвиденные инциденты.
Консистенция материала
Качество сырья, используемого в производственных процессах, должно быть постоянным. Постоянство улучшает качество конечного продукта обработки и снижает дефекты. Поэтому перед выбором вам также необходимо проверить, какая сталь обеспечивает постоянство качества.
Вывод: правильный выбор
Если мы просто посмотрим на простоту обработки, то мягкая сталь 1020 является лучшая сталь для обработки. Однако выбор во многом зависит от требований применения. Сталь 1020 может быть легко обработана, но ей может не хватать прочности, твердости, долговечности и других требуемых свойств.
В Boda мы можем помочь вам найти лучшую марку стали для вашего проекта и преобразовать ее в желаемую форму. Наши Обработка с ЧПУ включают фрезерование, точение, сверление, нарезание резьбы и многое другое.
Если вам нужны детали для обработки стали для прототипирования или полномасштабного производства, наши специалисты по материалам и промышленные инженеры могут удовлетворить ваши ожидания по качеству и точности. Поэтому отправьте нам свой чертеж для обработка стали на заказ части сегодня!
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Какие стали наиболее распространены для механической обработки?
Такие марки стали, как 1018,1020, 1035, 12 и 14LXNUMX, являются некоторыми распространенными марками стальных сплавов в проектах по механической обработке.
Какую нержавеющую сталь легче всего обрабатывать?
Нержавеющая сталь 302 и 304 легко поддается обработке по сравнению с нержавеющими марками. Относительно более высокое содержание серы улучшает стружкодробление и снижает трение.
Сложнее ли обрабатывать сталь, чем алюминий?
Да, сталь обычно сложнее обрабатывать, чем алюминий, из-за ее большей прочности, плотности и вязкости. С другой стороны, алюминий мягче, легче и более теплопроводен, что позволяет производить более быструю обработку с минимальными затратами износ инструмента.