ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Лабораторные работы из "Материаловедение " Лабораторные работы предусматривают изучение сталей для режущих инструментов как более типичных для большой группы инструментальных сталей. Эти стали широко применяют в промышленности. Основные марки сталей и сплавов, применяемых для режущих инструментов, приведены в табл. 33. [c.284] Углеродистые и легированные инструментальные стали сравнительно мало различаются по твердости, износостойкости и режущим свойствам. Все эти стали после закалки и низкого отпуска при 150— 200° С имеют высокую твердость HR 60—64). [c.284] Для получения мартенситной структуры и высокой твердости углеродистые стали (в инструментах диаметром более 10 мм) необходимо закаливать в воде. Такое резкое охлаждение создает повышенные напряжения и усиливает деформацию. [c.284] Легированные стали принимают закалку в масле или в расплавленных солях (по способу ступенчатой закалки) и в закаленном состоянии имеют меньшие напряжения и деформацию. Кроме того, легированные стали прокаливаются на большую глубину, чем углеродистые. Поэтому легированные стали применяют для изготовления инструментов более сложной формы и больших размеров. [c.284] Углеродистые и легированные стали сохраняют мартенситную структуру и высокую твердость при нагреве примерно до 200° С. При более высоком нагреве значительно усиливается коагуляция выделяющихся из мартенсита карбидных частиц и распад мартенсита, что понижает твердость и износостойкость. Эти стали применяют для резания с небольшой скоростью, т. е. когда не происходит сильного разогрева режущей кромки. [c.284] Быстрорежущие стали получают после закалки и отпуска (при 550—600° С) такую же высокую твердость HR 63—65). Однако они обладают теплостойкостью, сохраняя мартенситную структуру, высокую твердость и износостойкость до 600—625° С. Поэтому быстрорежущие стали имеют значительно более высокие режущие свойства и их применяют для обработки материалов с большой скоростью резания и металлов повышенной твердости (прочности). [c.284] Чем выше температура нагрева, до которой быстрорежущая сталь сохраняет высокую твердость, т. е. чем выше теплостойкость, тем лучше, как правило, ее режущие свойства. [c.284] Теплостойкость быстрорежущей стали обусловлена ролью легирующих элементов вольфрама, молибдена, ванадия и хрома, переведенных в твердый раствор при закалке. Эти элементы выделяются из мартенсита при повышенных температурах (500—600° С), и образуемые ими карбиды мало коагулируют при этих температурах. [c.284] В отожженной быстрорежущей стали легирующие элементы присутствуют главным образом в карбидах. Для создания теплостойкости необходимо перевести в твердый раствор возможно больше вольфрама, молибдена, хрома и ванадия. Это достигается растворением сложных карбидов вольфрама (молибдена), но только при высоком нагреве (1150—1300° С), для закалки. С повышением температуры нагрева возрастает количество растворяющихся карбидов, а следовательно, теплостойкость. [c.285] Даже очень высокий нагрев сохраняет нерастворенными часть карбидов, главным образом первичных, выделившихся из жидкости при кристаллизации слитка. Эти избыточные карбиды задерживают рост зерна аустенита, что позволяет сохранить в быстрорежущей стали очень высокую прочность, значительно превышающую прочность обрабатываемого материала. [c.285] Твердые сплавы, составленные из карбидов вольфрама и кобальта или из карбидов вольфрама, карбидов титана и кобальта, значительно превосходят быстрорежущие стали в твердости, износостойкости и теплостойкости. Твердость их HRA 88—90 (HR 72—74). Твердые сплавы сохраняют высокую твердость при нагреве до 900— 1000° С. Их применяют для резания с повышенной скоростью и для обработки твердых материалов. Твердые сплавы не изменяют своей твердости в результате тепловой обработки невозможность понизить их твердость значительно затрудняет изготовление из них инструментов сложной формы (например, фрез и т. п.). Кроме того, твердые сплавы обладают повышенной хрупкостью по сравнению с быстрорежущей сталью. [c.285] В каждой работе предусмотрены термическая обработка и сравнение свойств стали двух разных составов или стали одного состава, но подвергнутой закалке или отпуску по разным режимам. Закалку и нормальный отпуск образцов проводит лаборатория. [c.285] Наименьшая сторона образцов углеродистой стали не должна превышать 10—12 мм для получения сквозной прокаливаемости по сечению. [c.285] До одной из температур (лучше средней температуры), указанных в задаче, рекомендуется нагревать по два образца, а до остальных температур — по одному образцу стали каждой марки (или каждого режима обработки). [c.286] Нагрев проводят в электрической печи или в соляной ванне. Для всех образцов следует применять одинаковую продолжительность выдержки (40—60 мин). Образцы для разных работ, нагреваемые, согласно заданию, до одинаковой температуры, можно закладывать вместе в одну печь. [c.286] Для студентов специальностей, по которым металловедение изучается по расширенной программе, предусмотрено выполнение дополнительного задания по измерению намагниченности насыщения и определению количества остаточного аустенита в структуре быстрорежущей стали (после закалки и после отпуска). [c.286] Дополнительные задания даны в задачах 203 и 214—216. Для выполнения этих заданий студенты должны предварительно ознакомиться с материалом гл. V, п. 2. [c.286] Образцы для измерения магнитного насыщения (и твердости) целесообразно выбирать квадратного сечения (лучше 10x10 мм) а длиной 40—55 мм. [c.286] Дополнительное задание. Измерить намагниченность насыщения образцов непосредственно после закалки после двукратного отпуска при 560° С и после дальнейшего отпуска при 600° С. На основании полученных данных определить количество остаточного аустенита в стали после закалки и после двукратного отпуска при 560° С. В качестве эталона для расчета принять образцы, отпущенные при 560° С (2 раза) и затем дополнительно отпущенные при 600° С. [c.287] Намагниченность насыщения измерить баллистическим методом (см. с. 123). [c.287] Вернуться к основной статье