Обработка нержавеющей стали сразу подразумевает некоторые сложности, мы разберём токарную обработку нержавеющих сталей и фрезерование нержавеющей стали, но сначала давайте разберемся, какие нержавеющие стали вообще бывают и в чём сложность.

Нержавеющая сталь относится к легированным сталям, устойчивым к коррозии, как в атмосфере, так и в агрессивных средах. Основным ее химическим элементом является Хром (Cr), за счет чего в основном и достигается эффект коррозионной стойкости.

Кроме хрома в нержавеющих сталях присутствуют и другие легирующие элементы (Ni, Mn, Ti, Nb, Co, Mo) для придания нержавеющей стали нужных свойств как физико-механических, так и свойств коррозионной стойкости.

Классификация нержавеющих сталей и сплавов

Классификация нержавеющих сталей и сплавов оговаривается ГОСТ 5632-72. Следуя данному ГОСТу все нержавеющие стали и сплавы подразделяются на 3 основные группы:

1. Коррозионностойкие – это стали и сплавы, стойкие к коррозии химической и электрохимической (солевой, атмосферной, кислотной, щелочной, почвенной и т.д.), стойкие к межкристаллитной коррозии и т.д.

2. Жаростойкие (окалиностойкие)– это стали и сплавы, стойкие к коррозии, химическому разрушению поверхности при высоких температурах выше 550 градусов в газовых средах, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии.

3. Жаропрочные – это стали и сплавы, способные работать в нагруженном состоянии при высоких температурах в течении определенного промежутка времени и обладают достаточной жаростойкостью.

В соответствии с ГОСТ 5632-72 стали также подразделяют на классы в зависимости от структуры:

1. Мартенситный – основная структура этих сталей мартенсит, содержат 12-17% Cr. Хромистые стали. Присутствует относительно высокое содержание углерода (C), поэтому ее можно подвергать закалке

2. Мартинсито-ферритный – в структуре данных сталей кроме мартенсита содержится не менее 10% феррита. Содержат 13-18% Cr. Хромистые стали.

3. Ферритный – имеют структуру феррита. Содержат 13-30% Cr. Хромистые стали. Обладают магнитными свойствами. Относительно дешевая, в силу низкого содержания никеля.

4. Аустенито-мартенситный – в структуре содержится как аустенит, так и мартенсит в разных пропорциях. Содержат 12-18% Cr и 4-9% Ni. Хромоникелевые стали, хромомарганцевоникелевые стали.

5. Аустенито-ферритный – в структуре содержатся кроме аустенита не менее 10% феррита. Хромоникелевые стали, хромомарганцевоникелевые стали.

6. Аустенитный – структура данных сталей состоит из аустенита. Хромоникелевые стали, хромомарганцевоникелевые стали.

Данные структуры получаются при охлаждении на воздухе после высокотемпературного нагрева. В зависимости от этой полученной структуры и выделены эти классы нержавеющих сталей. На структуру сильное влияние оказывает химический состав стали, особенно Хром и Никель, а также структура может изменяться и под действием горячей или холодной обработки.

Нержавеющие сплавы же подразделяют в зависимости от основного элемента:

1. Сплавы на железоникелевой основе.

2. Сплавы на никелевой основе.

Наиболее распространены аустенитные нержавеющие стали 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т как в России, так и в других странах. На них приходятся максимальные объемы выпуска в сравнении с другими нержавеющими сталями. Данные стали обладают высокой коррозионной стойкостью в широком диапазоне различных агрессивных сред, а также обладают хорошей технологичностью.

После термической обработки (нагрев до 1000-1050 градусов с последующим быстрым охлаждением на воздухе или в воде) аустенитные стали получают однородную структуру аустенита и приобретают максимальную коррозионную стойкость и пластичность.

Особенности обработки нержавеющих сталей

Такие свойства как коррозионная стойкость, высокая прочность, пластичность, немагнитность, хорошие механические свойства при высоких температурах, хорошая свариваемость и другие свойства сделали эти металлы наиболее подходящими для различных изделий во всех отраслях человеческой деятельности. Каждый класс нержавеющих сталей обладает своими преимуществами и недостатками и нашел свое широкое применение в различных отраслях промышленности.

Но наличие легирующих элементов, благодаря которым данные стали приобрели полезные свойства, имеют и обратную сторону медали, связанную как-раз с их механической обработкой.

Обрабатываемость нержавеющих сталей низкая и очень зависит от состава легирующих элементов, а также термической обработки и даже метода получения заготовки (литье, ковка и т.д.). Данные факторы придают нержавеющим сталям некоторые особенности, которые затрудняют их механическую обработку.

Какие это особенности:

1. Самоупрочнение или наклёп. В ходе обработки поверхностные слои упрочняются особенно при работе изношенным или неправильно подобранным инструментом, так при последующем проходе инструмент уже срезает более твердый материал. Появляются проточины на инструменте.

2. Низкая теплопроводность. Плохая способность к отведению тепла приводит к повышению температуры в зоне резания, что сказывается на износе инструмента. Это один из главных факторов, осложняющих обработку нержавеющих сталей.

3. Высокая прочность. Наличие легирующих элементов повышают твердость стали, что также осложняет процесс обработки. Возникают значительные силы резания 1800-2850 Н/мм2.

4. Наростообразование, склонность к налипанию на поверхность резца. Вязкий материал. Нарост приводит к повышению трения, температуры, усилий резания, снижению качества поверхности и т.д. Возможен даже отрыв покрытия инструмента при обработке закаленных нержавеющих сталей.

5. Трудности со стружкодроблением. Нержавеющие стали хорошо деформируются, не ломаются и дают сливную стружку, которая создает свои трудности. При обработке ферритных и мартенситных сталей стружкодробление еще довольно удовлетворительное, то при обработке наиболее распространенных аустенитных сталей стружкодробление становится затруднительным.

6. Образование заусенцев.

7. Влияние химических элементов на обрабатываемость, так присутствие Серы (S) в нержавеющей стали повышает её обрабатываемость, а наличие молибдена (Mo) и азота (N) ухудшают. Высокое же содержание углерода (>0,2 %) приводит к сильному износу по задней поверхности.

8. Абразивные соединения. Карбидные, интерметаллические соединения микроскопических размеров делает их подобием абразива, резко снижающей стойкость инструментов.

9. Неравномерное упрочнение также сказывается при обработке нержавеющих сталей.

Вышеперечисленные особенности не дают нам разогнаться при обработке нержавеющей стали, приходится снижать скорости и подачи до малых значений для обеспечения более-менее нормальной стойкости инструмента и достижения нужного качества поверхности.

Нержавеющие стали трудны в обработке, однако во всех классах имеютcя марки нержавеющих сталей улучшенной обрабатываемости. Для обработки нержавеющих сталей необходим целый ряд мер и особенно важно правильно подобрать инструмент для обработки нержавеющих сталей и обеспечить благоприятные условия обработки нержавеющей стали.

Обработка изделий из нержавеющей стали похожа на обработку титана, хотя титан еще более труднее поддается обработке, почему так — можно узнать здесь.

Далее рассмотрим более детально токарную обработку нержавеющей стали и фрезерную обработку нержавеющей стали.

Кроме того, будет интересно почитать:
Обработка титана, в чем сложность обработки титана
Токарная обработка титана
Фрезерная обработка титана
Обработка чугуна, в чем сложность обработки?
Токарная обработка чугуна
Фрезерование чугуна
Использование iMachining для повышения производительности и стойкости инструмента.