18. Дефекты финишной обработки.

При финишной обработке – шлифовании и заточке инструмента как из углеродистых и легированных инструментальных, так и из быстрорежущих сталей могут возникать шлифовочные трещины и прижоги.

Шлифовочные трещины часто имеют форму сетки. Эти трещины, в отличие от закалочных, мелкие. Они возникают при снятии за проход большого слоя. Вероятность их появления увеличивается у недостаточно отпущенной стали с высоким уровнем остаточных напряжений и наличием в структуре остаточного аустенита. Остаточные напряжения могут суммироваться с напряжениями, возникающими при шлифовании, при этом общий уровень напряжений может превысить предел прочности. Аустенит в процессе шлифования претерпевает g®a превращение, вызывающее увеличение объема, что может привести к возникновению трещин.

Прижоги являются следствием высокой температуры, возникающей в зоне шлифования. Поверхность инструмента темнеет – становится черной или темно–синей. Это объясняется появлением на поверхности оксидов. Температура поверхностного слоя инструмента может превысить температуру закалки. В этом случае на поверхности образуется вторично закаленный слой, структура которого – мартенсит и сильно наклепанный аустенит. Твердость этого слоя выше, чем твердость основного металла. Вторично закаленный слой плохо травится и в поле зрения микроскопа выглядит светлым. Непосредственно за вторично закаленным слоем располагается отпущенный слой. Температура, до которой нагревается эта зона ниже, чем температура закалки, но превышает температуру отпуска, вследствие чего и происходит падение твердости. Структура этого слоя – феррит и карбиды, он сильно травится и выглядит в поле зрения микроскопа темным.

19. Экспериментальная часть.

Цель работы – изучение структуры и дефектов инструментальных сталей, возникающих при термической и финишной обработке. Оценка причин появления дефектов и способов их исправления и предупреждения.

Оборудование: металлографический микроскоп, микротвердомер ПМТ–3.

Объект исследования: микрошлифы и детали из инструментальных углеродистых и легированных сталей, микрошлифы быстрорежущих сталей.

Задачи.

Углеродистые и легированные инструментальные стали.

1. Завод выполняет отжиг поковок стали У12. В отдельных случаях поковки имеют пониженную обрабатываемость резанием. Определить и зарисовать микроструктуру двух вырезанных шлифов. Объяснить:

а) при какой структуре обеспечивается более низкая обрабатываемость;

б) причины, вызывающие получение в результате отжига более низкой обрабатываемости ;

в) как можно исправить этот дефект.

2. Часть метчиков, изготовленных из стали У11, имела пониженную стойкость в работе из-за значительного выкрашивания, тогда как другие метчики показали нормальные режущие свойства. Твердость всех метчиков была одинакова (62…63HRC). Сравнить микроструктуру сталей двух метчиков:

а) имевшего нормальную стойкость;

б) имевшего значительное выкрашивание;

Характеризовать и зарисовать микроструктуру двух метчиков в режущей части, объяснить причины обнаруженного дефекта и рекомендовать режимы обработки, обеспечивающие получение нормальной структуры.

3. В развертке, изготовленной из стали У12А, твердость после закалки оказалась на поверхности не одинаковой. На отдельных участках наблюдалась недостаточно высокая твердость (52…55HRC).

Измерить твердость различных участков поверхности образца. Объяснить:

а) причины, вызывающие этот дефект;

б) способы контроля, позволяющие легко его обнаружить;

в) мероприятие, применяемое при закалке и позволяющие предупредить этот дефект.

4. Произвести макроанализ детали типа втулка, изготовленной из стали У12. Объяснить причины возникновения трещин. Указать мероприятия, позволяющие устранить полученный дефект.

Быстрорежущие стали.

1. Часть фрез, изготовленных из быстрорежущей стали Р6М5, имела пониженную стойкость вследствие выкрашивания. Твердость фрез, как имевших нормальную, так и пониженную стойкость, отвечала требованиям технических условий.

Микроанализ образцов, вырезанных из фрез, позволяет определить причину брака. Для решения задачи рассмотреть микроструктуру двух образцов изготовленных из фрез:

а) с нормальной стойкостью;

б) с неудовлетворительными режущими свойствами;

Характеризовать и зарисовать микроструктуру и объяснить причины брака.

2. Выполнить микроанализ стали Р6М5 с обезуглероженным слоем. Для решения задачи:

а) определить глубину обезуглероженного слоя;

б) указать способы, позволяющие определить обезуглероживание быстрорежущих сталей;

в) указать методы предотвращения обезуглероживания.

3. Партия гребенок толщиной 25мм, изготовленных из стали Р12, обнаружила резко пониженную стойкость. Гребенки выкрашивались, а часть из них даже ломалась.

Излом сломавшихся гребенок значительно отличался от нормального излома быстрорежущей стали. Просмотреть излом и микроструктуру двух образцов:

а) с нормальной стойкостью;

б) с неудовлетворительными качествами.

Характеризовать и зарисовать вид излома и микроструктуру образцов. Объяснить природу и причины брака и рекомендовать пути его предупреждения.

Примечание: микроструктура просматривается на закаленных образцах (без отпуска).

4. Часть сверл, изготовленных из быстрорежущей стали Р6М5, имела неудовлетворительные режущие свойства. Эти сверла быстро изнашивались («садились»). Твердость всех сверл была примерно одинаковой (63…63,5HRC). Микроанализ, выполненный лабораторией завода, показал, что эти сверла были изготовлены с нарушением технологического режима термической обработки.

Произвести микроанализ двух сверл, имеющих:

а) нормальную стойкость;

б) пониженную стойкость.

Зарисовать и характеризовать микроструктуру. Объяснить в чем заключалось нарушение технологического режима, и привести причины, по которым такие сверла имели пониженную стойкость в работе.

5. Резьбовые фрезы диаметром 30мм, изготовленные из быстрорежущей стали, были закалены, а затем подвергнуты однократному отпуску. Твердость фрез после закалки была 63HRC, а после отпуска снизилась до 60HRC.

Выполнить микроанализ образцов стали после закалки и после отпуска, зарисовать и характеризовать микроструктуру.

Объяснить на основании полученных данных причины снижения твердости в результате отпуска и рекомендовать режим термической обработки, позволяющей повысить твердость до требуемых значений.

6. При финишной обработке инструмента из быстрорежущей стали в силу некоторых причин происходит образование шлифовочного прижога.

Произвести последовательные определения микротвердости шлифованного образца быстрорежущей стали от поверхности к сердцевине на участке порядка 0,5мм. Построить график зависимости «твердость – расстояние от поверхности». Объяснить причины возникновения прижога. Определить общую глубину прижога, глубину вторично закаленного и отпущенного слоев.