Міністерство освіти і науки України
Донбаський державний технічний університет
Інститут підвищення кваліфікації
Контрольна робота
по "Металознавство"
На тему:
В«Інструментальні сталі. Сталі для вимірювального інструмента. Штампові сталі. Тверді сплави В»
Алчевськ 2009
1. Інструментальні сталі і сплави
Інструментальні сталі призначені для виготовлення ріжучого, вимірювального інструмента і штампів холодного і гарячого деформування. У процесі експлуатації всі види інструменту, особливо металорізальний і штампи, піддаються стирання, відчувають високі тиску, а також підвищені напруги, найчастіше, вигину або кручення. Для забезпечення зносостійкості інструментальним сталям повинна бути притаманна висока твердість, а для збереження форми інструменту, попередження його поломок і викрошіванія робочих крайок - висока міцність при задовільній в'язкості. До важливого властивості інструментальних сталей, що піддаються при різанні або деформировании суттєвого нагрівання, відносяться теплостійкість (красностойкость), тобто стійкість проти відпустки.
За пропозицією Ю.А. Геллера, все інструментальні сталі ділять на три групи: не володіють теплостійкістю (вуглецеві і леговані сталі, що містять до 3-4% легуючих елементів); полутеплостойкіе (Що містять більше 0,6-0,7% С і 4-18% Сr) і теплостійкі сталі (високолеговані сталі, містять Cr, W, V, Mo, Co, ледебуритного класу, що отримали назву швидкорізальні). Крім службових властивостей, для інструментальних сталей велике значення мають технологічні властивості: прокаліваемость, малі об'ємні зміни при загартуванню, оброблюваність тиском, різанням, шліфуємость. У промисловості застосовують велике число інструментальних сталей як вуглецевих, так і легованих. Особливу групу утворюють тверді сплави, що володіють високою зносостійкістю.
2. Сталі для вимірювального інструмента
Сталі для вимірювального інструмента повинні володіти високою твердістю, зносостійкістю, невеликим коефіцієнтом теплового розширення і зберігати сталість розмірів і форми протягом тривалого терміну служби. Зазвичай застосовують високовуглецеві (заевтектоідние низьколеговані) хромисті стали X (1,0-1,1% С і 1,3-1,6% Сr), ХГ (1,3-1,5% С, 0,45-0,7% Мn, 1,3-1,6% Сr), ХВГ, 9ХС. Вимірювальний інструмент зі сталі X і ХГ проходить загартування з можливо більш низькою температури, зазвичай 840-850 В° С, для отримання мінімальної кількості залишкового аустеніту.
У загартованої високовуглецевої сталі при нормальній кімнатній температурі протягом тривалого часу мимовільно протікає процес старіння, який полягає в частковому розпаді мартенситу і перетворенні деякої кількості залишкового аустеніту в мартенсит. Старіння викликає невелика зміна обсягу в лінійних розмірах вироби, неприпустиме для вимірювальних інструментів високих класів точності.
Для попередження старіння вимірювальні інструменти тривалий час (12-60 год) піддають відпустки при температурі 120-140 В° С. Твердість після зазначеної обробки складає HRC 62-64. Іноді після загартування роблять обробку холодом при температурі -50 Вё -80 В° С для більш повного перетворення залишкового аустеніту.
Вимірювальні скоби, шайби, лінійки та інші плоскі і довгі інструменти виготовляють з листової сталі марок 15, 15Х, 20Х, 12ХН3А і для отримання робочої поверхні з високою твердістю і зносостійкістю піддають цементації (стали 15, 20) і гарту; поверхневому загартуванні ТВЧ - стали 50, 55; для великого інструменту складної форми застосовують азотіруемую сталь 35ХМЮА.
3. Вуглецеві інструментальні сталі
Вуглецеві сталі (ГОСТ 1435) поставляють після відпалу на зернистий перліт з гарантією на хімічний склад і твердість. Їх виробляють якісними У7, У8, У9, ..., У13 і високоякісними У7А, У8А, У9А, ..., У13А. Літера В«УВ» в марці показує, що сталь вуглецева, а цифра - середнє вміст вуглецю в десятих частках відсотка. Завдяки невисокій твердості в стані поставки (НВ 187-217) вуглецеві сталі добре обробляються різанням і деформуються, що дозволяє застосовувати накатку, насічку та інші високопродуктивні методи виготовлення інструменту.
Через низьку прокаливаемости (10-12 мм) вуглецеві сталі придатні для дрібного інструменту або для інструменту перерізом до 25 мм з незагартованої серцевиною, в якій ріжуча частина припадає на поверхневий шар (мітчики, розгортки, напилки і т.п.). Ненаскрізна гарт зменшує деформації інструменту і підвищує за рахунок в'язкої серцевини його стійкість до ударів і вібрацій. У перетинах більше 25 мм загартований шар виходить тонким і продавлюється під час роботи.
Стали У7 Вё У9 піддають повній, а сталі У10 Вё У13 - неповної загартуванню. Інструмент перетином понад 15 мм охолоджують у воді або водних розчинах солей і лугів. Інструменти меншого перетину для зменшення деформацій і небезпеки розтріскування гартують в маслі або розплавах солей при 160-200 В° С.
Стали У7, У8, У9, що забезпечують вищу в'язкість, застосовують для інструментів, що піддаються ударам: деревообделочного, слюсарного, ковальського, а також пуансонів, матриць і ін Після гарту їх відпускають при 275-350 В° С на троостит ( HRC 48-51). Заевтектоідние сталі У10, У11, У12 використовують після низького відпуску (150-180 В° С) зі структурою мартенситу і включеннями карбідів, що забезпечують підвищену зносостійкість. Їх застосовують для інструментів з високою твердістю на робочих гранях ( HRC 62-64): різального (Напилки, пили, мітчики, свердла, різці тощо), вимірювального (калібри простої форми і невисоких класів точності) та невеликих штампів холодної висадки і витяжки, які працюють при невисоких навантаженнях.
Сталь У13 застосовують для інструментів, що вимагають найбільш високої твердості: Шабер, гравірувального інструменту.
Високоякісні сталі мають те ж призначення, що і якісні, але через кілька кращою в'язкості їх частіше використовують для інструментів з більш тонкої ріжучої крайкою.
Недоліки вуглецевих інструментальних сталей: чутливість до перегріву і відсутність теплостійкості. Найбільш схильні до перегріву через відсутність надлишкових карбідів сталі У8 і У9, що істотно обмежує їх застосування.
Інструмент із вуглецевих сталей відпускається і втрачає твердість при нагріванні понад 200 В° С. У зв'язку з цим він придатний для обробки порівняно м'яких матеріалів і при невеликих швидкостях різання або деформування.
4. штампове стали для деформування в холодному стані
Сталі, призначені для штампів холодної пластичної деформації, повинні володіти високою твердістю, зносостійкістю і міцністю, що поєднується з достатньою в'язкістю, пластичністю. В процесі деформування з більшою швидкістю штампи розігріваються до температури 200-450 В° С. Тому стали повинні бути теплостійкими і мати мінімальні об'ємні зміни при загартуванню.
При великих штампах необхідно забезпечити високу прокаліваемость і невеликі об'ємні зміни при загартуванню. Якщо в процесі термічної обробки станеться спотворення складної фігури штампа, то необхідно буде виробляти доведення штампа до необхідних розмірів. Найбільш часто застосовують сталі, склад яких і термічна обробка наведено в табл. 1.
Таблиця № 1
Низьколеговані стали X, 9ХС, ХВГ, ХВСГ також як і вуглецеві У10, У11, У12 використовують переважно для витяжних, висадочних, обрізних і обрубних штампів, висадочних пуансонів які через несквозной прокаливаемости мають твердий зносостійкий шар і в'язку серцевину, що дозволяє працювати при невеликих ударних навантаженнях.
Витяжні штампи, що піддаються інтенсивному зносу без динамічних наванта...
