Готовые ДЗ варианты Х-хх (Х12Ф1)

Посмотреть архив целиком



Задание:


Для изготовления штампованного инструмента для горячей обработки давлением используют легированные (Cr, Si, W и др.) стали.

Подберите марку стали для изготовления матрицы для штамповки болтов, объясните ваш выбор, укажите оптимальный режим термообработки на твердость 45-50 HRC, постройте график t () для этой стали. Приведите основные сведения о стали: ГОСТ, химический состав, свойства, применение, достоинства, недостатки, другие марки того же типа, влияние легирующих элементов.



Для изготовления матрицы для штамповки болтов применяют сталь Х12Ф1.


Оптимальный режим термообработки Х12Ф1 на твердость 45-50 HRC.


  1. Закалка при 850С, масло.

Закалка – термическая обработка, в результате которой в сплаве образуется неравновесная структура. Конструкционные и инструментальные стали закаливают для упрочнения.

После закалки на мартенсит и высокого отпуска свойства легированных сталей определяются концентрацией углерода в мартенсите. Чем она выше, тем больше твердость и прочность, ниже ударная вязкость. Легированные элементы влияют на механические свойства косвенно, увеличивая или уменьшая концентрацию углерода в мартенсите. Карбидообразующие элементы (Cr, Mo, W,V) увеличивают прочность связи атомов углерода с атомами твердого раствора, снижают термодинамическую активность (подвижность) атомов углерода, способствуют увеличению его концентрации в мартенсите, т.е. упрочнению. Таким образом, задача закалки — получение структуры мартенсита с максимальным процентным содержанием углерода.


Рассмотрим закалку Х12Ф1.

Критические температуры для Х12Ф1:

Ас3 = 860С

Ас1 = 810С

Для стали критическая температура Ас3 = 860С, а закалку производят при 850С, таким образом происходит неполная закалка.


Нагрев:


При нагреве до температуры 810С структура сплава остается постоянной – перлит. Как только пройдена точка Ас1 на границах зерен перлита начинает зарождаться аустенит. Если бы сталь нагревалась до 850С, то весь перлит переходил бы в аустенит. В нашем случае мы имеем не полную закалку => температура не доходит до Ас3 , то не весь перлит переходит в аустенит, часть его остается в виде цементита. Таким образом, нагрев до 850С мы получили двухфазную структуру = цементит + аустенит.


Выдержка при заданной температуре:


После такой закалки заэвтектоидная сталь приобретает структуру, состоящую из мартенсита и цементита. Кристаллы цементита тверже кристаллов мартенсита, поэтому при неполной закалке заэвтектоидные стали имеют более высокую твердость, чем при полной. Так как сталь предварительно подверглась сфероизидирующему отжигу, избыточные карбиды округлой формы не вызывают снижения вязкости. Х12Ф1 для повышения теплостойкости (способность легированных сталей сохранять высокую твердость при t = 500 — 600С) нагревают до очень высоких температур (Ас3 - 10-15С ) близких у эвтектической. При этом происходит распад всех вторичных карбидов, аустенит обогащается не только углеродом, но и легирующими элементами, содержащими в карбидах. Для получения мартенситной структуры необходимо переохладить аустенит до температуры мартенситного превращения, следовательно, скорость охлаждения должна превышать критическую. Такое охлаждение наиболее просто осуществляется погружением закаливаемой детали в жидкую среду (вода или масло), имеющую температуру 20-25С. Однако иногда для предотвращения появления трещин условия охлаждения усложняют. В результате такой обработки получается теплостойкий мартенсит. Таким образом получили структуру, содержащую мартенсит => хорошие прочностные свойства.


2) Отпуск при 300С 1,5 часа на воздухе

Отпуск – термическая обработка, в результате которой в предварительно закаленных сталях происходят фазовые превращения, приближающие их структуру к равновесной.

Х12Ф1 подвергается отпуску при t = 300С — средний отпуск.

При отпуске происходит несколько процессов. Основной — распад мартенсита, состоящий в выделении углерода в виде карбидов. Кроме того, распадается остаточный аустенит, совершаются карбидное превращение и коагуляция карбидов, уменьшаются несовершенства кристаллического строения и остаточные напряжения. Фазовые превращения при отпуске принято разделять на три превращения:


а) Из мартенсита выделяется часть углерода, с гексагональной решеткой и по составу, близкий к Fe2C. Обеднение твердого раствора углерод происходит неравномерно: часть участок исходное содержание углерода. Такое превращение идет с очень маленькой скоростью и без нагрева. Уменьшение количества растворенного углерода снижает тетроганальность мартенсита — длина образца уменьшается. Наличие легированных элементов мало влияет на это превращение.


б) Происходит несколько процессов: продолжение распада мартенсита, распад аустенита, карбидное превращение. Распад мартенсита перестает носить неоднородный характер — он распространяется на весь объем. Распад остаточного аустенита происходит по следующему механизму: образуется смесь кристаллов низкоуглеродистого мартенсита и дисперсных карбидов. В Х12Ф1 достаточно большое процентное содержание хрома и кремния приводит к тому, что распад мартенсита замедляется и идет при чуть больших температурах, чем у нелегированных сталей. Карбидообразующие элементы, вследствие своего химического сходства с углеродом, мешают его диффузии, а также увеличивают силы межатомной связи в твердом растворе. В результате, такие стали, в том числе и Х12Ф1, приобретаю повышенную сопротивляемость отпуску. Структура, полученная в результате этих превращений, называется отпущенным мартенситом.



При таком отпуске твердость немного понижается, но сильно повышается пластичность. Так как структура отпущенной стали формируется в период выдержки при температуре отпуска, интенсивность последующего охлаждения не влияет на структурное состояние стали. Обычно от температуры отпуска образцы охлаждают на спокойном воздухе.




















Назначение легирования

Легирующие элементы вводят с целью повышения конструкционной прочности стали, что достигается при их использовании в термически упрощенном состоянии — после закалки и отпуска. В отожженном состоянии легированные стали практически не отличаются от углеродистых. В связи с этим обеспечение необходимой прокаливаемости — первостепенная задача легирования. Легирующие элементы повышают устойчивость переохлажденного аустенита, снижают критическую скорость закалки и увеличивают прокаливаемость. Возможность менее резкого охлаждения при закалке уменьшает в них напряжения и опасность образования трещин.


Химический состав

С (углерод) — 1,25–1,4 5%

Si (кремний) — 0,15-0,35 %

Mn (марганец) — 0,15-0,40 %

Cr (хром) — 11,0-12,50 %

V (ванадий) — 0,70-0,90 %

S (сера) — (не более) 0,030 %

P (фосфор) — (не более) 0,030 %

Ni (никель) — (не более) 0,35 %

Cu (медь) — (не более) 0,30 %

Сведения о стали


ГОСТ 4543-71


Свойства:

 Температура ковки — начала: 1160С

конца: 850С

Сечения до 200 мм подвергаются низкотемпературному отпуску с одним переохлаждением.

 Свариваемость — не применяют для сварных конструкций.

Обрабатываемость резанием — в горячекатаном состоянии при НВ 217 – 223.

 Склонность к опускной хрупкости — не склона.

 Флокеночувствительность — не чувствительна.

 Шлифуемость — удовлетворительная.

 Твердость — 50-60 HCR (в зависимости от температуры отпуска)

 Вязкость — 25-35 Дж/см3 (в зависимости от температуры отпуска)

 в = 880-900 Мпа

 0,2 = 540-590 Мпа (в зависимости от сечения)

  = 50 %

  = 19 %

Применение


Профилировочные ролики сложной формы, эталонные шестерни, накатные плашки, волоки, секции кузовных штампов сложной формы, сложные дыропрошивные матрицы при формовке листового металла, матрицы и пуассоны вырубных и просечных штампов, матрицы и пуассоны холодного продавливания, работающие при давлении до 1400 — 1600 МПа.


Марки стали того же назначения

Х6ВФ, Х6В3ФМ


Использованная литература

    • Краткий справочник по машиностроительным материалам(1963г.)

(под общей редакцией В.М.Раскатова)

    • Конструкционные материалы(1990г.)

(под общей редакцией Б.Н.Арзамасова)

    • Учебник по предмету Материаловедение(1986г.)

(под общей редакцией Б.Н.Арзамасова)





4




Случайные файлы

Файл
151724.rtf
KBSYS.DOC
12475-1.rtf
163929.rtf
30446-1.rtf




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.