Стали и сплавы специального назначения

Территория рекламы

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.

5327652159000

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.

Штамповые стали

Инструмент, применяемый для обработки металлов давлением (штампы, пуансоны, матрицы) изготавливают из штамповых сталей.

Различают стали для штампов холодного и горячего деформирования.

Стали для штампов холодного деформирования.

Стали должны обладать высокой твердостью, износостойкостью, прочностью, вязкостью (чтобы воспринимать ударные нагрузки), сопротивлением пластическим деформациям.

Для штампов небольших размеров (до 25 мм) используют углеродистые инструментальные стали У10, У11, У12 после закалки и низкого отпуска на твердость 57…59 HRC. Это позволяет получить хорошую износостойкость и ударную вязкость.

Для более крупных изделий применяют легированные стали Х, Х9, Х6ВФ. Для повышения износостойкости инструмента после термической обработки проводят цианирование или хромирование рабочих поверхностей.

Для уменьшения брака при закалке необходимо медленное охлаждение в области температур мартенситного превращения (например, закалка из воды в масло для углеродистых сталей, ступенчатая закалка для легированных сталей).

Если штамповый инструмент испытывает ударные нагрузки, то используют стали, обладающие большей вязкостью (стали 4ХС4, 5ХНМ). Это достигается снижением содержания углерода, введением легирующих элементов и соответствующей термической обработкой. После закалки проводят высокий отпуск при температуре 480…580oС, что обеспечивает твердость 38…45 HRC.

Стали для штампов горячего деформирования

Дополнительно к общим требованиям, от сталей этой группы требуется устойчивость против образования трещин при многократном нагреве и охлаждении, окалиностойкость, высокая теплопроводность для отвода теплоты от рабочих поверхностей штампа, высокая прокаливаемость для обеспечения высокой прочности по всему сечению инструмента.

Для изготовления молотовых штампов применяют хромоникелевые среднеуглеродистые стали 5ХНМ, 5ХНВ, 4ХСМФ. Вольфрам и молибден добавляют для снижения склонности к отпускной хрупкости. После термической обработки, включающей закалку с температуры 760…820oС и отпуск при 460…540oС, сталь имеет структуру – сорбит или троостит и сорбит отпуска. Твердость 40…45 HRC.

Штампы горячего прессования работают в более тяжелых условиях. Для их изготовления применяются стали повышенной теплостойкости. Сталь 3Х2В8Ф сохраняет теплостойкость до 650oС, но наличие карбидов вольфрама снижает вязкость. Сталь 4Х5В2ФС имеет высокую вязкость. Повышенное содержание хрома и кремния значительно увеличивает окалиностойкость стали.

← 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:

Кримінологія

Кримінологія являє собою комплексну науку про закономірності злочинності та її окремі прояви, про особу злочинця, причини й умови, що породжують та обумовлюють злочинність і окремі злочинні посягання, а також про форми і методи соціального і нормативного впливу на них з метою контролю за цими негативними явищами.

История образования и педагогической мысли как область научного знания

Тест по теме: «История образования и педагогической мысли как область научного знания».

Вивченню лексики сфери мода (fashion) і її репрезентації в англомовній картині світу.

Курсова робота. Мета роботи полягає у виявленні, класифікації і описі лексико – семантичних засобів, які пов’язані зі сферою мода. Предмет дослідження: англійська лексика моди в сучасній англомовній картині світу.

Теория организации

Теория организации Природа и сущность. Государственные и муниципальные организации. Внутренняя и внешняя среда организации. Сущность теории организации. Тенденции развития теории организации в России. Формирование уровней иерархии в организации. Формулировка закона единства анализа и синтеза.

Решение элементов математической статистики