![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
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 нагрева 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 Р18. 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 ив 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 подвергает высокому отпуску на зернистый сорбит.
|