| |||||
МЕНЮ
| Выбор термообработки для метчиков и плашек изготовленных из стали У10Выбор термообработки для метчиков и плашек изготовленных из стали У10ВВЕДЕНИЕ . Метчик - инструмент для нарезания внутренней резьбы - цилиндрический валик с режущими кромками на конце . Различают ручные и машинные метчики . Плашка (круглая нарезная) - инструмент для нарезания (накатывания)
наружной резьбы вручную или на станках . Нарезные плашки бывают круглые В зависимости от области применения , метчики и плашки
изготавливают из инструментальной углеродистой и быстрорежущей стали . Метчики и плашки ручные применяют для нарезания внутренней и внешней резьбы вручную , поэтому принимаем скорость резания незначительно малой . При малых скоростях резания не происходит перегрев режущего инструмента , что очень существенно при выборе марки стали . Требования , предъявляемые к материалам изделий : высокая твёрдость , износостойкость, прочность . Для изготовления вышеперечисленных изделий предлагается сталь У10 Общие сведения об инструментальных сталях Инструментальными называются углеродистые и легированные стали высокой твёрдости ( примерно 60-65 HRc ) в режущей кромке , значительно повышающей твёрдость обрабатываемого материла , а так же высокой прочностью при некоторой вязкости для предупреждения поломки инструмента в процессе работы и износостойкостью , необходимой для сохранения размеров и формы режущей кромки при резании . Именно благодаря этим свойствам , стали этого класса используются при изготовления различного инструмента . Чаще всего инструментальные - это заэвтектоидные или ледебуритные стали , со структурой после закалки и низкого отпуска - мартенсит и избыточные карбиды . Все инструментальные стали подразделяются на три группы : Одной из важнейших характеристик инструментальных сталей является
прокаливаемость . Из всех инструментальных сталей высокой
прокаливаемостью обладают только высоколегированные теплостойкие и
полутеплостойкие стали . Инструментальные стали , которые не обладают
теплостойкостью , делят на две группы : Маркируются инструментальные углеродистые стали буквой “У” , следующая за буквой цифра обозначает среднее содержание углерода в десятых долях процента . Сталь У10 . Характеристики , структура , термообработка . Предложенная для изготовления метчиков и плашек сталь У10 относится к углеродистым сталям небольшой прокаливаемости , необладающим теплостойкостью . Углеродистые инструментальные стали этого класса имеют небольшую прокаливаемость вследствие неустойчивости переохлаждённого аустенита . Именно поэтому эти стали применяют для изготовления инструментов небольших размеров . Углеродистые стали можно использовать в качестве режущего инструмента , только тогда , когда процесс резанья происходит при малых скоростях . Это обусловлено тем , что их высокая твёрдость сильно снижается при нагреве выше температуры 190-200(С . Углеродистые стали в исходном состоянии имеют структуру зернистого перлита, при этом твёрдость их не превышает 170-180 НВ . В этом состоянии углеродистые стали легко обрабатываются резанием . Температура закалки углеродистой стали должна быть чуть выше точки Ас1 - 760-780(С , но ниже , чем Аст(для того , чтобы в результате закалки получить мартенситную структуру и сохранить мелкозернистую нерастворённую структуру вторичного цементита[2] . Нетеплостойкие стали высокой твёрдости : Закалка и отпуск У10 . По данным Лахтина Ю. М. “Металловедение” , мелкий инструмент , такой , например , каким являются метчики и плашки , из стали У10 закаливают в воде или в водных растворах солей , а охлаждают в горячих средах , то есть применяется ступенчатая закалка . Отпуск проводят при 150-170(С для сохранения высокой твёрдости ( Общие сведения о ступенчатой закалке: При ступенчатой закалке изделие охлаждают в закалочной среде ,
температура которой выше , чем мартенситная точка данной стали . При термической обработке углеродистых инструментальных сталей По данным Гуляева А. П. “Термическая обработка стали” принимаем
для стали У10 : ступенчатая закалка в соляной ванне с температурой 160- Значения закалки , нагрева и отпуска для изделий из стали У10 : Твёрдость изделия до и после закалки . Структуры стали .
В исходном (отожженном) состоянии сталь У10 имеет структуру
зернистого перлита ( Fe(+Fe3C ). При нагреве её до температуры 760-780(С
получаем структуру аустенита и цементита первичного ( Fe(+Fe3C ) . - атом углерода . - атом железа .
с а а с/a При переохлаждении аустенита Г. Ц. К. решётка становится
неустойчивой . Несмотря на то , что скорость диффузии при низких
температурах мала , происходит
обратное перестроение кристаллической решётки без выделения углерода При малых температурах скорость диффузии мала , следовательно превращение идёт очень быстро . Атом углерода не может выйти из кристаллической решётки и вытягивает её в объёмноцентрированную . Fe((C) Fe((C) ( Ау Так как процесс бездиффузионный , концентрация углерода в мартенсите будет такая же , как и в аустените . Процесс кинетикоматренситного превращения протекает не до конца. Рис. 2 Аат Аост. На температуру начала и конца мартенситного превращения влияет состав стали , в частности содержание углерода. Мн 20(С Мк T,(C Рис. 3 C увеличением концентрации углерода температура начала мартенситного превращения понижается , а температура конца мартенситного превращения при концентрации углерода более 0,4 % переходит в Мн область отрицательных температур . 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 %C Мк Бездиффузионное мартенситное превращение. A1 - 727(C (m - температура у изгиба С-образной кривой tm - время Vкр. lg(() Типичным в кинетикомартенситном превращении является следующее : Рис. 5 Зерно аустенита : 1. до нагрева , 2. после нагрева. 1. А 2.) М + А Игла мартенсита сжимает зёрна аустенита . Тетрагональность мартенсита объясняется наличием в кристаллической решётке углерода , она прямопропорциональна содержанию углерода . При выбранном режиме закалки ( нагрев до 760(С с последующим
ступенчатым охлаждением ( 160(С ) в соляной ванне KOH+NaOH+H2O(3-5 %) )
получаем структуру мартенсит закалки + аустенит остаточный + карбиды * Прим.: при данном режиме закалки значительно увеличивается твёрдость и
прочность изделия в результате изменения структуры материала ( стали У10 Необходимо добавить так же , что при нагреве под закалку на 760(С
и выше в изделиях из стали У10 появляются трещины при закалке в воде . T, (C 840 810 780 750 HRc Рис. 6 65 60 55 80 70 60 50 Твёрдость , HRc Образцы с трещинами , % Ещё один плюс в пользу ступенчатой закалки в водном растворе солей Общие сведения о процессах , происходящих при отпуске стали У10. В закалённой стали тетрагональность мартенсита и внутренние напряжения создают значительную хрупкость , поэтому после закалки необходимо применить отпуск. Операция отпуска заключается в нагреве закалённой стали ниже точки Отпуск делится на три вида : После закалки имеем структуру М + Аост. . После отпуска получаем структуру с наибольшим удельным объёмом мартенсита и наименьшим удельным объёмом аустенита остаточного . Очевидно , что в результате изменения удельного объёма ведёт к удлинению образца . Нагрев способствует выделению углерода из исходной структуры в виде карбидной фазы Fe2C - (-карбида , имеющего гексагональную кристаллическую решётку . Вследствие этого концентрация углерода в начальной структуре начинает уменьшаться , а степень тетрагональности стремиться к единице . (-карбид - это гетерогенная смесь Fe( и необособившихся частиц карбидов . Всё это вместе составляет когерентно связанную кристаллическую решётку . Для метчиков из стали У10 выбираем отпуск при 180(С с последующим
охлаждением в воде - низкий отпуск (Лахтин Ю. М. “Материаловедение”). При нагреве до 200(С происходит первое превращение при отпуске - мартенсит закалочный превращается в мартенсит отпущенный . Для плашек из стали У10 картина с отпуском обстоит несколько иначе Окончательно принимаем для плашек из стали У10 низкий отпуск при ВЫВОДЫ из проделанной работы . В результате назначенной термообработки - ступенчатая закалка при Вывод : изделия из стали У10 , прошедшие термообработку , полностью соответствуют предъявляемым к ним требованиям ( высокая твёрдость , износостойкость , прочность ) . Возможная замена : сталь У9 так же относится к классу инструментальных сталей . Её состав и микроструктура схожи с составом и микроструктурой стали У10, при назначенной термообработке её твёрдость окажется равной 62 HRc , к тому же прочность и износостойкость увеличатся , образование трещин при закалке незначительно ( по сравнению со сталью У10 при предлагаемом режиме термообработки ) . Следовательно , при изготовлении метчиков и плашек для ручной резки возможна замена стали У10 на сталь У9 без потерь на качестве изделий . |Название |Матери| Режим закалки |Режим отпуска |Получ | СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . 1. Геллер Ю. А. “Материаловедение”. -----------------------
|
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|