Разработка технологического процесса термической обработки стальной детали

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное Бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«российский государственный аграрный университет -

МСха имени К.А. Тимирязева»

(ФГБОУ ВО ргау - МСХА имени К.А. Тимирязева)

Институт механики и энергетики имени В.П. Горячкина

Кафедра «Материаловедения и технологии машиностроения»

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

«Разработка технологического процесса термической

обработки стальной детали»

Факультет ИМЭ им В.П. Горячкина.

Номер группы: 119Эн

Студент: Белянская Надежда Евгеньевна

Номер варианта: 32

Наименование детали: ножовочное полотно

Марка стали: Р9

Твердость после термической обработки: 60…66 HRC

Москва. 2018

Оглавление

сталь марка элемент легирующий

1.Расшифровка марки стали. Классификация

2.Справочные данные

3.Влияние легирующих элементов

4.Суммарное влияние легирующих элементов и углерода на режимы термообработки

5.Описание условий работы детали

6.Технология изготовления детали

7. Оборудование и материалы

Список литературы



Часть 1

Пояснительная записка:

1. Разработка технологического процесса термической обработки стальной детали

1.1 Расшифровать марку стали Р9 и указать её классификацию

1.1.1. по назначению

Инструментальная быстрорежущая

1.1.2. по качеству

Сталь инструментальная качественная.

1.1.3. по содержанию углерода

Содержание углерода ~1%(высокоуглеродистая).

1.1.4. по содержанию химических элементов

Высоколегированная

1.1.5. по степени раскисления

Спокойная

1.1.6. указать химический состав

Р9 буква Р говорит о том, что перед нами инструментальная быстрорежущая сталь, в которой присутствует вольфрам в количестве около 9%

1.2 Справочные данные

1.2.1 химический состав слали по справочнику

Указан в таблице 1

Сера Фосфор	До 0,03% До 0,03%
Углерод	0,85 - 0,95%;
Железо	~80%
Марганец	До 0,5 %
Хром	3,8 - 4,4%
Никель	До 0,4%
Молибден	До 1%
Кобальт	До 1%
Вольфрам	8,5 - 9,5%
Ванадий	2,3 - 2,7%
Таблица 1 Химический состав стали Р9

физико-механические свойства стали

Основные физические свойства при Т=20°С

Удельное сопротивление R=380*10⁹(Ом/м)

Плотность с=8300кг/м3

Коэффициент теплопроводности= 23 Вт

Механические свойства представлены в таблице 2

Таблица 2 Механические свойства



1.3 Влияние каждого легирующего элемента и углерода на

1.3.1 Полиморфизм железа показано на диаграмме 1

Диаграмма 1 Cr, Mo, W, V, Nb. Они повышают температуру А3 и понижают А4, расширяя область б-твёрдого раствора

1.3.2

1.3.3 линии диаграммы изотермического превращения аустенита

Хром повышает температуру в точках А1 и А3, в этом случае область аустенита на диаграмме состояния железо-цементит сужается.

Хром смещает С-образные кривые вправо (скорость критической закалки снижется). Ванадий действует так же, как и хром.

1.3.4 физико-механические свойства стали

Углерод - является главным упрочняющим элементом во всех сталях, кроме аустенитных нержавеющих сталей и некоторых других высоколегированных сталей. Упрочняющий эффект углерода состоит из упрочнения твердым раствором и упрочнения за счет дисперсного выделения карбидов. С увеличением содержания углерода в стали ее прочность увеличивается, но пластичность и свариваемость снижается.

Вольфрам (В) - образует в стали очень твердые химические соединения - карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует росту зерен при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Это дорогой и дефицитный металл.

1.3.5 прокаливаемость

Легированные стали вследствие более высокой устойчивости переохлажденного аустенита и соответственно меньшей критической скорости охлаждения прокаливаются на большую глубину, чем углеродистые. Сильно повышают прокаливаемость марганец, хром, молибдене, менее сильно влияют никель. Прокаливаемость особенно возрастает при одновременном введении в сталь нескольких легирующих элементов.

1.4 Суммарное влияние легирующих элементов и углерода на режимы термообработки.

1.4.1 влияние легирующих элементов на температуру закалки

Закалка стали У10: 860 °С. Температура закалки стали Р9: 1220-1240 °С

Повышают на 360°С.

1.4.2 влияние легирующих элементов на время выдержки

Влияние легирующих элементов оказывает на увеличение времени выдержки.

1.4.3 влияние легирующих элементов на закаливаемость

Увеличивается закаливаемость в среднем на 2 HRC

1.4.4 влияние легирующих элементов на прокаливаемость

Прокаливаемость увеличилась

1.4.5 критические точки стали по справочнику представлены в таблице 3

Таблица 3. Критические точки сталей У10 и Р9

Сталь/крит.точки	Ac1	Ac3(Acm)	Ar1	Mn
У10	730	800	700	210
Р9	820	870	740	180

1.5 Описание условий работы детали

1.5.1 Назначение, условия работы детали и эскиз

Ножовочное полотно по металлу - это основной режущий элемент ручной ножовки или оснастка ножовочного отрезного станка представляющее собой тонкую и узкую пластину с 2 двумя отверстиями и зубьями на одном или двух ребрах. Рез материала осуществляется благодаря возвратно-поступательному движению инструмента с одновременным нажимом. Среди условий можно отметить сильное трение, нагрев, динамические нагрузки.

Эскиз детали представлен на рис. 1

Рис1. Эскиз ножовочного полотна

1.5.2 состояние поставки стали

Для ручных рамок определяет технические условия ножовочного полотна ГОСТ 17270-71. Параметры ножовки по металлу регулирует ГОСТ 6645-86

1.6 Технология изготовления детали

1.6.1 режимы и описание предварительной термической обработки детали (если она необходима)

Высокие режущие свойства быстрорежущих сталей обеспечиваются легированием сильными карбидообразующими элементами ( W, Mo, V ), элементами, повышающими температуру ( б ? г ) - превращения ( Со, Аl ), и применением специальной термической обработки, заключающейся в закалке с высоких температур ( 1200 - 1300 °С ) и в отпуске, вызывающем дисперсионное твердение ( первичная термическая обработка ).

Подобная термическая обработка приводит к карбидной неоднородности. Избыточные карбиды быстрорежущих сталей входят в состав эвтектики, образующейся по границам зерен аустенита и д-феррита. Литая сталь из-за присутствия эвтектики имеет высокую хрупкость и низкую прочность.

Необходимы ковка и отжиг.

Существенное улучшение структуры и прочностных свойств данных сталей достигается в ходе особой термической обработки. Рассмотрим ее на примере быстрорежущей стали марки Р9.

Для снижения твердости сталь, прежде всего, отжигают. В литом виде она имеет ледебуритную эвтектику, которую устраняют горячей деформацией путем измельчения первичных карбидов.

Ковка стали очень важна. При недостаточной проковке возникает карбидная ликвация - местное скопление карбидов в виде участков неразрушенной эвтектики. Карбидная ликвация снижает стойкость инструмента и увеличивает его хрупкость. Деформированную сталь для снижения твердости ( до НВ 2070 - 2550 ) подвергают изотермическому отжигу. Структура отожженных сталей состоит из сорбитообразного перлита, вторичных и более крупных первичных карбидов. В карбидах содержится 80-95% вольфрама и ванадия и 50% хрома. Остальная часть легирующих элементов растворена в феррите.

Температура ковки : 1180-850 °С

Температура отжига : 840-860 °С

НВ( не более) : 2550 Мпа

1.6.2 описание механической обработки детали

Из поступивших на производство листов стали вырезаются зубья с помощью пресса (для получения одного зубца пресс бьет дважды). Далее автоматические клещи загибают зубья под определенным углом - установка зубцов. Далее сталь разрезают, на одном конце каждой заготовки пресс проделывает отверстия для рукоятки. Далее заготовки опять разрезают и в конце обрабатывают шлифовальной лентой для полировки краев- удаление заусенцев. Затем промывают специальной охлаждающей эмульсией. Затем клещи опять выпрямляют зубцы. В этом виде ножовочное полотно отправляется на вторичную Т.О.

1.6.3 режимы и описание окончательной термической обработки детали

Высокие эксплуатационные свойства инструменты из быстрорежущих сталей приобретают после закалки и трехкратного отпуска. Из-за низкой теплопроводности быстрорежущие стали при закалке нагревают медленно с прогревами при 450 и 850 °С, применяя соленые ванны для уменьшения окисления и обезуглероживания. Особенность закалки быстрорежущих сталей - высокая температура нагрева. Она необходима для обеспечения теплостойкости - получения после закалки высоколегированного мартенсита в результате перехода в раствор максимального количества специальных карбидов.

Степень легирования аустенита( мартенсита ) увеличивается с повышением температуры нагрева. При температуре 1300 °С достигается предельное насыщение аустенита - в нем растворяется весь хром, около 8%W, 1%V и 0,4-0,5%С.

После закалки не достигается максимальная твердость сталей, так как в структуре кроме мартенсита и первичных карбидов содержится 30-40% остаточного аустенита, присутствие которого вызвано снижением температуры точки Мк ниже 0 °С. Остаточный аустенит превращают в мартенсит при отпуске и обработке холодом. Отпуск проводят при температуре 550-570 °С. В процессе выдержки при отпуске из мартенсита и остаточного аустенита выделяются дисперсные карбиды М6С. Аустенит, обедняясь углеродом и легирующими элементами, становится менее устойчивым и при охлаждении ниже точки Мн испытывает мартенситное превращение.

Однократного отпуска недостаточно для превращения всего остаточного аустенита. Применяют двух- и трехкратный отпуск с выдержкой по одному часу и охлаждением на воздухе. При этом количество аустенита значительно снижается. Применение обработки холодом после закалки сокращает цикл термической обработки. В термически обработанном состоянии быстрорежущие стали имеют структуру, состоящую из мартенсита отпуска и карбидов, и твердость для стали марки Р9 - HRC 62-64 .

Температура закалки : 1220-1240 °С

Температура отпуска : 550-570 °С

HRC : 62-64

у и : 2600-3000 Мпа

1.7 Оборудование и материалы

Печь закалочная РК 55/12; Печь отпускная РР540/85; наковальня, горн, камерная универсальная электропечь, СНЦ. Вода, масло закалочное М8В2.



2 Графическая часть

2.1 Представить стальной участок диаграммы состояния железо-цементит, указать заданную марку стали (до и после ХТО если применяется), температуру термической обработки.( Диаграмма 2)

Диаграмма 2.

2.2 Схема термической обработки( Схема 1)

Схема 1. термическая обработка стали (отжиг)

2.3 Схема микроструктуры стали: в состоянии поставки (а),

после окончательной термической обработки (б) (схема 2)

а) б)

Схема 2. Микроструктуры стали



2.4 Диаграмма изотермического превращения аустенита (диаграмма 3)

Диаграмма 3. Изотермическое превращение аустенита



Список литературы и источники

1) http://metallicheckiy-portal.ru/marki_metallov/sti/U10(R9)

2) https://studfiles.net/preview/2713872/page:7/

3)http://met-all.org/stal/bystrorezhushhaya-stal-instrumentalnaya-marki-harakteristiki-markirovka-bystrorez.html

4) https://prompriem.ru/stati/stal-r9.html

5) http://stu.scask.ru/book_met1.php?id=98

6) https://www.lsst.ru/spravochnik-metalloprokata/instrumentalnaya-stal/stal-r18/

7) http://mekkain.ru/library/nozhovochnoe-polotno.html

8) https://www.rinscom.com/gost/pdf/6645-86.pdf

9) https://helpiks.org/2-111543.html

10) http://fb.ru/article/313808/mehanicheskaya-obrabotka-metalla-vidyi-i-sposobyi

11) https://www.youtube.com/watch?v=fSM79S_M9bc

12) http://fccland.ru/instrumentalnaya-stal/3327-kovka-bystrorezhuschey-stali.html

13) http://yaruse.ru/posts/show/id/534

14) Материаловедение Ю.М. Лохтин В.П. Леонтьева

15) Марочник сталей для машиностроения ОМТРМ 0056-002-68

Размещено на Allbest.ru