Реферат: Технология термической обработки резцов из быстрорежущей стали

Министерствообразования и науки Российской Федерации

Федеральноеагентство по образованию

ГОУ ВПОЧереповецкий Государственный Университет

ИнститутПедагогики и Психологии

кафедра:профессионального образования

Задача подисциплине: Термическая обработка металлов

№ 28

Выполнилстудент:

группы 4 ПО — 42

Слизнёв Д.И.

Проверила:

ст.преподаватель

МироненкоС.Н.

Череповец

2008

Задание

В распоряжении заводаимеются быстрорежущие стали двух марок: вольфрамомолибденовая Р6М5 икобальтовая Р9М4К8. Объяснить различие в основных свойствах этих сталей ирекомендовать оптимальное назначение каждой из них. Для одной из нихразработать и обосновать режимы всех видов термической обработки изделия; длявсех стадий выбрать оборудование, схематично его изобразить и описать принципработы. Описать превращения, происходящие в сплаве на всех стадиях обработки,указать, какой будет структура на каждой стадии. Схематично изобразитьструктуру стали после окончательной обработки изделия, дать характеристику еёмеханических свойств.

Сравнительнаяхарактеристика сталей марок Р6М5 и Р9М4К8

Сравним свойства сталеймарок Р6М5 и Р9М4К8 и оформим результаты в таблицу 1.

Таблица 1

Сравнительнаяхарактеристика сталей

Основание сравнения Р6М5 Р9М4К8 По химическому составу

C: 0.82 – 0.9 %

W: 5.5 – 6.5 %

Mo: 4.8 – 5.3 %

Cr: 3.8 – 4.4 %

V: 1.7 – 2.1 %

Co: не более 0.5 %

S: не более 0.025 %

P: не более 0.03 %

Si: не более 0.5 %

Mn: не более 0.5 %

Ni: не более 0.4 %

C: 1 – 1.1 %

W: 8.5 – 9.5 %

Mo: 3.8 – 4.3 %

Cr: 3 – 3.6 %

V: 2.3 – 2.7 %

Co:7.5 — 8.5 %

S: не более 0.03 %

P: не более 0.03 %

Si: не более 0.5 %

Mn: не более 0.5 %

Ni: не более 0.4 %

Плотность, кг/м3 8300 8300

Предел кратковременной прочности />, МПа

при Т = 200С

 960

Предел пропорциональности/>, МПа при Т = 200С

 540

Относительное удлинение при разрыве />, % при Т = 200С

 7

Относительное сжатие />, % при Т = 200С

 10 Ударная вязкость KCU, кДж/ м2 при Т = 200С  80

Модуль упругости

E · 10-5, МПа при Т = 200С

 2.29 Твёрдость НВ после отжига не более 255 285 Термическая обработка

Закалка:

T = 1210 — 12300С

Отпуск:

T = 5500С

количество: 2 — 3

Закалка:

T = 1220 — 12400С

Отпуск:

T = 5500С

количество: 2 — 3

Твёрдость после ТО 63 – 65 HRC 65 – 67 HRC Красностойкость 59 HRC при отпуске в течении 4 ч., 0С 620 630 Режущие свойства (скорость резания при равной стойкости) Эталон Р18 — 1 1.0 1.25 Вязкость Повышенная Пониженная Сопротивление износу Хорошее Повышенное Шлифуемость Хорошая Пониженная Особые свойства Повышенная склонность к обезуглероживанию, пластичность в нагретом состоянии Повышенная склонность к обезуглероживанию Области применения Для всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых и легированных конструкционных сталей. Предпочтительно для изготовления резьбонарезного инструмента и инструмента работающего с ударными нагрузками Для различных инструментов при обработке труднообрабатываемых сталей и сплавов (высокопрочных, жаропрочных и нержавеющих), а также улучшенных легированных сталей. Для режущих инструментов при обработке улучшенных легированных, а также нержавеющих сталей

Микроструктурабыстрорежущей стали Р6М5 в литом состоянии представлена на рисунке 1.

/>Карбидная эвтектика

/> />

Аустенитное зерно

Рис. 1. Микроструктурастали Р6М5 (литое состояние)

Разработкарежима термической обработки

Для разработки режиматермической обработки мы выбираем быстрорежущую сталь марки Р6М5, из которойбудем изготавливать резец сварной с державкой. Для державки используютуглеродистую сталь марок 40 и 45.

Технологический процессизготовления инструмента включает следующие операции:

1.        Изготовлениезаготовок (предварительное формообразование) с использованием сварки, горячей ихолодной пластической деформации.

2.        Предварительнаясмягчающая термическая обработка для улучшения обрабатываемости стали иисправления структуры в нужном направлении.

3.        Механическаяобработка (окончательное формообразование) на металлорежущих станках илиметодами холодной деформации (насечка).

4.        Окончательная(упрочняющая) термическая обработка.

5.        Окончательныйконтроль, шлифовка и заточка инструмента, дополнительная обработка дляулучшения поверхностного слоя.

В качествепредварительной обработки выбираем карбидный отпуск (рис. 2), применяемый длябыстрорежущих сталей с целью улучшения её обрабатываемости пластическойдеформацией и устранения растрескивания при холодной вырубке тонких заготовок(дисковых фрез, мелких метчиков). При отпуске сталь нагревают до 730-7600С свыдержкой в течении 1-1,5 часов, при этом часть мелких карбидов растворяется.Последующее быстрое охлаждение (в масле или воде) фиксирует это состояние, чтоповышает пластичность, стали и несколько снижает предел текучести.

/>

Рис. 2. Карбидный отпуск(предварительная термическая обработка)

Подъёмно-транспортноеоборудование: используем однобалочный ручной мостовой кран, тележки.

Оборудование для нагрева:колпаковая печь.

Оборудование для охлаждения:охлаждение осуществляем в механизированном закалочном баке.

Дополнительноеоборудование: очистка от масла производится в конвейерной моечной машине типаММК в подогретом (до 80-900С) водном растворе кальцинированной соды (10% Na2CO3); очистка от окалины осуществляется в травильной машине скраном, травление проходит в растворе серной кислоты (5-18%) при 40-900С.

В качестве окончательнойтермической обработки мы выбираем закалку с последующим трёхкратным отпуском(рис. 3).

/>

Рис. 3. Закалка итрёхкратный отпуск (окончательная ТО)

Закалка:

Высокая скорость нагрева в соляных печах-ваннах может вызватьзначительные внутренние напряжения, деформацию и образование трещин. Поэтомурекомендуется применять ступенчатый нагрев под закалку для инструментов избыстрорежущих сталей. Нагрев проводим с двумяподогревами: первый – при 6500С с составомсоляной ванны: 50% KCl и 50% Na2CO3; второй – при 8500С с составом соляной ванны: 30% KCl и 70% BaCl2.

Окончательный нагрев также проводим в соляной ванне, составкоторой 100% BaCl2 при 12100С.

Охлаждение при закалке проводим в масле, во избежаниевыделения карбидов.

Структуру стали после закалки покажем на рисунке 4.

/>Карбиды

/>/>Мартенсит

/>

Остаточный аустенит

Рис. 4. Микроструктура стали Р6М5 (после закалки)

Отпуск:

При многократном отпуске из остаточного аустенита (Аост)выделяются карбиды, легированность аустенита уменьшается, и он претерпеваетмартенситное превращение.

Отпуск производится при температуре 5500С, с выдержкой в течении 1 часа и охлаждением на воздухе до200С.

Подъёмно-транспортноеоборудование: используем однобалочный ручной мостовой кран, тележки.

Оборудование для нагрева:для закалки – четырёхтигельная печь-ванна, для отпуска – колпаковая печь.

Оборудование дляохлаждения: охлаждение осуществляем в механизированном закалочном баке.

Дополнительноеоборудование: очистка от масла производится в конвейерной моечной машине типаММК; очистка от окалины осуществляется в травильной машине с краном.

Структуру стали после отпуска покажем на рисунке 5.

/>/>Мартенсит

/> /> /> /> /> /> /> /> /> />

Остаточный аустенит

Карбиды

Рис. 5. Микроструктурастали Р6М5 (после отпуска)

Твёрдость быстрорежущейстали марки Р6М5 после термической обработки составляет 64 HRC. В структуре стали остаётсяприблизительно 2% остаточного аустенита, который немного снижает твёрдостьстали и вызывает внутренние напряжения за счёт того, что аустенит и мартенсит впространстве занимают разные объёмы. Сталь марки Р6М5 обладает повышеннойвязкостью.

В качестве дополнительнойобработки мы выбрали низкотемпературный отпуск для снятия напряжений послешлифования и заточки без снижения твёрдости, а также повышения стойкостиинструмента при резании. Режим дополнительного отпуска (рис. 6) режущегоинструмента: нагрев до температуры 240-2600С и выдержка в течении 1-4 часов.

/>

Рис. 6.Низкотемпературный отпуск (дополнительная термическая обработка)

Оборудование

1.        Оборудованиедля нагрева:

 

Колпаковаяпечь

Для отжига проволоки иленты применяют газовые и электрические колпаковые печи, представляющие собойфутерованный колпак, устанавливаемый на неподвижный под.

В газовых колпаковыхпечах газ сгорает в излучающих трубах, а в электрических печах применяютнагреватели из сплавов высокого сопротивления. В некоторых конструкциях печейколпаки применяют только для нагрева садки, а охлаждение производится безколпака. Колпак мостовым краном переносится на другой под для нагрева садки навтором поде.

В других конструкцияхколпак только приподнимают, под с нагретой садкой отводят, а вместо негоподкатывают другой под с садкой для нагрева. При использовании защитнойатмосферы в колпаковых печах применяют муфель.

На рисунке 7 показанаколпаковая электропечь. Колпак 1 цилиндрической формы футерован нормальнымшамотным и диатомитовым кирпичом. На крючках 2 под­вешены нагреватели изсплавов Х20Н80. Муфель 3 двойной газонепроницаемый сделан из листовой сталиХ23Н18. В муфель вводится защитный газ, состоящий из 0,5 % СО2, 2 % Н2 иостальное N2. Расход газа 2,5 м3/ч. Масса садки 25 т. Рабочая температура9000С. Мощ­ность печи 380 кВт.

/>

Рис. 7. Колпаковая печь

Четырехтигельная электродная печь-ванна

Четырехтигельнаяванна для термической обработки быстрорежущей стали, показана на рисунке 8. Впервом тигле производят подогрев до 6500С, во втором до 8500С, в третьемосуществляют окончательный нагрев до 1220 — 12900С, а в четвертом тиглепроизводят ступенчатую закалку.

Взависимости от температуры составы солей в тиглях различные: в первом смесьсолей 50 % КСl и 50 % Na2СО3, во втором 30 % КСl и 70 % ВаС12, в третьем 100% ВаС12 и в четвертом 33,3% КСI, 33,3% NаС1 и 33,3 % ВаС12. Перед загрузкой в тигли соли NаСl и КС1 тщательно просушивают, а ВаС12 прокаливают при 600 — 7000С.

Раскисляютванны бурой или ферросилицием. Чем выше температура, тем чаще раскисляют ванну.

/>

Рис. 8. Четырехтигельнаяэлектродная печь-ванна:

1- тигли, 2 — электроднаягруппа, 3 — вытяжной зонт, 4 — пирометр

2.        Оборудование дляохлаждения:

Механизированныйзакалочный бак

Механизированныйзакалочный бак (рис. 9) состоит из корпуса 1, в котором установлен стол 2 сотверстиями в крышке. С помощью пневматического приспособления 3 стол можетопускаться, подниматься и покачиваться. Перемешивание масла осуществляетсямешалкой 4. Охлаждение поддонов производится следующим образом. Горячие поддоныс деталями поступают на стол, и стол с помощью пневматики погружается в масло ипокачивается. После охлаждения стол поднимается, и поддоны перемещаются наследующую операцию.

/>

/>

Рис. 9.Механизированный закалочный бак с опускающимся столом

3.        Подъемно-транспортноеоборудование

Однобалочный ручной мостовой кран

На рисунке 10показана конструкция ручного однобалочного мостового крана. Однобалочные ручныемостовые краны имеют грузоподъемность до 5 т. при пролетах до 12 м.

/>

Рис. 10.Однобалочный ручной мостовой кран

4.        Дополнительноеоборудование

 

Травильнаямашина с подъёмным краном

Химическое травлениеосуществляется травильной машиной с подъемным краном (рис. 11). Плунжер споршнем 1 соединен с четырьмя балками-хоботами 2, расположенными крестообразно.С помощью плунжера корзины 3 можно поднимать и опускать. При подъемебалки-хоботы могут быть повернуты на 900.

Травильная машина имееттри бака 4, расположенных под концами балок-хоботов. В одном баке находитсяраствор кислоты, в другом — горячая вода, а в третьем — холодная вода. Подчетвертым хоботом находится разгрузочно-погрузочная площадка.

Кислотные травильные бакиделают из кислотоупорного бетона, деревянными с внутренней облицовкой изкислотоупорного кирпича, металлическими и т. д.

/>

Рис. 11. Травильнаямашина с краном

Конвейернаямоечная машина типа ММК

Конвейернаямоечная машина типа ММК (рис. 12) состоит из водонепроницаемого кожуха 2,внутри которого движется конвейер 1 с отверстиями для стока раствора, бачка 7,фильтра 6 и насоса 5. После промывки раствор фильтруется и снова подается кбрызгательным трубкам 3. Подогрев раствора осуществляется паром в змеевике илитрубчатыми нагревателями. Конвейер приводится в движение от ведущего барабана4. Производительность машины ММК от 160 до 640 кг/ч.

/>

Рис. 12. Конвейернаямоечная машина типа ММК