ЗАДАЧИ ПО ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫМ
СТАЛЯМ И СПЛАВАМ
№ 6. Стойкость сверл и фрез, изготовленных из быстрорежущей стали умеренной теплостойкости марки Р12 и обрабатывавших конструкционные стали твердостью НВ 180—200, была удовлетворительной.
Однако стойкость этих сверл резко снизилась при обработке жаропрочной аустенитной стали.
Рекомендовать быстрорежущую сталь повышенной теплостойкости, пригодную для производительного резания жаропрочных сталей, указать ее марку и химический состав, термическую обработку и микроструктуру в готовом инструменте.
Сопоставить теплостойкость стали Р12 и выбранной стали.
Решение задачи № 6
Режущие инструменты для производительного резания изготовляют из быстрорежущих сталей, так как эти стали обладают теплостойкостью. Они сохраняют мартенситную структуру и высокую твердость при повышенном нагреве (500—650° С), возникающем в режущей кромке.
Однако стойкость инструментов из быстрорежущих сталей, подвергавшихся оптимальной термической обработке, определяется не только их химическим составом, структурой и режимом резания, но сильно зависит от свойств обрабатываемого материала.
При резании сталей и сплавов с аустенитной структурой (нержавеющих, жаропрочных и др.), получающих все более широкое применение в промышленности, стойкость инструментов и предельная скорость резания могут сильно снижаться по сравнению с получаемыми при резании обычных конструкционных сталей и чугунов с относительно невысокой твердостью (до НВ 220—250). Это связано главным образом с тем, что теплопроводность аустенитных сплавов пониженная. Вследствие этого тепло, выделяющееся при резании, лишь в небольшой степени поглощается сходящей стружкой и деталью и в основном воспринимается режущей кромкой. Кроме того,
эти сплавы сильно упрочняются под режущей кромкой в процессе резания, из-за чего заметно возрастают усилия резания.
Для резания подобных материалов, называемых труднообрабатываемыми, мало пригодны быстрорежущие стали умеренной теплостойкости, сохраняющие высокую твердость (HRC 60) и мартенситную структуру после нагрева не выше 615—620°С. Для обработки аустенитных сплавов необходимо выбирать быстрорежущие стали повышенной теплостойкости, а именно кобальтовые. Кобальт способствует выделению при отпуске наряду с карбидами также и частиц интерметаллидов, более стойких против коагуляции, и затрудняет процессы диффузии при температурах нагрева режущей кромки. Кобальтовые стали сохраняют твердость HRC 60 после более высокого нагрева: до 640—645° С. Кроме того, кобальт заметно (на 30—40%) повышает теплопроводность быстрорежущей стали, а следовательно, снижает температуры режущей кромки из-за лучшего отвода тепла в тело инструмента. Наконец, стали с кобальтом имеют более высокую твердость (до HRC 68 у стали Р8МЗК6С).
Для сверл и фрез, применяемых для резания аустенитных сплавов, рекомендуются кобальтовые стали марок Р12Ф4К5 или Р8МЗК6С. Термическая обработка кобальтовых сталей принципиально не отличается от обработки других быстрорежущих сталей. Она следующая.
Инструменты закаливают с очень высоких температур (1240— 1250° С для стали Р12Ф4К5 и 1210—1220° С для стали Р8МЗК6С), что необходимо для растворения большего количества карбидов и насыщения аустенита (мартенсита) легирующими элементами: вольфрамом, молибденом, ванадием и хромом. Еще более высокий нагрев, дополнительно усиливающий перевод карбидов в раствор, недопустим: он вызывает рост зерна, что снижает прочность и вязкость. Структура стали после закалки: мартенсит, остаточный аустенит (15—30%) и избыточные карбиды, не растворяющиеся при нагреве и задерживавшие рост зерна. Твердость HRC 60— 62.
Затем инструменты отпускают при 550—560° С (3 раза по 60 мин). Отпуска вызывает: а) выделение дисперсных карбидов и интерметаллидов из мартенсита (дисперсионное твердение), что повышает твердость до HRC 66—69; б) превращает мягкую составляющую — остаточный аустенит в мартенсит; в) снимает напряжения, вызываемые мартенситным превращением.
После отпуска инструменты шлифуют, а затем подвергают цианированию, чаще всего жидкому в смеси NaCN (50%) и Na2C03 (50%) с выдержкой 15—30 мин (в зависимости от сечения инструмента).
Твердость цианированного слоя на глубину 0,02—0,03 мм достигает HRC 69—70; немного (на 10° С) возрастает и теплостойкость. При нагреве для цианирования снимаются также напряжения, вызванные шлифованием. Цианирование повышает стойкость инструментов на 50—80%.
После цианирования целесообразен кратковременный нагрев при 450—500° С в атмосфере пара и с охлаждением в масле; поверхность инструмента приобретает тогда синий цвет и несколько лучшую стойкость против воздушной коррозии.
№ 7. Выбрать сталь для червячных фрез, обрабатывающих конструкционные стали твердостью НВ 220—240.
Объяснить причины, по которым для этого назначения нецелесообразно использовать углеродистую инструментальную сталь У12 с высокой твердостью (HRC 63—64).
Рекомендовать режим термической обработки фрез из выбранной быстрорежущей стали, приняв, что фрезы изготовлены из проката диаметром 40 мм.
№ 8. Завод должен изготовить долбяки, обрабатывающие с динамическими нагрузками конструкционные стали с твердостью НВ 200—230.
Выбрать марку быстрорежущей стали, наиболее пригодной для этого назначения, рекомендовать режим термической обработки и указать структуру и свойства (для долбяков наружным диаметром 60 мм).
№ 9. Завод изготовлял протяжки из высоковольфрамовой стали Р18.
Указать, можно ли использовать для протяжек менее легированную, а следовательно, более экономичную быстрорежущую сталь.
Выбрать марку стали для протяжек, обрабатывающих конструкционные стали с твердостью до НВ 250, указать ее термическую обработку, структуру и свойства для случаев, когда протяжки изготовляют из проката диаметром 40 и 85 мм.
Дата добавления: 2017-09-01; просмотров: 2561;