Реферат по предмету "Металлургия"

Узнать цену реферата по вашей теме


Инструментальные стали для быстрорежущего инструмента

Зарегистрировано « » 20 г. Подпись (расшифровка подписи) МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Белгородский государственный национальный исследовательский университет» ФАКУЛЬТЕТ инженерно-физический КАФЕДРА материаловедения

Тема работы: Инструментальные стали для режущего инструмента Курсовая работа студента 3 курса инженерно-физического факультета дневного отделения 190805 группы Новоселова Евгения Эдуардовича Проверила: проф д.ф м.н. Кайбышев Р.О. БЕЛГОРОД, 2011  Введение. 3 Основные свойства инструментальных сталей. 4 Термическая обработка.

5 Список литературы. 10 Приложение. 11 Введение. По назначению инструменты делятся на формообразующие и измерительные. Формообразующие инструменты подразделяются на режущие (резцы, фрезы, сверла, развертки), давящие (штампы, накатки) и ударные (зубила, пробойники). В свою очередь различают штампы холодного и горячего деформирования металлов («холодные» и «горячие» штампы). Режущие инструменты, работающие в условиях больших нагрузок, высоких температур и трения, должны

удовлетворять ряду особых эксплуатационных требований: твердость материала режущей части инструмента должна значительно превышать твердость материала заготовки, высокая прочность обеспечивает сопротивляемость инструмента деформациям в процессе резания, а достаточная вязкость материала инструмента позволяет ему воспринимать ударные динамические нагрузки, возникающие при обработке заготовок. Поскольку в процессе резания механическая энергия превращается в тепловую, режущая кромка инструмента

нагревается до высоких температур. Условия работы измерительного инструмента приближаются к условиям работы режущего инструмента при легких режимах резания, различие состоит лишь в значительно меньших удельных давлениях на рабочие поверхности. Для разных видов инструмента применяют инструментальные стали разного типа. Инструментальными сталями называют углеродистые и легированные стали, обладающие высокой твердостью, прочностью, износостойкостью, применяемые для изготовления режущих, измерительных инструментов

и штампов. Основные свойства инструментальных сталей. Одной из главных характеристик инструментальных сталей является теплостойкость (или красностойкость), то есть устойчивость против отпуска при нагреве инструмента в процессе работы. Различают инструментальные стали, не обладающие теплостойкостью (углеродистые и легированные стали, содержащие до 3 – 4 % легирующих элементов), полутеплостойкие (содержащие свыше 0,6 – 0,7 %C и 4 – 3

%Cr) и теплостойкие (высоколегированные стали ледебуритного класса, содержащие Cr, W, V, Mo, Co), получившие название быстрорежущих. Основным элементом, определяющим высокую износостойкость инструментальных сталей, является углерод, так как твердость, а следовательно и износостойкость инструмента после термообработки зависит от содержания углерода в мартенсите. Наличие легирующих элементов в значительной степени влияет на прокаливаемость

стали, а также увеличивает стабильность мартенсита при нагреве закаленной стали. Углеродистые инструментальные стали (У7, У8Г, У12А, У8ГА) маркируют буквой У (углеродистая): следующая за ней цифра – средняя массовая доля углерода в десятых доля процента, буква Г говорит о повышенном содержании марганца в данной стали, А – высококачественная, т.е. более чистая по сере и фосфору сталь.

Рис. 1. Схема микроструктуры углеродистых инструментальных сталей а) Сталь У8 после отжига – перлит зернистый б) Сталь У8 после закалки и низкого отпуска – мартенсит отпуска в) Сталь У12 после отжига – перлит зернистый + цементит вторичный г) СтальУ12 после закалки и низкого отпуска – мартенсит отпуска +цементит вторичный Доэвтэктоидные и эвтектоидные инструментальные стали в исходном (отожженном) состоянии имеют структуру

зернистого перлита (рис. 1). В структуре заэвтектоидных сталей дополнительно присутствует вторичный цементит. Стали с такой структурой имеют низкую твердость и хорошо обрабатываются резанием. Термическая обработка. Температура закалки у доэвтектоидных сталей должна быть выше верхней критической точки Ас3 (t = Ас3 + 20 – 40), ºС, а у эвтектоидных и заэвтектоидных выше нижней критической точки Ас1 (t = Ас1 + 20 – 40), ºС, чтобы в результате закалки сталь получила мартенситную структуру.

У заэвтэктоидных сталей при этом сохраняется вторичный цементит. Закалку проводят в воде или в водных растворах солей. После закалки инструментальные углеродистые стали подвергаются низкому отпуску при 150 – 170 ºС (рис. 2), снимающего значительную часть закалочных напряжений при сохранении высокой твердости. Формируется структура мартенсит отпуска. У заэвтектоидных инструментальных сталей в структуре дополнительно

присутствует вторичный цементит (рис. 1). Поскольку углеродистые стали обладают низкой прокаливаемостью, из них изготовляют в основном инструмент небольшой толщины (напильники, ножовочные полотна, хирургический инструмент). Рис. 2. График термической обработки заэвтектоидной инструментальной стали. Углеродистые стали можно использовать в качестве режущего инструмента только для резания материалов с низкой твердостью и с малой скоростью резания, так как при нагреве выше 190 – 200 ºС их твердость

резко снижается. Легированная инструментальная сталь (X, 9X, 9XC, 6XBГ) производится в основном высококачественной, поэтому буква А в конце марки не ставится. Цифра в начале марки показывает среднюю массовую долю углерода в десятых долях процента. Если содержание углерода около 1 %, то цифра обычно отсутствует. Буквы означают легирующие элементы: А (внутри марки) – азот,

В – вольфрам, Г – марганец, К – кобальт, М – молибден, Н – никель, С – кремний, Т – титан, Ф – ванадий, Х – хром. Цифры, стоящие после букв, показывают среднюю массовую долю легирующего элемента в целых процентах. Отсутствие цифры после буквы означает, что содержание этого легирующего элемента находится в пределах от 0,1 до 1 %. Легированные инструментальные стали подобно углеродистым не обладают теплостойкостью

и пригодны только для резания относительно мягких материалов с небольшой скоростью. Их используют для инструмента, не подвергаемого в работе нагреву свыше 200 – 250 ºС. Легированные стали обладают большей прокаливаемостью, чем углеродистые. Низколегированные стали (11Х, 13Х) рекомендуются для инструментов диаметром до 15 мм, а стали повышенной прокаливаемостью (9ХС, ХВСГ) имеют большую теплостойкость (250 – 280) ºС, хорошие режущие свойства

и сравнительно мало деформируются при закалке. Их используют для изготовления инструментов диаметром 60 – 80 мм. Окончательная термическая обработка легированных сталей состоит из неполной закалки и низкого отпуска, подобно углеродистым (рис. 2). При неполной закалке изделие нагревают до t = Ас1 + (30 – 50) ºС, выдерживают и быстро охлаждают в масле или горячих средах, что уменьшает их коробление по сравнению с углеродистыми, охлаждаемыми в воде.

Низкий отпуск проводят при температуре 150 – 180 ºС. Структура инструментальных легированных сталей после окончательной термической обработки состоит из отпущенного легированного мартенсита и легированного зернистого цементита, т.е. она качественно подобна структуре углеродистой заэвтектоидной инструментальной стали после аналогичной термообработки (рис. 1). Быстрорежущая сталь маркируется буквой Р, а следующая за ней цифра указывает среднюю массовую долю

главного легирующего элемента быстрорежущей стали – вольфрама (Р18, Р6М5, Р10К5Ф5). Среднее содержание других легирующих элементов обозначается цифрой после соответствующей буквы. Среднее содержание хрома в большинстве быстрорежущих сталей составляет 4 % и поэтому в обозначении марки стали не указывается. Кроме того, не указывается содержание молибдена до 1 % по массе и ванадия, если его содержание меньше, чем молибдена. Красностойкость в инструментальных сталях выражается способностью

противостоять распаду мартенсита при высоких температурах. Красностойкость достигается за счет уменьшение термодинамической активности углерода. Чтобы получить красностойкость, нужно подавить диффузию углерода. А это достигается за счет введения карбидообразующих элементов. Основными элементами стали, обеспечивающими высокую красностойкость, являются

W, Mo, V. Карбидообразующие элементы образуют в стали специальные карбиды: Me6C на основе W и Мо, МеС на основе V и Ме23С6 на основе Сr. Быстрорежущие стали относятся к карбидному (ледебуритному) классу. Их фазовый состав в отожженном состоянии представляет собой легированный феррит и карбиды Cr7C3, Fe3W3C6, VC, в которых также растворен ванадий.

В феррите растворена большая часть хрома: почти весь вольфрам, молибден и ванадий находятся в карбидах. Количество карбидной фазы в быстрорежущих сталях достигает 22 – 30 %. Рис. 3. Схема микроструктуы быстрорежущих сталей. а) Литая и отожженная – сорбитообразный перлит + карбиды + ледебуритная эвтектика б) Горячедеформированная и отожженная – сорбитообразный перлит + карбиды в)

Закаленная – мартенсит закалки + аустенит остаточный + карбиды г) Отпущенная – мартенсит отпуска + карбиды. В структуре литой бысторежущей стали присутствует сложная эвтектика, напоминающая ледебурит. В результате горячей механической обработки (ковки) сетка ледебуритной эвтектики дробится (рис. 3). Для снижения твердости, улучшения обработки резанием и подготовки структуры стали к закалке после ковки быстрорежущую сталь подвергают отжигу при 800 – 860 ºС.

Для придания теплостойкости стали инструменты подвергают закалке и многократному отпуску (рис. 4). Рис. 4. График термической обработки быстрорежущей стали. Режимы термической обработки инструментальных сталей приведены в табл. 1, 2, 3 в приложении. Температура закалки быстрорежущей стали принимают в интервале 1200 – 1290 ºС. Высокие температуры закалки необходимы для более полного растворения карбидов и получения при

нагреве аустенита, высоколегированного хромом, вольфрамом, молибденом и ванадием. Это обеспечивает получение после закалки мартенсита, обладающего высокой теплостойкостью. Однако даже при очень высоком нагреве растворяется только часть карбидов, примерно 30 – 60 % от имеющихся у различных марок быстрорежущих сталей. Высоколегированный аустенит, полученный при нагреве под закалку, обладает большой устойчивостью, поэтому быстрорежущие стали имеют малую критическую скорость охлаждения

(закалки) и могут закаливаться на воздухе. Однако на практике в качестве охлаждающей среды применяется масло. Структура быстрорежущей стали после закалки представляет высоколегированный мартенсит, содержащий 0,3 – 0,4 %С, нерастворенные избыточные карбиды и высоколегированный остаточный аустенит, составляющий 25 – 35 %. Поскольку остаточный аустенит понижает режущие свойства стали, его присутствие в готовом инструменте недопустимо. После закалки следует отпуск при 550 – 570 ºС, вызывающий превращение остаточного

легированного аустенита в легированный мартенсит и дисперсионное твердение в результате частичного распада мартенсита и выделения карбидов (рис. 3), что сопровождается увеличением твердости. Чтобы весь остаточный аустенит перевести в мартенсит и произошел отпуск вновь образовавшегося мартенсита, применяют многократный (чаще трехкратный) отпуск при 550 – 570 ºС. Список литературы. 1. И. И. Новиков Теория термической обработки металлов,

М.: Металлургия, 1974 г 397 ст. 2. М. И. Гольдштейн Специальные стали, М.: Металлургия, 1985 г 401 ст. 3. В.С. Золоторевский Механические свойства металлов М.: Металлургия, 1983 г 352 ст. 4. Лахтин Ю.М Леонтьева В.П. Материаловедение, М.: Машиностроение, 1990 г 528 ст.

5. http://www.mtomd.info/archives/1171 Приложение. Таблица 1 Режим термической обработки инструментальных углеродистых сталей Марка стали Отжиг Закалка Отпуск Темпе ратура, °С Твердость НВ Температура, °С Среда охлаждения Температура, °С Твердость НRС У7 690 – 710 187 800 – 820 Вода 150 – 160 62

У8 690 – 710 187 780 – 800 Вода 150 – 160 62 У10 750 – 770 197 770 – 810 Вода 150 – 160 63 У11 750 – 770 207 770 – 800 Вода 150 – 160 63 У13 750 – 770 217 760 – 790 Вода 150 – 160 63 Таблица 2 Режимы термической обработки инструментальных легированных сталей Марка стали Отжиг Закалка Отпуск Температура,°С Твердость

HB Температура,°С Среда охл. Температура,°С Твердость HB X 770 – 790 225 –207 830 –860 Масло 180 – 200 66 – 59 9XC 790 – 810 255 – 207 820 – 860 Масло 140 – 160 60 – 62 XГСВФ 790 – 810 228 – 196 820 –850 Масло 140 – 160 61 – 63 ХГ 780 – 800 241 – 197 800 – 830 Масло 150 – 200 61 – 62 ХВГ 770 – 790 255 –207 820 – 840

Масло 160 – 180 62 – 63 ХВСГ 790 – 810 229 –197 840 – 860 Масло 160 – 180 62 – 63 ХСВФ 830 – 850 228 –187 840 – 860 Масло 170 – 180 61 – 63 3Х2В8Ф 1140 – 1160 255 – 207 1120 – 1160 Масло 550 – 560 45 – 51 4Х8В2 750 – 780 255 – 207 1120 – 1140 Масло 550 – 560 49 – 51 Таблица 3 Режимы термической обработки быстрорежущих сталей

Марка стали Отжиг Закалка Отпуск Тем-ра ºС Твердость НВ Тем-ра ºС Среда охл. Тем-ра ºС Твердость НВ Р18 830 – 850 207 – 255 1260 – 1300 Масло, соли 550 – 570 64 – 65 Р10К5Ф5 840 – 860 285 1220 – 1240 Масло, соли 575 – 585 65 – 67 Р9К5 840 – 860 269 1220 – 1240 Масло, соли 555 – 565 65 – 67

Р6М3 830 – 850 207 – 235 1210 – 1230 Масло, соли 555 – 565 65 – 66 Р18Ф2К8М 850 – 870 263 – 277 1220 – 1260 Масло, соли 560 – 570 67 – 68 Р9Ф5 840 – 860 269 1240 – 1260 Масло, соли 575 – 585 65 – 67 Р14Ф4 850 – 860 269 1240 – 1260 Масло, соли 575 – 585 67 – 68 Р18Ф2 840 – 860 269 1260 – 1380 Масло, соли 575 – 585 67 – 68



Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Доработать Узнать цену написания по вашей теме
Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Проектирование круглосуточной оптико-телевизионной системы
Реферат Проектировка цифровой АТС
Реферат Проект строительства линейных сооружение районной АТС
Реферат Рассчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на полевых транзисторах
Реферат Рассчет корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на биполярных транзисторах
Реферат Расчёт и проектирование вторичного источника питания
Реферат Расчет и проектирование динистора
Реферат Радиолокационное устройство предупреждения аварийных ситуаций при движении по трассе
Реферат Разработка стереовидеокамеры
Реферат Расчет радиопри много устройства
Реферат Расчёт генератора шума
Реферат Расч т основных метрологических величин
Реферат Samesex Marriages Essay Research Paper Legalization of
Реферат Разработка электронного функционального устройства реализующего передаточную функцию
Реферат Разработка аналоговой системы автоматического управления следящим электроприводом