Готовые ДЗ варианты Остальные (432А)

Посмотреть архив целиком

Задание.

При высоких скоростях резания и больших нагрузках для изготовления режущего инструмента (протяжки, фрезы, сверла, метчики и др.) применяется быстрорежущая сталь Р18.

  1. Укажите оптимальный режим термической обработки фрезы, изготовленной из этой стали, постройте график термообработки для этой стали в координатах t().

  2. Опишите структурные превращения, происходящие при термической обработке.

  3. Приведите основные сведения об этой стали: ГОСТ, химический состав, свойства, достоинства, недостатки, влияние легирующих элементов, другие марки стали такого же типа и др.

Сведения о быстрорежущей стали марки Р18.


Сталь инструментальная быстрорежущая( по ГОСТ 9373-60) предназначается для изготовления металлорежущего инструмента с большим сопротивлением изнашиванию и сохранением механических свойств в условиях повышенной температуры до 600-700оC.


Основные сведения.

ГОСТ 19265-73,другие марки:Р9,Р12,Р9Ф5,Р6М5К5,Р9М4К8,Р9К5,Р10К5Ф2 и др.

Химический состав.

Химический элемент

%

Ванадий (V)

1.00-1.40

Вольфрам (W)

17.0-18.5

Кобальт (Co), не более

0.50

Кремний (Si), не более

0.50

Марганец (Mn), не более

0.50

Молибден (Mo), не более

1.00

Никель (Ni), не более

0.40

Сера (S), не более

0.03

Углерод (C)

0.73-0.83

Фосфор (P), не более

0.03

Хром (Cr)

3.80-4.40


Механические свойства.

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска.

t отпуска, °С

B, МПа

KCU, Дж/м2

HRCэ

Закалка 12800 С, масло. Отпуск трёхкратный по 1 ч.

400

1370

23

61

500

1470

19

63

550

2350

17

66

600

2210


65


Технологические свойства.

Температура ковки: Начала 1200, конца 900. Охлаждение в колодцах при 750-800 0С.

Свариваемость: при стыковой электросварке со сталью 45 и 40Х хорошая.

Шлифуемость: повышенная (ГОСТ 19265-73).


Температура критических точек.

Критическая точка

0С

Ас1

820

Ас3

860

Аr3

770

Ar1

725


Физические свойства.

Температура испытания, 0С

20

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Модуль нормальной упругости, Е, ГПа

228

223

219

210

201

192

181




Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа

83










Плотность,pn,кг/см3

8800










Коэффициент теплопроводности Вт/(м*0С)


26

27

28

29

28

27

27



Уд. Электросопротивление (р,Ном*м)

419

472

544

627

718

815

922

1037

1152

1073


Красностойкость.

Температура, °С

Время, ч


Твердость, HRCэ


620

4

59


Основные свойства

(достоинства и недостатки):


  1. повышенная износостойкость

  2. узкий интервал закалочных температур

  3. повышенная пластичность при горячей пластической деформации

  4. пониженная шлифуемость


Назначение.

Резцы, сверла, фрезы, резьбовые фрезы, долбяки, развертки, зенкеры, метчики, протяжки для обработки конструкционных сталей с прочностью до 1000 МПа, от которых требуется сохранение режущих свойств при нагревании во время работы до 600 °С, заменитель сталь Р12.


Влияние легирующих элементов на свойства стали.


Основное свойство быстрорежущих сталей – высокая теплостойкость. Она обеспечивается введением большого количества вольфрама совместно с другими карбидообразующими элементами: молибденом, ванадием, хромом.

W и Mo в присутствии Cr связывают углерод в специальный труднокоагулируемый при отпуске карбид типа Ме6С и задерживают распад мартенсита. Выделение дисперсных карбидов, которое происходит при повышенных температурах отпуска(500-600 оC), вызывает дисперсионное твердение мартенсита( явление вторичной твердости). Особенно эффективно вторичная твёрдость и теплостойкость повышаются при введении нескольких сильных карбидообразователей, например вольфрама ( одного или совместно с молибденом) и ванадия. При отпуске ванадий, выделяясь в виде карбидов, усиливает дисперсионное твердение, а вольфрам ( молибден), сохраняясь в мартенсите, задерживает его распад . Добавление ванадия усиливает действие вольфрама и молибдена.

Увеличению теплостойкости способствует также кобальт. Он не образует карбидов, но, повышая энергию межатомных сил связи, затрудняет коагуляцию карбидов и увеличивает их дисперсность.

Основное же назначение углерода – повышенная твердость.

В результате комплексного легирования инструменты из быстрорежущих сталей сохраняют высокую твёрдость до 560-6400С и допускают в 2-4 раза более производительные режимы резания,чем инструменты из углеродистых и низколегированных сталей.


Основные свойства быстрорежущей стали марки Р18 в состоянии поставки

( первичная термическая обработка).

Температура ковки : 1200-900 оC

Температура отжига : 840-860 оC

НВ( не более) : 255

Массовая доля карбидной фазы : 28%


Первичная термическая обработка быстрорежущих сталей.


Быстрорежущие стали, к которым относится сталь марки Р18, - наиболее характерные для режущих инструментов. Они сочетают высокую теплостойкость ( 600 – 650оC в зависимости от состава и обработки ) с высокими твердостью ( до HRC 68 – 70 ), износостойкостью при повышенных температурах и повышенным сопротивлением пластической деформации. Высокие режущие свойства быстрорежущих сталей обеспечиваются легированием сильными карбидообразующими элементами ( W, Mo, V ), элементами, повышающими температуру ( α γ ) – превращения ( Со, Аl ), и применением специальной термической обработки, заключающейся в закалке с высоких температур ( 1200 - 1300 оC ) и в отпуске, вызывающем дисперсионное твердение ( первичная термическая обработка ).

Подобная термическая обработка приводит к карбидной неоднородности. Избыточные карбиды быстрорежущих сталей входят в состав эвтектики, образующейся по границам зерен аустенита и δ–феррита. Литая сталь из-за присутствия эвтектики имеет высокую хрупкость и низкую прочность.


Режимы окончательной термической обработки и свойства быстрорежущей стали марки Р18.

Температура закалки : 1270-1290 оC

Температура отпуска : 550-570 оC

HRC : 61-65

σ и : 2600-3000 Мпа


Термическая обработка быстрорежущей стали марки Р18.


Существенное улучшение структуры и прочностных свойств данных сталей достигается в ходе особой термической обработки. Рассмотрим ее на примере быстрорежущей стали марки Р18 .


Схемы термической обработки быстрорежущей стали Р18 без(а) и с обработкой холодом(б)
































Для снижения твердости сталь, прежде всего, отжигают. В литом виде она имеет ледебуритную эвтектику, которую устраняют горячей деформацией путем измельчения первичных карбидов.

Ковка стали – ответственная операция. При недостаточной проковке возникает карбидная ликвация – местное скопление карбидов в виде участков неразрушенной эвтектики. Карбидная ликвация снижает стойкость инструмента и увеличивает его хрупкость. Деформированную сталь для снижения твердости ( до 207 – 255 НВ) подвергают изотермическому отжигу. Структура отожженных сталей состоит из сорбитообразного перлита, вторичных и более крупных первичных карбидов. Общее количество карбидов в стали Р18 составляет примерно 28%. Основным карбидом стали Р18 является сложный карбид вольфрама переменного состава Fe3W3C(Me6C), который растворяет в себе часть ванадия и хрома.






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.