Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Краткие теоретические сведения. По содержанию углерода инструментальные стали могут быть классифицированы: доэвтектоидные стали, эвтектоидные стали



По содержанию углерода инструментальные стали могут быть классифицированы: доэвтектоидные стали, эвтектоидные стали, заэвтектоидные, ледебуритные. Ледебуритные стали имеют в структуре первичные карбиды. В литом состоянии избыточные карбиды совместно с аустенитом образуют эвтектику – ледебурит.

Инструментальные стали по назначению можно разделить на стали для изготовления режущего, штампового и мерительного инструмента. Соответственно используют стали разного типа. Поэтому условно инструментальные стали делятся на четыре катего­рии:

- углеродистые (пониженной прокаливаемости, нетеплостойкие);

- легированные (повышенной прокаливаемости, среднетеплостойкие);

- штамповые (высокой прокаливаемости: нетеплостойкие и теплостойкие);

- быстрорежущие (высокой прокаливаемости, повышенной теплостойкости).

Для режущего инструмента, работающего в легких условиях (напильники, ножовки, метчики, развертки), и для измерительного инструмента используют углеродистые (У7-У12) и легированные ста­ли (X, 8ХФ, X, 9ХС, ХВГ), содержащие от 0,7 до 1,5 % С и легирую­щих элементов (хром, вольфрам, ванадий, марганец) в сумме от 1 до 5 %. Структура этих сталей до термической обработки – зернистый перлит. Термическая обработка состоит из закалки с последую­щим низким отпуском при 150-170 °С.

Углеродистые стали обычно закаливают в воде, легированные – в масле. После отпуска структура состоит из мартенсита и неболь­шого количества вторичных карбидов. Твердость сос­тавляет HRС 60-64. При нагреве до 200 °С твердость начинает быстро падать. Поэтому при эксплуатации нельзя допускать нагрев инс­трумента, изготовленного из данных сталей, выше 200 °С.

Углеродистые и легированные инструментальные стали с одина­ковым содержанием углерода имеют практически одинаковые режущие свойства. Назначение легирующих элементов в этих сталях – увели­чить прокаливаемость сталей и уменьшить чувствительность сталей к перегреву при закалке. Повышенная прокаливаемость позволяет закаливать эти стали в масле, что уменьшает опасность образова­ния трещин, деформаций, короблений.



Режущие инструменты, работающие при высоких скоростях реза­ния, изготавливают из сталей типа Р9, Р18, Р18К10, Р6М5, Р18Ф2, Р9К5, называемых быстрорежущими. В обозначениях этих сталей после буквы Р указывается содержание вольфрама (W) в процентах. Массовая доля хрома для всех марок этих сталей составляет 3,8-4,0 %. Массовая доля ванадия в сталях с 18 % W составляет 1-1,4 %, а в сталях с 9 % W – 2,0-2,6 %. Содержание углерода тем больше, чем больше ванадия и колеблется от 0,7 до 1,55 %.

Быстрорежущие стали обладают повышенной теплостойкостью и красностойкостью, т. е. способностью сохранять структуру мар­тенсита, а, следовательно, высокую твердость и режущие свойства при нагреве до 625-655 °С.

Рассмотрим процесс термической обработки на примере стали Р6М5.

Для устранения ледебуритной эвтектики и для равномерного распределения карбидов применяют ковку и отжиг. После ковки и отжига структура стали состоит из зернистого перлита (сорбита) и боль­шого количества равномерно распределенных мелких вторичных и первичных карбидов (см. атлас микроструктур).

Для получения высоколегированного мартенсита, обладающего высокой красностойкостью, применяют закалку от температур 1260-1280 °С. Нагрев стали под закалку необходимо производить медленно, а лучше с подогревами. Первый подогрев производят при 600-650 °С. Второй – при 800-850 °С.В процессе второго подогрева феррито-цементитная смесь превращается в аустенит. Чтобы избежать обезуглерожи­вания стали и не вызвать роста аустенитного зерна, нагрев от 850 °С до температуры закалки нужно производить очень быстро (в соляной ванне ВаСl2). Так как критическая скорость закалки этих сталей невелика, то охлаждение при закалке можно производить либо в струе воздуха, либо в масле.



Микроструктура стали после закалки состоит из мартенсита, остаточного аустенита и первичных карбидов (см. атлас микроструктур).

Твердость стали после закалки составляет НRС 61-63, но при­сутствие остаточного аустенита снижает режущие свойства этой стали. Для устранения остаточного аустенита закаленную быстроре­жущую сталь обрабатывают по одному из двух вариантов:

1. Трехкратный отпуск при 560 °С, в результате которого мартенсит закалки переходит в мартенсит отпуска. Из остаточного аустенита выделяются дисперсные карбиды, что ведет к обеднению аустенита углеродом и легирующими элементами. При последующем быстром охлаждении в масле аустенит превращается в мартенсит.

2. Обработка холодом при температуре ниже Мк (-80 °С) и однократный или двукратный отпуск при 560 °С.

В обоих случаях после окончательной термической обработки структура стали состоит из отпущенного мартенсита и первичных карбидов (см. атлас).

Штамповые стали для горячего деформирования (5ХНМ, 5ХГМ, БХНСВ, 5ХНТ) должны обладать высокой жаропрочностью, термостойкостью, высокой ударной вязкостью и т. д. Для обеспечения требуемых механических свойств штамповые стали закаливают в мас­ле от 820-850 °С, затем подвергают высокому отпуску на зернис­тый сорбит.

 

Задание

1. Выбрать по 3 образца инструментальных сталей: углеродистой, среднелегированной и быстрорежущей.

2. Выбрать по справочнику температуру под закалку и отпуск для исследуемых инструментальных сталей.



3. Произвести закалку сталей по соответствующим режимам. Определить твердость (HRC) сталей после закалки.

4. Произвести отпуск сталей по соответствующим режимам. Определить твердость (HRC) сталей после отпуска.

5. По одному образцу каждой марки стали нагреть до темпера­туры 200 °С, следующие три образца – до 500 °С, остальные три образца – до 700 °С. Произвести выдержку с учетом размера и фор­мы образцов. Охладить на воздухе.

6. Определить твердость (НRС) сталей после охлаждения.

7. Результаты исследования занести в протокол в виде таблице 22.1.

8. Вычертить график зависимости твердости каждой марки ста­ли от температуры нагрева.

9. Сделать вывод о теплостойкости каждой из исследуемых сталей.

10. Написать отчет об исследовании в соответствии с п.п. 1-9.

 

Таблица 22.1 – Протокол испытаний

 

Марка стали Темпера- тура за- калки, °С Твердость, HRC Темпера- тура от- пуска, °С Твердость, HRC Твердость после нагрева, HRC
200 °С 500 °С 700 °С
               

Контрольные вопросы

1. На какие группы можно разделить инструментальные стали?

2. Для чего углеродистые инструментальные стали подвергают низкому от­пуску?

3. Привести примеры углеродистой, легированной и быстрорежущей сталей. Назначение сталей.

4. Что такое красностойкость?

5. Почему углеродистые и среднелегированные стали нельзя использовать для изготовления инструмента, работающего при высоких скоростях резания?

6. Для чего быстрорежущую сталь подвергают двух- или трехкратному отпуску? Какие процессы происходят при этом?

7. Для чего после закалки в масле быстрорежущую сталь рекомендуется охладить до низких температур (- 80 – -100 °С)?


Лабораторная работа 23

 

ВЛИЯНИЕ ЦЕМЕНТАЦИИ


Просмотров 389

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!