Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Влияние легирующих элементов




Так как сталь Р6М5 — быстрорежущая , тогда основные легирующие элементы это — вольфрам и молибден.

 

3.3.1 Влияние углерода

С ростом содержания углерода в структуре стали увеличивается количество цементита, при одновременном снижении доли феррита. Изменение соотношения между составляющими приводит к уменьшению пластичности, а также к повышению прочности и твердости. Прочность повышается до содержания углерода около 1%, а затем она уменьшается, так как образуется грубая сетка цементита вторичного.

 

Углерод влияет на вязкие свойства. Увеличение содержания углерода повышает порог хладноломкости и снижает ударную вязкость.

 

Повышаются электро сопротивление и коэрцитивная сила, снижаются магнитная проницаемость и плотность магнитной индукции.

Углерод оказывает влияние и на технологические свойства. Повышение содержания углерода ухудшает литейные свойства стали (используются стали с содержанием углерода до 0,4 %), обрабатываемость давлением и резанием, свариваемость. Следует учитывать, что стали с низким содержанием углерода также плохо обрабатываются резанием.

 

3.3.2 Влияние вольфрама:

 

повышает точки Ас3 и Ас1. Повышает температуру рекристаллизации, твердость, предел прочности и предел текучести феррита, снижает пластичность. Вольфрам и образуемые им карбиды уменьшают склонность аустенита к росту зерна. Вольфрам повышает устойчивость аустенита в перлитной области, почти не влияя на его устойчивость в промежуточной области. Повышает устойчивость против отпуска. Придает теплостойкость.

 

 

3.3.3 Влияние молибдена :

 

Введение в сталь молибдена в количестве 0,40% и более сопровождается сильным ее упрочнением. Действительно, нелегированная сталь после отпуска при 600° имеет предел прочности 64,2 кг/мм2, в то время как сталь с 0,40% Мо — 76,5 кг/мм2, а сталь с 0,98% Мо— 90,7 кг/мм2. Эффект упрочнения несколько ослабевает после отпуска при 650°, однако и в этом случае остается резко выраженным. Упрочнение сопровождается одновременно значительным снижением вязкости стали. Молибден резко замедляет процессы карбидообразования стали при отпуске и сильно смещает температуру начала рекристаллизации а-фазы в сторону более высоких температур, чем и объясняются указанные особенности его влияния.

 

3.3.4 Влияние примесей (S,P)

 

Фосфор (Р) сегрегирует при затвердевании стали, но в меньшей степени, чем углерод и сера. Фосфор растворяется в феррите и за счет этого повышает прочность сталей. С увеличением содержания фосфора в сталях их пластичность и ударная вязкость снижается и повышается склонность к хладноломкости.Растворимость фосфора при высокой температуре достигает 1,2 %. С понижением температуры растворимость фосфора в железе резко падает до 0,02-0,03 %. Такое количество фосфора характерно для для сталей, то есть весь фосфор обычно растворен в альфа-железе.

Фосфор имеет сильную тенденцию сегрегировать на границах зерен, что приводит к отпускной хрупкости легированных сталей, особенно в марганцевых, хромистых, магниево-кремниевых, хромоникелевых и хромомарганцевых сталях. Фосфор, кроме того, увеличивает упрочняемость сталей и замедляет, как и кремний, распад мартенсита в сталях.

Повышенное содержание фосфора часто задают в низколегированных сталях для улучшения их механической обработки, особенно автоматической.

В низколегированных конструкционных сталях с содержанием углерода около 0,1 % фосфор повышает прочность и сопротивление атмосферной коррозии.

В аустенитных хромоникелевых сталях добавки фосфора способствуют повышению предела текучести. В сильных окислителях наличие фосфора в аустенитных нержавеющих сталях может приводить к их коррозии по границам зерен. Это обусловлено явлением сегрегации фосфора по границам зерен.

Влияние серы на свойства сталей

Содержание серы (S) в высококачественных сталях не превышает 0,02-0,03 %. В сталях общего назначения допустимое содержание серы выше – 0,03-0,04 %. Специальной обработкой жидкой стали содержание серы в стали доводят до 0,005 %.Сера не растворяется в железе, поэтому любое ее количество образует с железом сульфид железа FeS. Этот сульфид входит в состав эвтектики, которая образуется при 988 °С.

Повышенное содержание серы в сталях приводит к их красноломкости из-за низкоплавких сульфидных эвтектик, которые возникают по границам зерен. Явление красноломкости происходит при температуре 800 °С, то есть при температуре красного каления стали.

Сера оказывает вредное влияние на пластичность, ударную вязкость, свариваемость и качество поверхности сталей (особенно в сталях с низким содержанием углерода и марганца).

Сера имеет очень сильную склонность к сегрегации по границам зерен. Это приводит к снижению пластичности сталей в горячем состоянии. Однако серу в количестве от 0,08 до 0,33 % намеренно добавляют в стали для автоматической механической обработки. Известно, что присутствие серы повышает усталостную прочность подшипниковых сталей.

Присутствие в стали марганца уменьшает вредное влияние серы. В жидкой стали протекает реакция образования сульфида марганца. Этот сульфид плавится при 1620 °С – при температурах значительно более высоких, чем температура горячей обработки сталей. Сульфиды марганца пластичны при температурах горячей обработки сталей (800-1200°С) и поэтому легко деформируются.

 

 

4.Выбор технологического процесса:

 

4.1 Маршрут изготовления.

 

 

4.2 Выбор и обоснование технологических процессов.

 

В промышленных условиях для инструмента из легированных (в том числе из быстрорежущих) сталей наиболее широко используется нагрев под закалку в соляных ваннах , что улучшает равномерность прогрева, уменьшает обезуглероживание поверхности и снижает тепловые напряжения. Однако, такая технология имеет и ряд недостатков : снижение содержания легирующих элементов в поверхностном слое; высокая токсичность паров расплава; деформация инструментов, связанная с отсутствием надежных методов контроля и регулирования скорости нагрева и охлаждения. В связи с этим в настоящее время термообработка в соляных ваннах все чаще заменяется прогрессивными методами обработки,лишенными указанных недостатков.

Использование защитных атмосфер при термической обработке позволяет получать изделия с высокими механическими свойствами, высоким качеством поверхности.

Среди различных типов защитных атмосфер наибольшее применение получили следующие :

- экзотермические очищенные и неочищенные атмосферы, получаемые из горючих газов;

- эндотермические атмосферы, получаемые из горючих газов и жидких органических соединений;

- азотно-водородные атмосферы из диссоциированного аммиака;

- смеси технических газов, преимущественно азота, аргона, иногда с добавками водорода.

Основными компонентами защитных атмосфер являются N2 , H2 ,CO и CO2 . Экзотермические и эндотермические атмосферы получают сжигание в воздухе горючих газов, содержащих углеводороды, например природного газа, пропана и других, или простым смешивание газов в определенных соотношениях.

Защитные контролируемые атмосферы можно получить в специальных установках, находящихся вне печи, а также непосредственно в печи, осуществляя подачу в печь природного газа или смеси природного газа и воздуха и регулируя углеродный потенцил.

При закалке инструмента из углеродистых и легированных сталей чаще всего применяются очищенные экзо- и эндотермические атмосферы.

Отечественная промышленность выпускает разнообразное оборудование для приготовления эндотермического газа серии ЭН четырех типоразмеров с газовым и электрическим обогревом производительностью 16,30,60 и 125 м3/ч. Состав получаемой атмосферы следующий : СО = 18-26%, СО2< 1%, СН4< 1%, Н2< 28 — 40%, N2 — остальное. Установки для приготовления неочищенного экзотермического газа серии ЭК различных модификаций имеют производительность 60, 125, и 250 м3/ч и служат для получения атмосфер следующего состава : СО = 2-10%, СО2 = 6-12%, СН4 ≤ 0,5%, Н2 = 2-12%, N2 — остальное.

Осваивается производство установок типа ЭНК — 120 для одновременного получения эндотермической и экзотермической защитных атмосфер, а также установок для получения атмосфер из аммиака и других газов.

В последнее время ( в связи с необходимостью экономии энергетических ресурсов) в качестве заменителей экзо- и эндотермических атмосфер в термообработке стали применять различные защитные атмосферы на основе азота. Для этих атмосфер используют азот высокой чистоты, который получают из воздуха путем фракционной перегородки.

Защитные атмосферы на основе азота отличаются многими преимуществами на основе

азота отличаются многими преимуществами по сравнению с другими атмосферами. Во-первых, азот инертен и атмосферы на его основе более безопасны, а также имеют низкую стоимость. Во-вторых, экономится сырье, не загрязняется окружающая среда.

Установки для получения атмосфер на основе чистого азота более просты по конструкции и обслуживанию, чем генераторы традиционных защитных атмосфер. Расход атмосфер на основе азота меньше, чем генераторных. Не горючесть азота позволяет снизить избыточное давление в герметических печах, а также экономить горючие газы на пламенную завесу печи. Свойства защитных атмосфер на основе азота более стабильны, параметры их легче поддаются регулировке в зависимости от технологических режимов термообработки, чем атмосфер из горючих газов.

За рубежом в качестве защитных атмосфер широко применяют также смеси чистого азота с углеводородами : например, смесь NCC, содержащую от 45 до 80 % азота, остальное — природный газ и двуокись углерода, а также смесь САР, состоящую из чистого азота с добавкой метанола.

Эти атмосферы — хорошие заменители эндотермических атмосфер. Защитная атмосфера ЭНДОМИКС, состоящая из азота и метанола, является синтетической эндотермической атмосферой и применяется для безокислительного нагрева под закалку и других видов термообработки углеродистых конструкционных и инструментальных сталей.

Высокое качество термообработанных деталей и инструмента достигается при использовании вакуумного нагрева. При термической обработке в вакууме отсутствует окисление и обезуглероживание деталей, обеспечивается удаление окалины, абсорбированных газов, загрязнений и масла, получается чистая поверхность. Для термообработки целого ряда ответственных материалов вакуумный нагрев является единственно возможным способом нагрева.

Процессы термообработки в вакууме имеют свои особенности. Поскольку теплопередача в вакууме происходит только за счет излучения и теплопроводности обрабатываемого материала, скорость нагрева существенно ниже, чем при нагреве в атмосфере, что уменьшается деформацию и вероятность трещинообразования деталей. Например, после закалки в вакууме с температуры 1050 ºС и двукратного отпуска при 500 и 540 ºС деформация вытяжного штампа диаметром 540 мм и высотой 300мм, состоящая из восьми деталей, составляет ±0,08 мм. Вакуумная закалка измерительного инструмента из сталей ХВГ, 9ХВГ, 9ХС позволяет вдвое снизить припуски на шлифование после термообработки. При нагреве в вакууме происходит дегазация нагреваемого металла — улетучивание водорода и других растворенных газов, что приводит к повышению его прочности и вязкости. Параметры технологического процесса термообработки в вакууме (температуру,рабочее давление, величину натекания, время нагрева и выдержки, время охлаждения) определяют с учетом особенностей вакуумной среды.

Чтобы избежать возгонки легирующих элементов в вакууме при высокой температуре, в печи создают небольшое давление нейтрального газа.

Преимуществами вакуумного нагрева являются улучшения санитарно-гигиенических условий в цехе (отсутствие теплоизлучения и выделения газов, низкий уровень шума); простота в управлении печами (высокий уровень их автоматизации); обеспечение высокого качества и свойств термообработанного инструмента. В одной садке в вакуумных печах можно нагревать инструмент различных размеров и массы, не опасаясь перегрева более мелкого инструмента. Скорость охлаждения нагретого инструмента в вакууме является средней между скоростью охлаждения в масле и на воздухе.

Вакуумный нагрев применяют для различных видов термической и химико-термической обработки сталей, сплавов цветных металлов и специальных сплавов. Вакуумный нагрев постепенно вытесняет термообработку в контролируемых атмосферах и соляных ваннах.

В отечественный промышленности применяют вакуумные печи различной конструкции и назначения.

В процессе термической обработки инструмента в вакуумных печах, так же, как и при нагреве в соляных ваннах, должна соблюдаться многоступенчатость нагрева.

Условия аустенизации в вакуумных печах отличаются от условий аустенизации в соляных ваннах. Установлено, что медленный нагрев в вакуумных печах создается благоприятные условия для более полного растворения первичных карбидов и повышение легированности аустенита. Верхний предел закалочных температур при этом можно понизить на 20-30 °С и на 15 — 20 % уменьшить разнозернистость в структуре быстрорежущей стали по сравнению с нагревом в соляной ванне. Продолжительность аустенизации в вакуумных печах, как правило, и не превышает 25 мин, в зависимости от поперечного сечения инструмента и плотности упаковки садки.

В таблице 4.2.1 приведены рекомендуемые интервалы закалочных температур и твердость после полного цикла термической обработки инструмент из инструмента из

быстрорежущих сталей [14].

 

Таблица 4.2.1

Режимы термической обработки инструментальных сталей в вакууме

 

Марки сталей   tзак, °С Режим отпуска   HRC
Тотп, °С τотп,°С n
Р18 1250-1260
Р9 1200-1210
Р6М5 1190-1200
Р6М5Ф3 1190-1200 2-3
Р6М5К5 1200-1210
Р6М5К5МП 1180-1190 2-3
Р6М5Ф3МП 2-3

 

 

Результаты исследования изменения геометрических размеров показали, что величина деформации инструмента, обработанного в вакуумных печах, на 15-30% меньше деформации инструмента, обработанного в соляных ваннах.

Стойкостные испытания различных видов инструмента, проведенные в лабораторных и производственных условиях, показали повышение его эксплуатационной стойкости при обработке в вакуумных печах на 20 — 60 %.

Таким образом, термическая обработка сталей в вакуумных печах с охлаждением в инертном газе обеспечивает следующие преимущества :

1) отсутствие загрязнения окружающей среды;

2) повышение качества термической обработки за счет :

а) получение высоких стабильных свойств,б)более равномерного подогрева изделия по сечению, что снижает термические напряжения и уменьшает величину деформации, в) медленного нагрева в интервале аустенитного превращения,

3) снижение стоимости термической обработки за счет : а) устранения затрат, связанных с очисткой и промывкой изделия, а так же с подготовкой поверхности для нанесения упрочняющего покрытия, б) экономии электроэнергии , в) автоматизации процесса;

4) существенное улучшение условий труда;

5) большая гибкость в эксплуатации : вакуумные печи можно использовать для различных технологических процессов, при необходимости совмещая операцию отпуска с нанесением упрочняющих покрытий.

 

 

4.3 Назначение температуры и режима нагрева фрез .

 

Нагрев под закалку фрез осуществляется до температур 1100 — 1150 °С, так как сталь Р6М5 — быстрорежущая, расчет нагрева фрез проводится следующим образом :

 


Поделиться:

Дата добавления: 2015-08-05; просмотров: 82; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Техніка безпеки та охорона праці при виконанні дипломної роботи | ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ УГОЛОВНО-ПРОЦЕССУАЛЬНЫХ МЕР ПРЕСЕЧЕНИЯ
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.009 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты