6.2 Інструментальні леговані сталі.

Інструментальні леговані сталі містять обмежену кількість хрому, вольфраму, ванадію, кремнію і марганцю. Частка вуглецю в цих сталях висока — 0,9...1,3 %. Легувальні елементи істотно покращують прогартованість, дещо підвищують твердість (62...64 НК.С) і теплотривкість (до 250 °С) порівняно з нелегованими інструментальними сталями. Звичайна термічна обробка легованих сталей для різального інструменту полягає в гартуванні від 810...870 °С й низькотемпературному відпусканні. Структура після термообробки — легований мартенсит, карбіди, а також залишковий аустеніт. Із сталей марок 9ХС, ХВГ, ХВ4, ХВСГ виготовляють свердла, розвертки, мітчики, плашки і фрези невеликого діаметра.

Питання для самоперевірки:

1. Які структурні властивості та використання мають сталі 12Х13, 20Х13, 30Х13, 40Х13, 08Х17Т?

2. Які сталі використовують для деталей, працюючих в окислюючих та інших агресивних середовищах?

3. Яку термічну обробку проходять аустенітні корозійнотривкі сталі?

4. Яким вимогам потрібні відповідати сталі для праці при високих температурах (жароміцних)?

5. Які сталі використовують для роботи при високих температурах 550-560°С та 600-800ºС?

6. Коли і для чого використовують жароміцні сплави на нікелевій основі?

7. Чи можливо використовувати киплячу сталь для виготовлення конструкцій та деталей машин, працюючих при температурах від -40º до -50ºС?

8. Які вуглецеві сталі звичайної якості можливо використовувати для конструкцій і деталей машин, які підлягають зварюванню чи зміцненню термічною обробкою?

9. Які сталі відносять до низьколегованих? Де їх використовують? Які існують методи їх зміцнення?

10. Які вимоги пред'являються до цементованих сталей?

11. Яким вимогам мають відповідати поліпшуванню сталі?

12. Назвіть основні переваги та недоліки мартенсітностаріючих сталей. Назвіть області їх використання.

Лекція №7

Тема: Теорія термічної та хіміко-термічної обробки сталі. Кольорові метали та неметалічні матеріали.

7.1 Перетворення, що відбуваються у сталях під час нагрівання.

7.2 Ріст зерна аустеніту.

7.3 Перетворення у сталі під час охолодження аустеніту.

7.4 Перлітне перетворення.

7.5 Мартенситне перетворення у вуглецевій сталі.

7.6 Сплави на основі міді.

7.7 Сплави на алюмінієвій основі.

7.8 Тверді стопи.

7.9 Неметалічні та композиційні матеріали.

Термічною обробкою сталі називають процес її нагрівання до визначеної температури, витримування при цій температурі й подальше охолодження зі заданою швидкістю з метою зміни структури та властивостей у бажаному напрямку.

Хіміко-термічна обробка сталі (ХТО)

Процес зміни хімічного складу, мікроструктури та властивостей поверхневого шару заготовки називається хімко-термічною обробкою. Під час ХТО заготовку нагрівають у середовищі, збагаченому елементом, яким насичують, витримують протягом певного часу при заданій температурі, а потім охолоджують. При тому відбувається дифузійне збагачення поверхневого шару заготовок неметалами або металами з метою поверхневого зміцнення. ХТО складається із дисоціації, адсорбції та дифузії. Перший процес дисоціації (наприклад газів CO або NH₃) створюють активний атомарний вуглець С або атомарний азот N

2CO→CO₂+C

2NH₃→3H₂+2N

Другий процес адсорбції – захоплювання поверхнею тіла активних атомів дифузанту за рахунок сил притягання. З підвищенням t адсорбційна здатність металу зростає.

Дифузія – переміщення адсорбованих поверхнею атомів дифузанту в глибину тіла, причому утворюється дифузійний шар, що відрізняється від основного металу хімічним складом, структурою та властивостями, в той час як поверхневе гартування змінює лише структуру. Тому різниця у властивостях поверхні є осердя в деталях після ХТО більша, ніж у поверхнево загартованих деталях.

Результати ХТО не залежать від форм деталей, чого не можна сказати про результати гартування СВЧ. Проте поверхневе гартування продуктивніше. Процес дифузійного насичення вуглецем поверхневого шару сталевих заготовок називається цементацією, мета якої в комплексі з подальшою термообробкою – надати поверхні деталі високу твердість та зносотривкість, зберігаючи в’язке осердя. У практиці застосовують цементацію у твердому й газовому карбюризаторах, але після ХТО здійснюють ТО заготовок – нормалізацію, гартування та низькотемпературне відпускання.

Азотування сталі (насичення азотом) має мету – істотно підвищити твердість, зносотривкість й корозійну тривкість осердя азотованих деталей повинно мати підвищену міцність й пластичність з огляду на що їх попередньо гартують і відпускають при t~650, що дає структуру сорбіту.

Переваги азотування порівняно з цементацією:

● вища твердість і зносотривкість поверхневого шару;

● названі властивості зберігаються до t=450-500 проти200-225 для випадку цементації.

Недоліки:

● велика тривалість процесу (до 100 годин);

● дороговізна нітралоїв.