МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

государственное образовательное учреждение

начального профессионального образования профессиональный лицей №71

Ростовской области

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по УМР

________ Л.В. Петрова

«____»_________2011 _

Инструментальные стали по дисциплине: оп. 04. Основы материаловедения

Методическая разработка для учащихся

по профессии: 151902.03. Станочник (металлообработка)

2011

Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой комиссии дисциплин профессионального цикла технологических профессий Протокол № ____ от «___»______20_г. Председатель цикловой комиссии __________________ Л. М Гуляева

Составлено в соответствии с рабочей программой дисциплины: ОП. 04. Основы материаловедение по профессии: 151902.03. Станочник (металлообработка)

Составитель:

Л. М Гуляева, преподаватель высшей квалификационной категории

Пояснительная записка

Методическая разработка «Инструментальные стали» составлена в соответствии с рабочей программой дисциплины: ОП. 04. Основы материаловедение по профессии: 151902.03. Станочник (металлообработка)

Методическая разработка «Инструментальные стали» содержит теоретический материал по изучению основных свойств, марок, применению углеродистых и легированных инструментальных сталей. Дана информация о сталях общего назначения, качественных и высококачественных инструментальных сталей, требования к инструментальным материалам по назначению, приведены марки сталей используемых для слесарного, измерительного, режущего инструмента, а также стали для изготовления штампов.

В методической разработке «Инструментальные стали» указаны структура, свойства, основные марки сталей согласно ГОСТ и области их применения.

Методическая разработка «Инструментальные стали» учебный материал для усвоения профильных базовых знаний по дисциплине ОП. 04. Основы материаловедение по профессии: 151902.03. Станочник (металлообработка).

Приведены вопросы для самоконтроля по темам.

Методическая разработка может быть использована для теоретической и самостоятельной подготовки учащихся, для подготовки к практическим занятиям и производственной практике по профессии 151902.03. Станочник (металлообработка) и других смежных профессий.

Углеродистые инструментальные стали

По ГОСТ 1435—99 углеродистая инструментальная сталь вы­пускается горячекатаной, кованой, калиброванной со специаль­ной отделкой поверхности и для сердечников.

По форме сечения сталь выпускается квадратного и круглого сечений, в том числе с радиусными (скругленными) углами и в виде полос, лент, лис­тов, шестигранников, проволоки и специальных профилей для напильников, надфилей и др.

В зависимости от химического состава углеродистая инструмен­тальная сталь выпускается следующих марок:

• качественная сталь - У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12 и У13;

• высококачественная сталь — У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, у11А, У12А, У13А.

• По назначению стали всех марок в зависимости от массовой поли хрома, никеля и меди подразделяются на пять групп:

• 1-я группа (У7, У8, У8Г, У9, У10. У11, У12 и У13) - для продукции всех видов, кроме патентированной проволоки и ленты (массовая доля хрома составляет не более 0,2 %, никеля и меди — по 0 25 % каждого элемента);

• 2-я группа (У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, УНА, У12А, У13А) — для продукции всех видов, кроме патентированной про­волоки и ленты (массовая доля хрома, никеля и меди — по 0,2 % каждого элемента);

• 3-я группа (У10А, У12А) — для сердечников (массовая доля хрома и меди составляет не более 0,2 %, никеля — 0,25 %);

• 4-я группа (У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12 и У13, У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, УНА, У12А и У13А) - для патентиро­ванной проволоки и ленты (массовая доля хрома составляет не более 0,1 %, никеля — 0,12%, меди — 0,2%);

• 5-я группа (У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12, У13) - для горяче- и холоднокатаных листов и лент, толщиной до 2,5 мм (массовая доля хрома составляет 0,2...0,4 %, никеля и меди — по 0,25% каждого элемента).

Существуют стали, которые можно отнести и к 4-й, и к 5-й группам: марки У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, УНА, У12А, У13А -для горячекатаной и кованой стали (массовая доля хрома — 0,20...0,35 %, никеля и меди — по 0,2 %); марки У8А, У9А, У10А -для холоднотянутой стали со специальной отделкой поверхности (массовая доля хрома — 0,3...0,5 %, никеля и меди — по 0,2 %).

Маркировка:

- буква У обозначает, что сталь углеродистая инст­рументальная.

-Цифры, следующие за буквой У, соответствуют массовой доле углерода в десятых процента.

- Буква Г указывает на повышенное содержание марганца (0,4...0,6 %);

-буква А, стоящая в конце марки, — на то, что сталь высококачественная, имеет пониженное содержание вредных примесей (серы и фосфора).

-Мар­ки стали без буквы А в обозначении — качественные.

Таким образом, массовая доля углерода в сталях этой группы составляет 0,66... 1,34% в зависимости от марки.

Массовая доля кремния составляет 0,17...0,28 %, марганца — 0,17...0,60 %. Каче­ственные стали содержат 0,028 % серы, высококачественные — "'018%. Стали, полученные методом электрошлакового переплава содержат не более 0,015% серы (эти стали обозначаются в конце марки буквой Ш, например У9-Ш).

Качественные стали содержат 0,03 % фосфора, высококаче­ственные - 0,025 %.

Марки углеродистой инструментальной стали У7, У7А по диа­грамме железо — цементит относятся к доэвтектоидным сталям. Они имеют структуру феррит + перлит, твердость по Бринеллю в со­стояния поставки составляет 187 НВ.

Марки стали У8, У8А, У8Г, У8ГА относятся к эвтектоидным сталям. Эти стали имеют структуру перлит, твердость —192 НВ.

Марки стали У9, У9А, У10, У10А, У11, УНА, У12, У12А, У13 и У13А — заэвтектоидные стали. Структура этих сталей — перлит и перлит + цементит, твердость — 192...217 НВ.

Углеродистые инструментальные стали имеют высокую ковкость. Температура начала ковки — 1 180 °С, конца — 800 °С.

Сталь для закалки нагревают до температуры 750... 840 °С и охлаждают в воде, растворе солей или масле.

Твердость после закалки не менее 58... 63 HRC. Сталь к отпускной хрупкости не предрасположена. Тем­пература нагрева для отпуска составляет 140...250 С.

Из-за огра­ниченной свариваемости эта сталь не применяется для сварных конструкций, но при необходимости сваривается методом кон­тактной сварки.

Углеродистые инструментальные стали находят широкое при­менение для изготовления слесарно-монтажного, измерительно­го, столярно-плотничного инструмента: зубила, долота, молотки, ножницы для резки металлов, топоры, стамески, плоскогубцы, пилы, фрезы, зенковки, калибры, сверла, надфили, напильники и т.д.

Инструмент, изготовленный из углеродистых инструменталь­ных сталей, обладает хорошими режущими свойствами.

К недостаткам этой стали относится низкая красностойкость. При температуре 200...250 °С инструмент во время работы размяг­чается и теряет режущие свойства.