Сталь. Чугун

Территория рекламы

Основными сплавами железа являются его сплавы с углеродом - стали и чугуны.

Сплавы с концентрацией С< 2,14 % называются сталями, а сплавы с концентрацией С >2,14 % - чугунами. В результате различного содержания углерода в сплаве образуется разная структура, что определяет различие в механических и физико-химических свойствах сплавов, а следовательно, и в их назначении.

Стали для режущего инструмента

Инструментальная сталь должна обладать высокой твердостью, износостойкостью, достаточной прочностью и вязкостью (для инструментов ударного действия).

Режущие кромки могут нагреваться до температуры 500…900oС, поэтому важным свойством является теплостойкость, т. е., cпособность сохранять высокую твердость и режущую способность при продолжительном нагреве (красностойкость).

Стали для измерительных инструментов

Основными требованиями, предъявляемыми к сталям, из которых изготавливаются измерительные инструменты, являются высокая твердость и износоустойчивость, стабильность в размерах в течение длительного времени. Последнее требование обеспечивается минимальным температурным коэффициентом линейного расширения и сведением к минимуму структурных превращений во времени.

Для изготовления измерительных инструментов применяются:

высокоуглеродистые инструментальные стали, легированные и углеродистые (стали У12, Х, Х9, ХГ), после закалки и стабилизирующего низкотемпературного (120…170 oС ) отпуска в течение 10…30 ч. До отпуска желательно провести обработку холодом. Получают твердость 62…67 HRC;

малоуглеродистые стали (сталь 15, 20) после цементации изакалки с низким отпуском;

нитралои (сталь 38ХМЮА) после азотирования на высокую твердость

Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ 1435).

Содержат 0,65…1,35% углерода.

Стали У7…У13А – обладают высокой твердостью, хорошо шлифуются, дешевы и недефицитны.

Из сталей марок У7, У8А изготавливают инструмент для работы по дереву и инструмент ударного действия, когда требуется повышенная вязкость – пуансоны, зубила, штампы, молотки.

Стали марок У9…У12 обладают более высокой твердостью и износостойкостью – используются для изготовления сверл, метчиков, фрез.

Сталь У13 обладает максимальной твердостью, используется для изготовления напильников, граверного инструмента.

Для снижения твердости и создания благоприятной структуры, все инструментальные стали до изготовления инструмента подвергают отжигу.

Для заэвтектоидных сталей проводят сфероидизирующий отжиг, в результате которого цементит вторичный приобретает зернистую форму. Регулируя скорость охлаждения можно получить любой размер зерен.

Окончательная термическая обработка – закалка с последующим отпуском.

Закалку для доэвтектоидных сталей проводят полную, а для заэвтектоидных – неполную. Структура закаленных сталей или мартенсит, или мартенсит и карбиды.

Температура отпуска выбирается в зависимости от твердости, необходимой для инструмента.

Для инструментов ударного действия, требующих повышенной вязкости, из сталей У7, У8 отпуск проводят при температуре 280…300oС, что обеспечивает твердость HRC 56…58.

Для напильников, метчиков, плашек отпуск проводят при температуре 150…200oС, при этом обеспечивается получение максимальной твердости — НRC 62…64.

Основными недостатками углеродистых инструментальных сталей является их невысокая прокаливаемость (5…10 мм), низкая теплостойкость (до 200oС), то есть инструменты могут работать только при невысоких скоростях резания.

Легированные инструментальные стали

Содержат 0,9…1,4 % углерода. В качестве легирующих элементов содержат хром, вольфрам, ванадий, марганец, кремний и другие. Общее содержание легирующих элементов до 5%.

Высокая твердость и износостойкость в основном определяются высоким содержанием углерода. Легирование используется для повышения закаливаемости и прокаливаемости, сохранения мелкого зерна, повыщения прочности и вязкости.

Термическая обработка включает закалку и отпуск.

Проводят закалку с температуры 800…850oС в масло или ступенчатую закалку, что уменьшает возможность коробления и образования закалочных трещин.

Отпуск проводят низкотемпературный, при температуре 150…200oС, что обеспечивает твердость HRC 61…66. Иногда, для увеличения вязкости, температуру отпуска увеличивают до 300oС, но при этом наблюдается снижение твердости HRC 55…60.

Для деревообрабатывающего инструмента из сталей 6ХС и 9ХФ рекомендуется изотермическая закалка, значительно улучшающая вязкость.

Повышенное содержание кремния (сталь 9ХС) способствует увеличению прокаливаемости до 40 мм и повышению устойчивости мартенсита при отпуске. Недостатками сталей, содержащих кремний, являются чувствительность их к обезуглероживанию при термообработке, плохая обрабатываемость резанием и деформированием из-за упрочнения феррита кремнием.

Повышенное содержание марганца (стали ХВГ, 9ХВСГ) способствует увеличению количества остаточного аустенита, что уменьшает деформацию инструмента при закалке. Это особенно важно для инструмента, имеющего большую длину при малом диаметре, например, протяжек.

Хром увеличивает прокаливаемость и твердость после закалки.

Стали используются для изготовления инструмента и ударного, и режущего.

“Алмазная ” сталь ХВ5 содержит 5% вольфрама. Благодаря присутствию вольфрама, в термически обработанном состоянии имеет избыточную мелкодисперсную карбидную фазу. Твердость составляет HRC 65…67. Cталь используется для изготовления инструмента, сохраняющего длительное время острую режущую кромку и высокую размерную точность (развертки, фасонные резцы, граверный инструмент).

Быстрорежущие стали

Стали получили свое название за свойства. В следствии высокой теплостойкости (550…650oС), изготовленные из них инструменты могут работать с достаточно высокими скоростями резания.

Стали содержат 0,7…1,5 % углерода, до 18 % основного легирующего элемента – вольфрама, до 5 % хрома и молибдена, до 10 % кобальта

Добавление ванадия повышает износостойкость инструмента, но ухудшает щлифуемость. Кобальт повышает теплостойкость до 650oС и вторичную твердость HRC 67…70.

Микроструктура быстрорежущей стали в литом состоянии имеет эвтектическую структурную составляющую. Для получения оптимальных свойств инструментов из быстрорежущей стали необходимо по возможности устранить структурную неоднородность стали – карбидную ликвацию. Для этого слитки из быстрорежущей стали подвергаются интенсивной пластической деформации (ковке). При этом происходит дробление карбидов эвтектики и достигается более однородное распределение карбидов по сечению заготовки.

Затем проводят отхиг стали при температуре 860…900oС. Структура отожженной быстрорежущей стали – мелкозернистый (сорбитообразный) перлит и карбиды, мелкие эвтектоидные и более крупные первичные. Количество карбидов около 25 %. Сталь с такой структурой хорошо обрабатывается резанием. Подавляющее количество легирующих элементов находятся в карбидной фазе. Для получения оптимальных свойств стали в готовом инструменте необходимо при термической обработке обеспечить максимальное насыщение мартенсита легирующими элементами. При закалке быстрорежущие стали требуют нагрева до очень высоких температур, около 1280oС. Нагрев осуществляют в хорошо раскисленных соляных ваннах BaCl2/, что улучшает равномерность прогрева и снижает возможность обезуглероживания поверхности. Для снижения термических фазовых напряжений нагрев осуществляют ступенчато: замедляют нагрев при температурах 600…650oС и при 850…900oС. График режима термической обработки быстрорежущей стали представлен на рис. 19.1.

left-1778000

Рис.19.1. График режима термической обработки быстрорежущей стали

Охлаждение от закалочной температуры производится в масле. Структура стали после закалки состоит из легированного, очень тонкодисперсного мартенсита, значительного количества (30…40 %) остаточного аустенита и карбидов вольфрама. Твердость составляет 60…62 HRC. Наличие аустенита остаточного в структуре закаленной стали ухудшает режущие свойства.

Для максимального удаления аустенита остаточного проводят трехкратный отпуск при температуре 560oС. При нагреве под отпуск выше 400oС наблюдается увеличение твердости. Это объясняется тем, что из легированного остаточного аустенита выделяются легированные карбиды. Аустенит при охлаждении от температуры отпуска превращается в мартенсит отпуска, что вызывает прирост твердости. Увеличению твердости содействуют и выделившиеся при температуре отпуска мелкодисперсные карбиды легирующих элементов. Максимальная твердость достигается при температуре отпуска 560oС.

После однократного отпуска количество аустенита остаточного снижается до 10%. Чтобы уменьшить его количество до минимума, необходим трехкратный отпуск.

Твердость стали после отпуска составляет 64…65 HRC. Структура стали после термообработки состоит из мартенсита отпуска и карбидов.

При термической обработке быстрорежущих сталей применяют обработку холодом. После закалки сталь охлаждают до температуры — 80 … — 100oС, после этого проводят однократный отпуск при температуре 560oС для снятия напряжений.

Иногда для повышения износостойкости быстрорежущих сталей применяют низкотемпературное цианирование.

Основными видами режущих инструментов из быстрорежущей стали являются резцы, сверла, долбяки, протяжки, метчики машинные, ножи для резки бумаги. Часто из быстрорежущей стали изготавливают только рабочую часть инструмента.

Чугун отличается от стали: по составу – более высокое содержание углерода и примесей; по технологическим свойствам – более высокие литейные свойства, малая способность к пластической деформации, почти не используется в сварных конструкциях.

В зависимости от состояния углерода в чугуне различают:

белый чугун – углерод в связанном состоянии в виде цементита, в изломе имеет белый цвет и металлический блеск;

серый чугун – весь углерод или большая часть находится в свободном состоянии в виде графита, а в связанном состоянии находится не более 0,8 % углерода. Из-за большого количества графита его излом имеет серый цвет;

половинчатый – часть углерода находится в свободном состоянии в форме графита, но не менее 2 % углерода находится в форме цементита. Мало используется в технике.

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Скачать

Matved1-25.docx

Matved1-25.docx
Размер: 4.8 Мб

Бесплатно Скачать

Пожаловаться на материал

Свойства металлов, их классификация. Термическая обработка. Классификация металлорежущих станков (фрезерных, токарных, сверлильных). Процес прокатки. Производство чугуна, стали, сплавов. Цветные металлы. Сплавы. Медь, титан. Процессы получения чугуна, стали. Порошковая металлургия. Обработка металлов давлением (ковка, штамповка, прокат, прессование). Сварка. Пайка. Литье. Маркировка металлов. Пластмассы.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Эта тема принадлежит разделу:

Материаловедение

Свойства металлов, их классификация. Термическая обработка. Классификация металлорежущих станков (фрезерных, токарных, сверлильных). Процес прокатки. Производство чугуна, стали, сплавов. Цветные металлы. Сплавы. Медь, титан. Процессы получения чугуна, стали. Порошковая металлургия. Обработка металлов давлением (ковка, штамповка, прокат, прессование). Сварка. Пайка. Литье. Маркировка металлов. Пластмассы.

К данному материалу относятся разделы:

Механические, физические, химические и технологические свойства металлов

Классификация чугунов

Классификация сверлильных станков, их характеристика

Физические свойства металлов

Виды термической обработки: отжиг, закалка и отпуск

Классификация фрезерных станков, их характеристика. Общий вид универсального, горизонтального (или вертикального) фрезерного станка, его основные узлы и их назначение

Сущность процесса прокатки. Устройство прокатных станов. Продукция прокатного производства

Химико-термическая обработка металлов

Классификация токарных станков, их характеристика. Общий вид универсального токарно-винторезного станка (например, 16К20), его основные узлы и их назначение

Технологические свойства. Химические свойства металлов

Производство чугуна

Типы резцов. Способы закрепления деталей, приспособления для токарных работ

Теория сплавов

Алюминий и его сплавы

Основные типы фрез. Геометрические параметры режущей части

Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов

Медь и се сплавы

Автоматическая сварка под флюсом. Сущность способа, оборудование, сварочные материалы и флюсы. Принцип работы сварочных автоматов. Технология сварки под флюсом

Основные физико-химические процессы получения чугуна в современных доменных печах

Сплавы других цветных металлов

Литье под давлением

Продукты доменного производства и их применения

Металлокерамика, или порошковая металлургия

Сущность ковки. Основные операции

Производство стали

Специальные виды сварки давлением: диффузионная, холодная, сварка взрывом, грением и т.п. Их сущность, область применения. Техника безопасности

Контроль качества сварных и паяных соединений

Производство стали в электропечах

Конструкционные порошковые материалы

Сущность процессов волочения сплошных и полых профилей. Оборудование

Производство магния

Сталь. Чугун

Прессование. Исходные заготовки и готовая продукция

Производство меди и титана

Классификация сталей

Сущность и схемы процесса пайки. Виды присадочного материала, маркировка. Технология пайки. Область применения

Основные теории термической обработки стали

Маркировка сталей

Сущность горячей объемной штамповки

Что называют металлургическим производством? Структура металлургического производства и его продукция?

Неметаллические материалы

Сварочные материалы, их классификация по назначению, маркировка. Технологические режимы сварки, техника сварки. Прогрессивные методы сварки. Дуговая резка. Область применения

Общие сведения о металлах

Влияние примесей

Характеристика способов обработки деталей на протяжных, строгальных и долбежных станках. Конструкция применяемых инструментов

Цветные металлы и сплавы

Классификация и маркировка сталей

Характеристика, классификация и маркировка абразивных кругов

Достоинства и недостатки легированных сталей

Свойства, состав и классификация пластмасс

Штамповка в открытых и закрытых штампах

Классификация легированных сталей

Композиционные материалы

Сущность процессов сварки давлением. Электроконтактная сварка: стыковая, точечная, шовная, конденсаторная. Оборудование, техника сварки

Стали и сплавы специального назначения

Какие существуют методы получения изделий из порошков?

Классификация способов сварки

Общая технологическая схема изготовления отливок

Ручная дуговая сварка

Абразивная обработка

Изготовление отливок в песчано-глинистых и оболочковых формах

Виды электродуговой сварки плавлением. сущность процессов. Электрическая сварочная дуга и ее свойства. Источники питания для дуговой сварки, требования к ним и их характеристики

Понятие о пластической деформации

Литье по выплавляемым моделям

Основные узлы шлифовальных станков

Строение реальных металлов

Центробежное литье

Сверла

Технология обработки металлов давлением

Основные дефекты сварных и паянных соединений. Дефекты формы сварочного шва (прожог, непровар и т.п.)

Основы теории сплавов

Изготовление отливок в металлических формах

Холодная и горячая деформация

Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов

Похожие материалы:

Что такое гипокауст?

Гипокауст (лат. hypocaustum, от греч. hypó — под, внизу, нижний и kaustós — горячий, раскалѐнный, подогретый) — наиболее распространѐнный тип классической античной, в особенности древнеримской, отопительной системы, предназначенной для обогрева одноэтажных зданий. Тест.

Номенклатура дел — понятие, сущность и функции

Дело — это документ или совокупность документов. Функции номенклатуры дел. Виды номенклатур дел. Форма номенклатуры дел организации. Содержание номенклатуры

Терморегуляция. Ответ на тест

Економічна оцінка земель

Сутність оцінювання земель. Види економічної оцінки земель. Навести опис кожного виду. Поняття, мета, об'єкти та відмінності економічної оцінки земель. Основні показники економічної оцінки земель

Стратегии международных компаний: содержание и разработка

Интегрированные структуры в глобальной экономике. Глобализация мировой экономики влияющая на международную интеграцию предпринимательских структур. «Межфирменная интеграция»: цели, задачи, факторы. Управление формированием конкурентоспособного трудового потенциала организации с учетом динамики внутренней и внешней среды. Стратегическое управление персоналом в международной среде. Современные технологии международного управления человеческими ресурсами. Базовые и дополнительные условия контракта. Основные риски делового партнерства, которые необходимо предусмотреть при составлении контракта.