Машиностроительные материалы

Содержание:

Шаровидный графит, имеющий минимальную поверхность при данном объеме, значительно меньше ослабляет металлическую основу, чем пластинчатый графит, и не является активным концентратором напряжений. Для получения шаровидного графита чугун модифицируют чаще путем обработки жидкого металла магнием (0,03-0,07 %) или введением 8-10 % магниевых лигатур с никелем или ферросилицием. Под действием магния графит в процессе кристаллизации принимает не пластинчатую, а шаровидную форму.

Чугуны с шаровидным графитом имеют более высокие механические свойства, не уступающие свойствам литой углеродистой стали, сохраняя при этом хорошие литейные свойства и обрабатываемость резанием, способность гасить вибрации, высокую износостойкость и т.д. Чугун ВЧ 50, имеет d =2 % и 180-260 HB . Вязкость разрушения перлитных чугунов составляет 180-250 Н мм 3/2 . Температура плавления t пл » 1200 ° С, s Т =35 кгс /мм 2 , теплоемкость (при 0 ° С) 0,129 ккал/кг град, теплопроводность (при 20 ° С) 43 ккал/м ч град, плотность 7,4 г/см 3 , удельное сопротивление 0,5 Ом мм 2 /м. Для повышения механических свойств (пластичности и вязкости) и снятия внутренних напряжений, отливки ЧШГ подвергают термической обработке (отжигу, нормализации, закалке и отпуску). 1.3. Применение Отливки из высокопрочного чугуна широко используют в различных отраслях народного хозяйства; в автостроении и дизелестроении для коленчатых валов, крышек цилиндров и других деталей; в тяжелом машиностроении - для многих деталей прокатных станов; в кузнечно-прессовом оборудовании (например, для шабот-молотов , траверс прессов, прокатных валков); в химической и нефтяной промышленности - для корпусов насосов, вентилей и т.д.

Высокопрочные чугуны применяют и для изготовления деталей станков, кузнечно-прессового оборудования, работающих в подшипниках и других узлах трения при повышенных и высоких давлениях (до 1200 МПа). 2. АС40 ГОСТ 1414-54 2.1. Расшифровка маркировки Сталь автоматная, легированная свинцом, содержит 0,4 % углерода, 1,0-1,5 % свинца. 2.2. Характеристика и применение Обрабатываемость резанием является одной из важных технологических характеристик стали.

Хорошая обрабатываемость резанием повышает производительность труда и сокращает расход инструмента, что имеет особо важное значение для массового производства.

Поэтому в промышленности широко применяют автоматные стали, позволяющие проводить обработку резанием с большой скоростью, увеличить стойкость инструмента и получить высокое качество обрабатываемой поверхности. Сера в автоматной стали находится в виде сульфидов марганца MnS , т.е. вытянутых вдоль прокатки включений, которые способствуют образованию короткой и ломкой стружки. При повышенном содержании серы уменьшается трение между стружкой и инструментом из-за смазывающего действия сульфидов марганца.

Фосфор, повышая твердость, прочность и охрупчивая сталь, способствует образованию ломкой стружки и получению высокого качества поверхности.

Свинец присутствует в стали в виде дисперсных частиц, улучшает обрабатываемость резанием инструментом из быстрорежущей стали.

Автоматные стали хорошо обрабатываются, но склонны к красноломкости, т.е. к хрупкости при горячей механической обработке.

Модуль упругости Е=2 10 5 МПа, модуль сдвига G =8,1 10 4 МПа, коэффициент Пуассона m =0,25 (при температуре 20 ° С). Твердость по Бринелю 170-200 HB, температура плавления 1400-1500 ° С. 3. Р12Ф3 ГОСТ 19265-73 3.1. Расшифровка маркировки Быстрорежущая сталь, содержит 12 % вольфрама, 3 % ванадия. 3.2. Характеристика В отличие от других инструментальных сталей быстрорежущие стали обладают высокой теплостойкостью ( красностойкостью ), т.е. способностью сохранять мартенситную структуру и соответственно высокую твердость, прочность и износостойкость при повышенных температурах, возникающих в режущей кромке при резании с большой скоростью. Эти стали сохраняют мартенситную структуру при нагреве до 600-650 ° С, поэтому применение их позволяет значительно повысить скорость резания (в 2-4 раза) и стойкость инструментов (в 10-30 раз) по сравнению со сталями, не обладающими теплостойкостью.

Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей, обеспечивающими их теплостойкость, являются в первую очередь вольфрам и его химический аналог - молибден.

Сильно повышает теплостойкость (до 645-650 ° С) и твердость после термической обработки (67-70 HRC) кобальт и в меньшей степени ванадий.

Ванадий, образуя очень твердый карбид VC, повышает износостойкость инструмента, но ухудшает шлифуемость . Для снижения твердости (250-300), улучшения обработки резанием и подготовки структуры стали в закалке после ковки быстрорежущую сталь подвергают отжигу при 800-830 ° С. Для придания стали теплостойкости инструменты подвергают закалке и многократному отпуску.

Температура закалки стали 1220 ° С. Во избежание образования трещин при нагреве до температуры закалки применяют подогрев инструмента при 800-850 ° С 10-15 минут или при 1050-1100 ° С 3-5 минут, а крупного инструмента, кроме того, еще при 550-600 ° С 15-20 минут. Для получения более высокой твердости 63 HRC и теплостойкости 59 HRC при 620 ° С выдержку при нагреве под закалку увеличивают на 25 %. Для уменьшения деформации инструментов применяют ступенчатую закалку в расплавленных солях температурой 400-500 0 С. Структура быстрорежущей стали после закалки представляет собой высоколегированный мартенсит, содержащий 0,3-0,4 % С, избыточные нерастворенные карбиды и остаточный аустенит . Обычно содержание остаточного аустенита составляет 28-34 %. Остаточный аустенит понижает режущие свойства стали, и поэтому его присутствие в готовом инструменте недопустимо. После закалки следует отпуск при 550-570 0 С, вызывающий превращение остаточного аустенита в мартенсит и дисперсионное твердение в результате частичного распада мартенсита и выделения дисперсных карбидов. Это сопровождается увеличением твердости (вторичная твердость). Оптимальный режим отпуска, обеспечивающий наибольшую твердость и высокие механические свойства: 350 0 С 1 час (первый отпуск) и 560-570 0 С по 1 часу (последующие два отпуска). Иногда для уменьшения содержания остаточного аустенита непосредственно после закалки инструмент простой формы из быстрорежущей стали охлаждают до -80 0 С. твердость стали после закалки составляет 62-63 HRC , а после отпуска - 63-65 HRC . Режущие свойства и твердость инструмента, не подвергающегося переточке по всем граням можно повысить низкотемпературным азотированием при 550-560 0 С. продолжительность процесса 10-30 мин.

Твердость слоя 1000-1100 HV и толщина его 0,03-0,05 мм. 3.3. Применение Сталь Р12Ф3 применяется в фасонных резцах и резцовых головках на автоматах, в плашках круглых для нарезания твердых металлов, в развертках машинных. Сталь Р12Ф3 с высоким содержанием ванадия нашла применение в чистовых инструментах для обработки вязкой аустенитной стали и материалов, обладающих абразивными свойствами. Эту сталь можно применять для резания металлов с HB 250-280. 4. МА18 ГОСТ 14957-76 4.1. Расшифровка маркировки Деформируемый магниевый сплав номер 18. 4.2. Характеристика Магниевые сплавы обладают малой плотностью » 1,76 г/см 3 . t пл » 650 ° C , s В =200 МПа, d =11,5 %, 30-40 НВ. Теплоемкость 0,233 ккал/кг град (при 0 ° C). Магниевые сплавы, имеющие гексагональную решетку, при низких температурах малопластичны , так как сдвиг происходит только по плоскостям базиса. При нагреве до 200-300 ° C появляются дополнительные плоскости скольжения, и пластичность возрастает, поэтому обработку давлением ведут при повышенных температурах. Чем меньше скорость деформации, тем выше технологическая пластичность магниевых сплавов.

Прессование в зависимости от состава сплава ведут при 300-480 ° C, а прокатку в интервале температур от 340-440 (начало) до 225-250 ° C (конец). Штамповку проводят в интервале температур 480-280 ° C в закрытых штампах под прессами.