Меню

Режим термической обработки для стали р10к5ф5

Термическая обработка быстрорежущей стали. Закалка инструментов из быстрорежущей стали.

Термическую обработку сварного инструмента.

Быстрорежущую сталь применяют для разнообразных инструментов, работающих при высоких скоростях резания (резцов, сверл, фрез и др.). Основное преимущество быстрорежущей стали заключается в том, что она обладает красностойкостью, т. е. не теряет твердость при больших скоростях резания, когда режущая кромка инструмента разогревается до 600 °С. При этом в темноте становится заметным ее свечение темно-карсным цветом. Наибольшее распространение на заводах получили три марки быстрорежущей стали: Р9, Р12 и Р18. Наряду с ними применяют стали, в которых дорогостоящий вольфрам частично заменен молибденом, кобальтом и др.: Р9Ф5, Р9К5, Р6М5 и др. Буква Р в обозначении марки стали взята из слова rapid (рапид), что в переводе с английского означает быстрый.

Стали Р9 и Р18 по красностойкости примерно равноценны. Сталь Р18 дороже, так как она содержит 18% W, в то время как в стали Р9 содержание его вдвое меньше. Однако сталь Р9 сложнее в обработке, или, как говорят, менее технологична: она склонна к обезуглероживанию, перегреву и хуже шлифуется.

Сталь Р12 при одинаковой по сравнению со сталью Р18 теплостойкости и шлифуемости в то же время обладает меньшей карбидной неоднородностью и более высокой пластичностью. К тому же она обеспечивает значительную экономию вольфрама (30%).

В связи с высокой стоимостью быстрорежущей стали инструмент с размером более 10 мм в сечении экономически более выгодно изготовлять сварным: режущую часть — из быстрорежущей стали, а хвостовую, т. е. державку, — из углеродистой стали 40—45 или низколегированной 40Х. Обе части соединяются с помощью стыковой сварки.

Быстрорежущая сталь относится к высоколегированным сталям, и потому после прокатки или ковки охлаждение ее даже на спокойном воздухе вызывает повышение твердости. Это затрудняет обработку резанием при изготовлении инструментов. Для снижения твердости и подготовки структуры к закалке проводят отжиг. Хорошие результаты дает изотермический отжиг, который по сравнению с обычным требует меньше времени и в то же время позволяет получить более однородную структуру.

Температура закалки стали Р9 составляет 1220— 1240°С, а стали Р18 — 1270— 1290°С. При закалке инструментов сравнительно простой формы, таких как резцы, устанавливают температуру ближе к верхнему пределу, а при закалке фасонного инструмента — ближе к нижнему. Хотя указанная температура значительно выше критических точек для данных сталей, однако такой высокий нагрев необходим для более полного растворения карбидов в аустените. Благодаря этому аустенит насыщается легирующими элементами, без чего не могут быть получены необходимые свойства после закалки.

Быстрорежущая сталь имеет низкую теплопроводность, поэтому во избежание трещин инструмент сравнительно небольших размеров и несложной формы, как, например, резцы, плашки и др., вначале подогревают в одной печи до 800 °С, а затем переносят в другую печь, где происходит окончательный нагрев до закалочной температуры. Инструмент сложной формы с размерами сечения более 30 мм следует подогревать 2 раза; первый — до температуры 400—600°С, а второй — до 800 °С.

Во избежание обезуглероживания и окисления нагрев лучше проводить в соляных печах-ваннах. Продолжительность выдержки в таких ваннах при закалочной температуре должна быть минимально необходимой. Ориентировочно она устанавливается из расчета 8—9 с на 1 мм наименьшей толщины или диаметра инструмента.

Читайте также:  Производство фурнитуры из листовой стали

Для закалки инструментов из быстрорежущей стали применяют следующие способы:

1) охлаждение в масле до 150—200 °С и дальнейшее охлаждение на спокойном воздухе; во избежание трещин можно перед погружением инструмента в масло подстуживать его на воздухе до 900—1000 °С; этому соответствует оранжевый цвет излучения;

2) охлаждение в струе вентиляторного воздуха; применяется для мелкого инструмента;

3) охлаждение в селитряной ванне с температурой 450—500 °С и последующее охлаждение на воздухе; применяется для инструмента сложной формы (фрез, протяжек), при этом уменьшается коробление.

Действенным средством по предупреждению трещин и уменьшению коробления является так называемая высокоступенчатая закалка. Она представляет собой ступенчатую закалку в ванне с температурой, повышенной по сравнению с обычной (600—675 °С). Выдержка в такой ванне дается до 30 мин.

Для удаления с поверхности инструмента соли и масла, остающихся после закалки, проводится промывка в водном растворе каустической соды, а для предотвращения ржавления после такой промывки — пассивирование путем обработки в горячем растворе нитрита натрия с добавкой кальцинированной соды.

После закалки в быстрорежущей стали получается много остаточного аустенита: в стали Р9 — 30—35%, а в стали Р18 — 25—30%. Для превращения остаточного аустенита в мартенсит и повышения твердости стали применяют трехкратный отпуск. Продолжительность каждого отпуска 45—60 мин, температура 550—570°С. После закалки твердость получается в пределах HRC 61—63, а после отпуска — HRC 63—65.

Температура нагрева под закалку должна быть выдержана с максимально возможной точностью. Если был допущен незначительный перегрев, то образуется повышенное количество остаточного аустенита, и твердость окажется пониженной. Для получения нормальной твердости можно осторожно повысить температуру отпуска. Если же был допущен недогрев, то это выявится в повышенной твердости после закалки. Если после отпуска твердость будет понижаться, то это подтверждает недогрев, и инструмент надо перезакалить. Перед повторной закалкой обязательно следует проводить отжиг. Этим ни в коем случае нельзя пренебрегать, иначе инструмент после окончательной термической обработки будет хрупким, а стойкость его снизится в несколько раз.

Термическая обработка стали Р6М5 имеет некоторые особенности. Продолжительность нагрева под закалку (1230°С) должна быть на 25% больше, чем для стали Р18, при этом необходимо принимать меры по защите от обезуглероживания путем раскисления ванн бурой или фтористым магнием. Режим отпуска: 1-й — при 350 °С, 2-й и 3-й — при 560—570 °С по 1 ч. Для инструментов, работающих без ударной нагрузки, с целью повышения твердости и теплостойкости рекомендуется 2—3-кратный отпуск при 540—550 °С.

Термическую обработку сварного инструмента необходимо проводить с таким расчетом, чтобы при переходе от рабочей части к месту стыка с хвостовиком твердость плавно снижалась до HRC 50—55. Это нужно для уменьшения хрупкости в месте сварки. С этой целью инструмент загружают в ванну так, чтобы место сварки не доходило до зеркала ванны на 15—20 мм. Рабочую часть и хвостовик закаливают раздельно.

Для повышения стойкости и антикоррозионных свойств инструмента проводят дополнительно цианирование и обработку паром. Цианирование проводят низкотемпературное жидкостное или газовое на слой глубиной 0,01—0,03 мм. Стойкость цианированного инструмента повышается в 1,5—2 раза.

Обработка паром создает на поверхности инструмента тонкую (2—5 мкм) пленку окиси железа Fe 3 O 4 . В результате этого предотвращается приваривание стружки к поверхности инструмента, повышается стойкость его на 25—30% и улучшается внешний вид: поверхность приобретает красивый темно-синий цвет.

Читайте также:  Как отремонтировать чайник из нержавеющей стали

Обработка паром может быть проведена в герметически закрывающейся шахтной печи типа цементационной. Ее можно совместить с отпуском. При отпуске в атмосфере пара очищенный сухой инструмент в корзинах загружают в печь с температурой 350—370 °С и выдерживают в течение примерно 1 ч до полного прогрева садки. После этого для вытеснения воздуха в печь подается сухой пар, перегретый до 300—400 °С. Спустя 20— 30 мин, температуру печи повышают до рабочей (550— 570 °С) и дают обычную при таком отпуске выдержку (45—60 мин). Давление пара поддерживается избыточное (в пределах 0,1—0,3 ат). Это предотвращает подсос воздуха в печь.

Для получения стабильных высоких свойств при термической обработке режущего инструмента, а также для обеспечения высокой производительности на отечественных заводах внедряются полуавтоматические и полностью автоматизированные агрегаты непрерывного действия.

Источник

Табоица 3.3 Режимы термической обработки быстрорежущих сталей

Марка стали Отжиг Закалка Отпуск
Тем-ра ºС Твердость НВ Тем-ра ºС Среда охл. Тем-ра ºС Твердость НВ
Р18 830 – 850 207 – 255 1260 – 1300 Масло, соли 550 – 570 64 – 65
Р10К5Ф5 840 – 860 1220 – 1240 Масло, соли 575 – 585 65 – 67
Р9К5 840 – 860 1220 – 1240 Масло, соли 555 – 565 65 – 67
Р6М3 830 – 850 207 – 235 1210 – 1230 Масло, соли 555 – 565 65 – 66
Р18Ф2К8М 850 – 870 263 – 277 1220 – 1260 Масло, соли 560 – 570 67 – 68
Р9Ф5 840 – 860 1240 – 1260 Масло, соли 575 – 585 65 – 67
Р14Ф4 850 – 860 1240 – 1260 Масло, соли 575 – 585 67 – 68
Р18Ф2 840 – 860 1260 – 1380 Масло, соли 575 – 585 67 – 68

2.Контроль и актуализация теоретических знаний студентов. Ответить на вопросы:

2.1.Для чего проводится термообработка инструментальных сталей?

2.2.Чем отличается закалка от отпуска?

3.Инструктаж преподавателя о порядке выполнения работы, соблюдении правил техники безопасности, охраны труда.

4.Самостоятельная работа студентов – выполнение заданий с использованием данных методических указаний.

5.Подведение итогов работы, обсуждение итогов и оценка работы студента.

Порядок выполнения работы:

Задание № 1Изучить данные методические указания. Выбрать вариант (таблица 3.4).

Задание № 2.По данным своего варианта выбрать режимы термообработки из таблиц 3.1, 3.2, 3.3, зарисовать микроструктуру, соответствующую полученной термообработке.

Задание № 3.Определить химический состав своего материала, заполнить таблицу 3.5. Сделать выводы о механических свойствах инструментальной стали после термообработки.

Задание № 4. Заполнить протокол (таблица 3.).

Таблица 3.4 Варианты задания

Вариант
Марка стали У7 У8 У10 У11 У13 X 9XC XГСВФ
Вариант
Марка стали ХВГ ХВСГ ХСВФ Р18 Р10К5Ф5 3Х2В8Ф 4Х8В2 Р9К5
Вариант
Марка стали Р6М3 Р18Ф2К8М Р9Ф5 Р14Ф4 Р18Ф2 ХГ

Таблица 3.5 Протокол практической работы

Марка стали Отжиг Закалка Отпуск
Температура, °С Твердость Температура, °С Среда охлаждения Температура, °С Твердость НRС
НВ

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 4

Тема: Расшифровка маркировок сталей и чугунов и характеристика их свойств, подбор материалов в зависимости от их назначения и условий эксплуатации

Цели занятия: В результате выполнения данного практического занятия студент должен знать:

Читайте также:  Закалка стали 65х13 режимы

-методы измерения параметров и определения свойств материалов;

студент должен уметь:

-определять свойства и классифицировать конструкционные и сырьевые материалы, применяемые в производстве.

Формируемые компетенции ПК- 3 ОК- 1, 2, 3, 4

Литература: Черепахин, А.А. Материаловедение [Текст]: учебник для СПО / А.А. Черепахин – 3-е изд-е, стереотипное – М.: Изд-кий центр Академия, 2008.– 256 с.: ил.

1.Организационный момент — подготовиться к проведению практического занятия, приготовить рабочую тетрадь, изучить данные методические указания, прочитать задания данного занятия, выбрать свой вариант.

Углеродистая сталь —сталь, не имеющая в своем составе легирующих элементов, но содержащая углерод в различной концентрации: до 0,25% — низкоуглеродистая сталь, 0,24-0,6% среднеуглеродистая сталь, более 0,6 — высокоуглеродистая сталь.
Обозначение углеродистых инструментальных сталей
Обозначение марки стали:У — углеродистая, следующая за ней цифра — средняя массовая дол углерода в десятых долях процента, Г — повышенная массовая доля марганца.
Классификация легированных сталей
По количеству легирующих элементов:
высоколегированная — общая масса легирующих элементов более 10%;
среднелегированная — общая масса легирующих элементов более 2,5-10%;
низколегированная — общая масса легирующих элементов до 2,5%.
По назначению:
I — для изготовления инструмента, используемого для обработки металлов и других материалов в холодном состоянии;
II — для изготовления инструмента, используемого для обработки металлов давлением при температурах выше 300°С.
По способу дальнейшей обработки:
а — горячекатаная и кованая металлопродукция для горячей обработки давлением и холодного волочения без контроля структурных характеристик;
б — горячекатаная и кованая металлопродукция для холодной механической обработки с полным объемом испытаний.
По качеству изготовления:
обычная;
высококачественная — А.
По качеству и отделке поверхности:
горячекатаная и кованая: 2ГП — для подгруппы «а», 3ГП — для подгруппы «б» повышенного качества, 4ГП — для подгруппы «б» обычного качества;
калиброванная — Б и В;
со специальной отделкой поверхности — В, Г, Д.
По производителю:
завод «Электросталь» — ЭИ;
златоустовский металлургический завод — ЗИ.
Обозначение марки стали: первые цифры — массовая доля углерода в десятых долях процента, затем буквы — вещество, используемое в качестве легирующего элемента, цифры, стоящие после букв, — средняя массовая доля соответствующего легирующего элемента в целых единицах процентов. Начальную цифру опускают, если содержание углерода не менее 1%. Буква «А», в середине марки стали — содержание азота, в конце — сталь высококачественная. Например, сталь 5ХНМ — 0,5 С, 1 Cr, 1 N1, до 0,3 Mo. Р — быстрорежущая сталь, цифра — содержание вольфрама в десятых долях процента, М , К — легированная молибденом или кобальтом.

2.Контроль и актуализация теоретических знаний студентов. Ответить на вопросы:

2.1.Как по марке определить количество углерода, содержащегося в стали?

2.2.Чем отличается маркировка инструментальных и конструкционных легированных сталей?

3.Инструктаж преподавателя о порядке выполнения работы, соблюдении правил техники безопасности, охраны труда.

4.Самостоятельная работа студентов – выполнение заданий с использованием данных методических указаний.

5.Подведение итогов работы, обсуждение итогов и оценка работы студента.

Порядок выполнения работы:

Задание № 1Изучить данные методические указания. Выбрать вариант.

Задание № 1 По данным своего варианта по марке стали и чугуна определить химический состав своего материала, к какому классу металлов относится заданный в варианте металл, привести несколько примеров применения данного материала в энергетике.

Источник

Adblock
detector