Отпуск стали
Отпуском называется вид термической обработки, состоящей в нагреве закаленной стали до температур ниже критической Ас1, выдержке при заданной температуре и последующем охлаждении. Отпуск является окончательной операцией термической обработки, в результате которой сталь получает требуемые свойства. Отпуск полностью или частично устраняет внутренние напряжения, возникающие после закалки.
Различают следующие виды отпуска: Низкий отпуск достигается нагревом до температуры 150—250° С, выдержкой при этой температуре и последующим охлаждением на воздухе. Средний отпуск производят при 300—500° С. Твердость стали заметно понижается, вязкость увеличивается. Средний отпуск применяют для пружин, рессор, а также инструмента, который должен иметь значительную прочность и упругость при средней твердости. Высокий отпуск происходит при 500—600° С, его основное назначение — получить наибольшую вязкость при достаточных пределах прочности и упругости стали. Применяют этот вид отпуска для деталей из конструкционных сталей, подвергающихся действию высоких напряжений, особенно при ударной нагрузке УЛУЧШЕ́НИЕ СТА́ЛИ, двойная термическая обработка — закалка на мартенсит с последующим высоким отпуском для получения однородной дисперсной структуры сорбита, обеспечивающей хорошее сочетание прочности, пластичности, ударной вязкости и критической температуры перехода из вязкого в хрупкое состояние.
Химико-термическая обработка
ХТО называется термическая обработка, заключающаяся в сочетании термического и химического воздействия с целью изменения состава, структуры и свойств поверхностного слоя стали. При ХТО происходит поверхностное насыщение стали элементами ( С,N, Al, Cr, SI и др.) путем его диффузии в атомарном состоянии из внешней среды (твердой, газовой, жидкой) при высокой температуре.
ХТО включает три последовательные стадии (элементарные процессы): ДИССОЦИАЦИЯ – распад молекул и образовании активных насыщающих элементов АБСОРБЦИЯ – захват поверхностью металла свободных атомов насыщающегося элемента. ДИФФУЗИЯ – проникновение насыщающего элемента вглубь металла.
основные виды ХТО
Цементацией называется процесс насыщения поверхностного слоя стали углеродом. Цель цементации – получение твердой и износостойкой поверхности при сохранении вязкой пластичной сердцевины.(твердая газовая жидкостная)
Азотированием называется процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали азотом при нагреве ее в атмосфере аммиака.Цель азотирования – повышение твердости поверхностного слоя износостойкости предела выносливости сопротивления коррозии
ЦИАНИРОВАНИЕ
Цианированием называется процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при температуре 820-950оС в расплавленных цианистых солях. Цели цианирования – повышение поверхностной твердости, прочности, износостойкости, коррозионной стойкости, предела выносливости.Различают:. СРЕДНЕТЕМПЕРАТУРНОЕ ЦИАНИРОВАНИЕ. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ЦИАНИРОВАНИЕ
НИТРОЦЕМЕНТАЦИЯ
Нитроцементация – это процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при температуре 840-860оС в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака. Цели – те же, что и при цианировании.
БОРИРОВАНИЕ
Борирование – это вид ХТО, заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали бором при нагреве в соответствующей среде. Цель борирования – повышение поверхностной твердости, износостойкости, коррозионной стойкости, окалиностойкости до 800оС и теплостойкости.
ДИФФУЗИОННАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ
Диффузионная металлизация – это насыщение поверхностного слоя стали алюминием, хромом, цинком, кремнием и др. Различают следующие виды диффузионной металлизации: АЛИТИРОВАНИЕ -Это диффузионное насыщение поверхностного слоя металла алюминием. ХРОМИРОВАНИЕ -хромСИЛИЦИРОВАНИЕ –кремний
ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА (ТМО)
Это широко применяемый в машиностроении эффективный способ упрочнения металлов. Он позволяет повысить механические свойства по сравнению с полученными при обычной закалке и отпуске. ТМО заключается в сочетании пластической деформации стали в аустенитном состоянии с ее закалкой. Цель ТМО - получение высокой твердости в сочетании с высокой вязкостью и устранение отпускной хрупкости. ВТМО- высокотемпературная термомеханическая обработка НТМО – низкотемпературная термомеханическая обработка
Инструментальные материалы
Инструментальные стали подразделяются на следующие группы: 1.ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ ПОНИЖЕнНОй ПРОКАЛИВАЕМОСТИ Это углеродистые или легированные стали с малым процентом легирующих компонентов. Марки–У7,У8,У9,У10 ,У11,У12,У13 Х05,Х06,65ХФ, 85ХФ
Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ 1435).Содержат 0,65…1,35% углерода.Стали У7…У13А – обладают высокой твердостью, хорошо шлифуются, дешевы и недефицитны. Из сталей марок У7, У8А изготавливают инструмент для работы по дереву и инструмент ударного действия, когда требуется повышенная вязкость – пуансоны, зубила, штампы, молотки.Стали марок У9…У12 обладают более высокой твердостью и износостойкостью – используются для изготовления сверл, метчиков, фрез.Сталь У13 обладает максимальной твердостью, используется для изготовления напильников, граверного инструмента.
Инструментальные стали Повышенной прокаливаемости Это легированные стали, содержащие 1-3 % легирующих элементов. инструмент закаливают в масле, поэтому он может иметь более сложную форму, уменьшается опасность возникновения трещин при закалке.Это стали марок: Х -850°/200° 64-61 НRСэ,9ХС – 800°/150° 65-65НRСэ
Быстрорежущие стали Это стали, предназначенные для изготовления инструмента, работающего при высоких скоростях резания. Это сталь, в отличие от других сталей, обладают высокой красностойкостью, т.е. способностью сохранять мартенситную структуру, а соответственно и твердость при температуре 500-600°С Применение быстрорежущих сталей позволяет увеличить в 2-4 раза скорости резания и 10-30 раз увеличивает стойкость инструмента. Марки быстрорежущих сталей:
Р18 Р6М5 Р9Ф5 Р9К5 Р10К5Ф5 Р9 Р6М3 Р14Ф4 Р9К10 Быстрорежущие стали относятся к ледебуритному карбидному классу.Состав стали Р18 : 18 % вольфрама, 4 % хрома, 1 % углерода 1 % ванадия. Структура после закалки – высоколегированный мартенсит, нерастворенные карбиды и остаточный аустенит.
Твердыми сплавами называют сплавы, изготовленные методами порошковой металлургии и состоящие из карбидов тугоплавких металлов- вольфрама, титана, тантала и сцементированных ( связанных) кобальтом.Твердые сплавы 3 групп
вОЛЬФРАМОВЫЕ –ВК3,ВК6,ВК8, ВК10,ВК20,ВК25
ТИТАНО-ВОЛЬФРАМОВЫЕ –Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10
ТИТАНО-ТАНТАЛО-ВОЛЬФРАМОВЫЕ - ТТ7К10, ТТ8К6, ТТ10К8
Легированные стали
Легированные стали – это стали, в которые для получения определенных свойств специально введены элементы, называемые легирующими. Например, хром, никель, вольфрам, алюминий и др. По влиянию на полиморфизм железа легирующие элементы делятся на две группы.
Элементы, расширяющие гамма-область 1 группа - никель, марганец, кобальт, медь
Элементы, сужающие гамма область и расширяющие альфа область 2 группа - Cr ,W, V, Si, Al, Ti
Легирующие элементы изменяют химический состав, строение и свойства стали : повышают прочность, твердость при сохранении высокой пластичности, увеличивают прокаливаемость стали.
Легированные стали можно классифицировать по структуре в нормализованном состоянии: Они делятся на 3 класса: Перлитный Мартенситный Аустенитный . По эксплуатационным признакам ( назначению) легированные стали классифицируют: конструкционные ( для изготовления деталей машин) а) работающие в условиях обычных температур.б) работающие при повышенных температурах. инструментальные ( различный инструмент и оснастка).а) режущий инструмент. б) штампы. в) измерительный инструмент. стали и сплавы с особыми свойствами а) нержавеющие б) с высоким электросопротивлением в) с особым тепловым расширением г) магнитные д) жаропрочные и жаростойкие