Инструментальная сталь ХВГ для режущего и измерительного инструмента

Химический состав: углерод – 1%, хром – 1%, вольфрам – 1%, марганец – 1%, железо – 96%.

Класс стали в равновесном состоянии заэвтектоидный, а после охлаждения на воздухе – перлитный.

Микрошлиф 3 – после отжига на зернистый перлит (температура нагрева 760 °С). Структура – зернистый перлит (рис. 4.2, а). Состоит из феррита и карбидов округлой формы диаметром 3·10-4 мм. Более крупные выделения карбидов являются вторичными. Такая структура обеспечивает стали твердость НВ 250, что позволяет изготавливать инструмент резанием.

При изучении на микроскопе структура стали не отличается от

чие твердости сталей обусловлено в основном легированностью феррита и присутствием в структуре специальных Дкарбидов.

структуры нелегированной стали с таким же содержанием углерода (У10) после такой же обработки, Но последняя имеетИтвердость НВ 210. Разли-

Микрошлиф 4 – после закалки от 840 °С в масле и отпуска при 150

°С. Структура – мартенсит отпуска, весьма мелкоигольчатый (рис. 4.2, б).

На фоне мартенсита наблюдаются округлые включения карбидов. Такая

структура обеспечивает твердость стали HRC 62-65 и лучшую износостойкость инструментам по сравнению со сталью У10. Это объясняется леги-

ХимическийСсостав: углерод – 0,85%, вольфрам – 6%, молибден – 5%, хром – 4%, ванадий – 2%, железо – 82,15%. Микрошлиф 5 – после литья.

В структуре присутствует скелетообразная эвтектика (рис. 4.3, a). Поэтому по структуре в равновесном состоянии относится к ледебуритному классу. Микрошлиф 6 – после ковки и отжига.

Структура состоит из сорбита закалки и вторичных карбидов (рис. 4.3, б). Твердость стали не должна превышать НB 255, что необходимо для обеспечения обрабатываемости стали резанием. Кроме того, ковка и отжиг подготавливают внутреннее строение стали к окончательной обработке.

Микрошлиф 7 – после закалка от 1220 °С и трехкратного отпуска при 550 °С. Структура состоит из мартенсита отпуска (весьма мелкоигольчатого), карбидов первичных и вторичных (рис. 4.3, в). Особенностью

41

мартенсита является то, что он высоколегированный. Это достигается высокой температурой нагрева закалки, при которой карбиды растворяются в аустените, повышая его легированность. Однако легированность аустенита приводит к неполному превращению его в мартенсит при закалке. Непосредственно после закалки количество остаточного аустенита составляет 30%.

нужную твердость. Для превращения его в мартенсит отпуска выполняется трехкратный отпуск при 1550 °С. Твердость стали после такой обработки составляет HRC 63-65. Именно высоколегированный мартенсит обеспечивает стали красностойкость – сохранение твердости не менее HRC 58 после четырехчасового отпуска при температуре 620 °С.

Износостойкая сталь 110Г13Л

Химический состав: углерод – 1,1%, марганец – 13%, железо – 85,9%. Л – литейная сталь.

Класс стали аустенитный.

Микрошлиф 8 – после литья. Структура стали состоит из аустенита и карбидов, выделившихся по границам аустенитных зерен (рис. 4.4, а). Особенностью марганцовистого аустенита является способность упрочняться. При воздействии контактных нагрузок поверхность деталей накле-

42

пывается, т.е. становится твердой и износостойкой. Кроме того, этот аустенит обеспечивает стали весьма высокую ударную вязкость.

Но выделение карбидов по границам зерен снижает ударную вязкость стали. Микрошлиф 9 – после закалки от 1100 °С в воде.

При высокой температуре нагрева карбиды растворяются в аустените, а при быстром охлаждении они не успевают выделиться (рис. 4.4, б).

Рис. 4.4. хемыСструктуристали 110Г13Л: а – после литья – аустенит и карбиды (светлые включения по границам аустенитных зерен); б – после закалки – аустенит

Аустенитное состояние обеспечивает стали ударную вязкость KCV=3 МДж/м2 (30 кгс·м/см2).

Порядок выполнения работы

1.Изучить маркировку легированных сталей, назначение легирующих элементов, классификацию легированных сталей, их упрочнение.

2.Зарисовать схемы микроструктур легированных сталей (оборудование: металлографический микроскоп МЕТАМ или МИМ-6).

3.Дать классификацию приведенных сталей по назначению. Указать способ упрочнения, структуру после упрочнения.

4.Указать область применения приведенных сталей.

43

5. Подвергнуть термической обработке по указанию преподавателя следующие детали машин:

а) вал редуктора из стали 45ХНМА; б) пружину из стали 60С2Н2А;

в) зубчатое колесо из стали 18Х2НЧМА; г) зубчатое колесо из стали 38Х2МЮА; д) кулачок распредвала из стали 18ХГТ; е) кулачок распредвала из стали 40ХФА; ж) рессору из стали 50ХГФА; з) буксирный крюк из стали 40ХНА; и) сверло из стали ХВСГ;

к) метчик для нарезания резьбы из стали 9ХС; л) измерительную линейку из стали 12ХН3А;

м) коленчатый вал, опорами которого являются подшипники скольжения; материал вала – сталь 40ХНМА.

При решении задач ответить на следующие вопросы:

Контрольные вопросы и задания

1.Перечислить правила маркировки легированных сталей.

2.Сформулировать назначение легирующих элементов.

3.Привести классификацию легированных сталей по назначению.

4.Привести классификацию конструкционных сталей.

5.Привести классификацию инструментальных сталей.

6.Каковы область применения, упрочнение и структура цементируемых сталей?

7.Каковы область применения, упрочнение и структура улучшаемых

сталей?

44