Готовые ДЗ варианты Остальные (416А)

Посмотреть архив целиком

Московский Государственный Технический Университет имени Н. Э. Баумана

















Домашнее задание по материаловедению

студента группы Э2-41

Ставинского Виктора











Москва

2004 г .





Задание № 416а

(режущий инструмент)

К инструментальным сталям для изготовления режущего инструмента предъявляется ряд специфических требований : высокая твёрдость, износостойкость, красностойкость, постоянство размеров, технологичность при всех операциях изготовления инструмента . Не малое значение имеет минимальная деформация при термической обработке, особенно для стержневого инструмента ( свёрла, протяжки, метчики, развёртки ) с большим отношением длины к диаметру.

1. Подберите марку низколегированной стали для указанного инструмента и укажите режим её термической обработки, постройте график термообработки в координатах «температура – время» .

2. Опишите структурные превращения, происходящие при термической обработке стали .

3. Приведите основные об этой стали : ГОСТ. Химический состав, свойства, область применения, влияние легирующих элементов, другие марки сталей, применяемые для данного инструмента .
































Отчёт.

Требования к материалам режущих инструментов. Режущая часть (режущий клан) инструментов при работе подвергается истиранию, тепловым воздействиям и силовым нагрузкам, осуществляя непрерывное деформирование срезаемого слоя. Эти очень тяжелые условия работы определяют требования к материалам режущей части. Пригодность подобных материалов определяется их твердостью, теплостойкостью, механической прочностью, износостойкостью, технологичностью и стоимостью. Понятно, что внедрение одного материалу (клина) в другой (заготовку) возможно лишь при преобладающей твердости первого. Алмаз и кубический нитрид бора имеют наиболее высокую твердость, а твердые сплавы и минералокерамика значительно тверже закаленных инструментальных сталей. Твердость большинства конструкционных материалов ниже твердости соответствующего инструмента. Однако под воздействием высокой температуры при резании твердость многих материалов снижается и, в частности, твердость инструмента может оказаться недостаточной для осуществления резания. Свойство материала сохранять необходимую твердость при высокой температуре называется теплостойкостью, которая характеризуется критической температурой. Инструмент с температурой выше критической эффективно работать не будет. Очевидно, что эта температура определяет допустимую скорость резания. К группе низколегированных инструментальных сталей относят стали, содержащие до 5% легирующих элементов. Легирующие элементы вводятся для увеличения закаливаемости, прокаливаемости, уменьшения деформаций и опасности растрескивания инструментов. Хром- постоянный элемент низколегированных сталей. Для улучшения свойств в них дополнительно вводят марганец ( 1 – 2 % ) , кремний ( 1 – 1.5% ), вольфрам ( 1 – 5%) . В настоящее время применяются следующие стали : Х, 9ХС, ХВГ, ХВСГ. Выбираем сталь ХВГ, характеризующуюся малой деформацией при закалке и применяющуюся для длинных стержневых инструментов ( свёрла, развёртки, протяжки и т. п. ) с поперечным сечением до 45 мм .По данным ГОСТ 5950-73 ( «Прутки и полосы из инструментальной легированной стали. Технические условия.» ) низколегированная сталь ХВГ подвергается следующей термической обработке :

  1. Отжиг при t = 770 – 790 C с печью со скоростью 30 С/ч

  2. Закалка при t = 830 С , масло

  3. Отпуск при t = 180 C , воздух .





Температура критических точек

Критическая точка

°С

Ac1

750

Ac3

940

Ar1

710

Mn

210













Для данной стали такие механической свойства , как условный предел текучести , предел прочности, относительное удлинение и относительное сужение не определяются.































По структуре ХВГ – заэвтектоидная сталь перлитного класса. Она подвергается неполной закалке от температуры несколько выше точки А , и низкому отпуску. Структура мартенсита и избыточных карбидов (легированный цементит) обеспечивает ей твёрдость (HRC 62 – 69) и высокую износостойкость. Однако из-за низкой теплостойкости низколегированные стали имеют практически одинаковые с углеродистыми сталями эксплуатационные свойства. В отличие от углеродистых они меньше склонны к перегреву и позволяют изготовлять инструменты больших размеров и более сложной формы, однако применяются для инструментов, работающих при небольших скоростях резания, не вызывающих нагрева свыше 200 – 260 С. Деформация при закалке у стали ХВГ мала. В состав данной стали входят такие легирующие элементы, как марганец, кремний и вольфрам. Марганец (1-2%) обеспечивает минимальное изменение размеров инструмента при закалке. Интенсивно снижая интервал температур мартенситного превращения, он способствует сохранению в структуре повышенного количества остаточного аустенита (15-20%), который частично или полностью компенсирует увеличение объёма в результате образования мартенсита. Кремний (1-1.5%) несколько повышает сопротивление отпуску и способствует образованию легко отделяющейся окалины. Вольфрам (1-5%) повышает износостойкость.




Химический состав стали ХВГ

Химический элемент

%

Вольфрам (W)

1.20-1.60

Кремний (Si)

0.10-0.40

Марганец (Mn)

0.80-1.10

Медь (Cu), не более

0.30

Молибден (Mo), не более

0.30

Никель (Ni), не более

0.35

Сера (S), не более

0.030

Углерод (C)

0.90-1.05

Фосфор (P), не более

0.030

Хром (Cr)

0.90-1.20














Сталь ХВГ заменяется следующими сталями :9ХС, ХГ, 9ХВГ, ХВСГ, ШХ15СГ. Применяется для изготовления измерительного и режущего инструмента, для которого повышенное коробление при закалке недопустимо, резьбовых калибров, протяжек, длинных метчиков, длинных развёрток и других видов специальных инструментов, холодновысадочных матриц и пуансонов, а также технологической оснастки.

Виды поставки стали ХВГ : сортовой прокат ( в том числе и фасонный ), калиброванный пруток, шлифованный пруток и серебрянка, поковки и кованная заготовка.



Технологические свойства стали ХВГ

Температура ковки

Начала 1070, конца 860. Охлаждение замедленное.

Свариваемость

не применяется для сварных конструкций.

Обрабатываемость резанием

В горячекатаном состоянии при НВ 235 и B = 760 МПа K тв.спл. = 0,75, K б.ст. = 0.35.

Склонность к отпускной способности

малосклонна

Флокеночувствительность

чувствительна [83]

Шлифуемость

при твердости HRCэ 59-61 пониженная; при HRCэ 55-57 - удовлетворительная [81]

















Физические свойства стали ХВГ

Температура испытания, °С

20  

100  

200  

300  

400  

500  

600  

700  

800  

900  

Плотность, pn, кг/см3

7850  

7830  

 

7760  

 

 

7660  

 

 

 

Уд. электросопротивление (p, НОм · м)

380  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура испытания, °С

20- 100  

20- 200  

20- 300  

20- 400  

20- 500  

20- 600  

20- 700  

20- 800  

20- 900  

20- 1000  

Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)

11.0  

12.0  

13.0  

13.5  

14.0  

14.5  

 

 

 

 




Теплостойкость и красностойкость стали ХВГ

Температура, °С

Время, ч

Твердость, HRCэ

 150-170

 1

 63

 200-220

 1

 59






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.