Характеристика жесткости деталей

Категория жесткости	Кж для деталей с поперечным сечением
	круглым	Некруглым
Малая	0,8…2,5	2,5…4,5
Средняя	2,5…4,5	4,5…7,5
Высокая	Св. 4,5	Св. 7,5

Чем меньше показатель жесткости, тем более склонна заготовка к деформации при закалке. Детали станков с жесткостью «малой» и более низкой не рекомендуется упрочнять объемной закалкой. Однако, эти рекомендации не могут быть использованы для инструмента, который должен быть упрочненным по всему сечению.

Закалочные деформации, наиболее характерные для инструмента малой жесткости, определяют необходимость операций правки.

Наиболее рационально проводить правку в условиях кинетической пластичности, а именно, при мартенситном превращении, т.е. в процессе охлаждения. Закалка с фиксацией формы при охлаждении получила название «закалка в штампах». Однако, применимость такой технологии ограничивается формой инструмента – она возможна для инструмента плоской формы (типично для отрезных фрез, или заготовок пил, изготавливаемых из листа).

Эффективна правка, совмещенная с отпуском, - терморихтовка. Заготовки фиксируют так, чтобы усилие фиксации «стремилось» исправить форму детали, и в таком, заневоленном, состоянии подвергают отпуску. Температуру отпуска следует выбирать максимально возможной (ограничение - необходимая твердость инструмента), т.к. чем выше температура, тем эффективнее исправление формы.

При невозможности проводить закалку в штампах или терморихтовку необходимо учитывать следующие обстоятельства:

• проводить правку следует без вылеживания инструмента после закалки. Так пластический прогиб сталей У8, ХВГ через 6 часов после закалки снижается в 3…5 раз,

• прогиб при правке должен быть больше прогиба, полученного при закалке (гиб с перегибом), с тем, чтобы компенсировать упругую составляющую прогиба;

• через некоторое время после правки деформации могут возникать вновь (обратимые деформации), их величина – 20…90% величины прогиба при рихтовке. Этот эффект может уменьшен или устранен проведением после правки стабилизирующего отпуска. Иногда цикл «правка - отпуск» необходимо провести неоднократно, т.к. деформации могут возникнуть при стабилизирующем отпуске.

5.5.4. Дефекты термической обработки.

Углеродистые и легированные инструментальные стали.

Отжиг. При завышенной температуре отжига образуется структура пластинчатого перлита, возможно появление цементнтной сетки. Это происходит вследствие растворения большого количества вторичных карбидов.

Эти карбиды играют роль центров кристаллизации при выделении карбидов из аустенита и при перлитном превращении в процессе охлаждения при отжиге. Если эти центры кристаллизации отсутствуют, или их мало, выделяющиеся карбиды получают пластинчатую форму. Они выделяются по границам зерен, образуя цементитную сетку.

Получение струткуры зернистого перлита затруднительно у эвтектоидных сталей, а также заэвтектоидных с содержанием углерода, близкого к эвтектоидному из-за отсутствия или малого количества вторичных карбидов. Для получения структуры зернистого перлита отжиг таких сталей следует производить при более низких температурах – непосредственно вблизи А₁, а также использовать длительные выдержки, чтобы произошла сфероидизация карбидов.

Наличие в структуре пластинчатого перлита снижает механические свойства и ухудшает обрабатываемость резанием (см. выше). Цементитная сетка недопустима. Ее устраеяют нормализацией.

Закалка. При перегреве (закалочная температура выше оптимальной) после закалки получается структура крупноигольчатого мартенсита. Стали с такой структурой имеют пониженную прочность н вязкость Недогрев (пониженная температура или недостаточная выдержка при температурах закалки) или замедленное охлаждение в процессе закалки приводят к пониженной твердости. При недогреве в структуре заэвтектоидных сталей наблюдаются участки перлита, при медленном охлаждении - участки троостита.

Углеродистые стали склонны к получению деформаций и образованию трещин, а также к пятнистой твердости (см. выше).

Отпуск. Повышение температуры отпуска сверх оптимальной приводит к снижению твердости стали.

Быстрорежущие стали.

'Закалка. Оптимальной является закалка, обеспечивающая величину аустенитного зерна, соответствующую 10-11 баллу стандартной шкалы. При этом достигаются высокие значения твердости и теплостойкости и достаточной прочности.

Перегрев (зерно крупнее 10 балла) приводит к снижению прочности и ударной вязкости. При этом возрастает вероятность поломки или выкрашивания режущей кромки инструмента.

Недогрев (зерно мельче 11 балла) не позволяет получить необходимой теплостойкости, это приводит к ускоренному износу.

Медленное охлаждение от закалочных температур до 600-500⁰С приводит к выделение карбидов из аустенита, это приводит к потере теплостойкости.

Нафталинистый излом. Излом стали с таким дефектом грубый, в нем видны блестки (отсюда и название) следствие разрушения по определенным кристаллографическим плоскостям. Микроструктура стали отличается наличием весьма крупною зерна. Твердость и теплостойкость сталей с нормальным нафталинистым изломом одинаковы, но прочность и ударная вязкость последних в два-четыре раза ниже.

Причина появления нафталинистого излома - двойная закалка, выполненная без промежуточной разупрочняющей операции (отжиг или высокий отпуск). В результате первой закалки происходит растворение карбидов. При повторной закалке отсутствуют препятствия росту зерна и происходит его сильный рост. Первая закалка может произойти в результате горячей обработки быстрорежущей стали (ковка, сварка), производимой при температурах выше a®g превращения. Поскольку прокаливаемость быстрорежущих сталей весьма высока, то даже медленное (на воздухе) охлаждение от температур обработки приводит к появлению в структуре мартенсита, т.е. происходит закалка

Обезуглероживание может происходить в нераскисленных или слабо раскисленных ваннах при нагреве под закалку (см. выше).

Отпуск. При повышении температуры отпуска выше оптимальной снижается твердость. Проведение отпуска при температурах ниже оптимальной, уменьшение количества отпусков, а также проведение последующего отпуска инструмента, не охлажденного до цеховой температуры после предыдущего отпуска, приводит к сохранению в структуре остаточного аустенита и снижению износостойкости инструмента.