- •Учреждение образования
- •Карбидная фаза в легированных сталях. Растворяться в цементите или образовывать самостоятельные карбидные фазы могут многие элементы, имеющие сродство к углероду.
- •Влияние легирующих элементов на рост зерна аустенита. Все легирующие элементы уменьшают склонность аустенитного зерна к росту. Исключение составляют марганец и бор, которые способствуют росту зерна.
- •1.2. Маркировка легированных сталей
- •2. Задание и методические указания
- •3. Контрольные вопросы
- •1. Теоретическая часть
- •Легированные конструкционные стали
- •1.2. Выбор оптимального состава материала и режимов упрочняющей обработки в соответствие с требованиями к деталям
- •1.3. Стали и упрочняющая обработка для типовых деталей машин
- •1.4. Прокаливаемость
- •1.5. Цементация стали
- •1.6. Натурные и эксплуатационные испытания
- •2. Порядок выполнения работы
- •3. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 материалы для режущего инструмента
- •Общие сведения
- •1.1. Углеродистые стали
- •Температуры отпуска различного инструмента из углеродистой стали
- •1.2. Низколегированные стали
- •1.3. Быстрорежущие стали
- •Температура закалки, состав γ-твердого раствора и красностойкость некоторых быстрорежущих сталей
- •Температурные режимы термической обработки инструментов из быстрорежущих сталей
- •1.4. Штамповые стали
- •Состав, свойства и термическая обработка сталей для инструментов ударного деформирования в холодном состоянии (гост 6950-73)
- •Состав сталей для штампов холодного деформирования, % (гост 5950-73)
- •Режимы термической обработки стали х12ф1 (х12м)
- •Состав стали для молотовых штампов, %
- •Механические свойства штамповых сталей при 600°с
- •Ударная вязкость штамповых сталей после отпуска при 500°с, кДж/м2
- •Состав стали для штампов горизонтально-ковочных машин и прессов, %
- •Механические свойства сталей для прессового инструмента при 600 °с
- •Режимы термической обработки сталей для прессового инструмента
- •1.5. Твердые сплавы
- •Свойства некоторых твердых сплавов (гарантируемые)
- •1.6. Сверхтвердые сплавы и керамические материалы
- •2. Порядок выполнения работы
- •3. Содержание отчета
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 Исследование зависимостей состав – структура – свойства Для чугунов
- •1. Теоретическая часть
- •Белые чугуны
- •Серые, высокопрочные и ковкие чугуны
- •Схемы структур чугуна
- •Ковкий чугун. Ковкие чугуны получаются путем специального графитизирующего отжига (томление) белых доэвтектических чугунов, содержащих от 2,27 до 3,2% с.
- •2. Порядок выполнения работы
- •3. Содержание отчета
- •4. Контрольные вопросы
Состав стали для молотовых штампов, %
Марка стали |
C |
Мn |
Si |
Сr |
Ni |
Mo, W |
5ХНМ |
0,5–0,6 |
0,5–0,8 |
0,15–0,35 |
0,5–0,8 |
1,4–1,8 |
0,15–0,30 Мо |
5ХГМ |
0,5–0,6 |
1,2–1,6 |
0,25–0,65 |
0,6–0,9 |
– |
0,15–0,30 Мо |
5ХНСВ |
0,5–0,6 |
0,3–0,6 |
0,6–0,9 |
1,3–1,6 |
0,8–1,2 |
0,4–0,7 W |
Механические свойства штамповых сталей при комнатной температуре могут быть оценены следующими цифрами (после закалки и отпуска при 550°С): σв = 1200–1300 МПа, δ – 10–13%, ψ = 40–45%, а1 = 400–500 кДж/м2.
Такими свойствами обладают все стали, указанные в табл. 3.8, кроме стали 5ХГМ.
Сталь 5ХГМ имеет пониженные пластичность (ψ =30%) и вязкость (а1 – 300–400 кДж/м2) – естественное следствие замены никеля марганцем.
Механические свойства молотовых сталей при 600°С приведены в табл. 3.9 и 3.10.
Таблица 3.9
Механические свойства штамповых сталей при 600°с
Марка стали |
σв, МПа |
σ0,.2, МПа |
Ψ, % |
а1, кДж/м2 |
5ХНМ |
350 |
250 |
65 |
800 |
5ХГМ |
430 |
400 |
85 |
400 |
5ХНСВ |
400 |
300 |
40 |
500 |
Таблица 3.10
Ударная вязкость штамповых сталей после отпуска при 500°с, кДж/м2
Марка стали |
Охлаждение после отпуска |
Степень охрупчивания |
|
быстрое |
медленное |
||
5ХНМ 5ХНСВ |
700 500 |
6,20 4,70 |
0,8 0,3 |
Закалка и отпуск штампа – весьма ответственные и сложные операции, особенно если принять во внимание большой размер изделия.
Нагрев для закалки проводят на 20–40°С выше точки Ас3 (850°С) с медленным прогревом, что в общей сложности, принимая во внимание большие размеры штампа, составляет несколько часов, закалка производится в масле и затем длительное время штамп отпускается при ~600°С.
Прессовый инструмент, а также штампы для горизонтально-ковочных машин изготавливают из более легированных сталей, т. к. ввиду более спокойной работы здесь можно несколько поступиться вязкостью за счет более высокой жаропрочности.
Составы сталей для штампов горизонтально-ковочных машин и прессов указаны в табл. 3.11.
Таблица 3.11
Состав стали для штампов горизонтально-ковочных машин и прессов, %
Сталь |
C |
Mr |
Si |
Cr |
w |
Mo |
V |
30Х2В8Ф |
0,3–0,4 |
0,15–0,40 |
0,15–0,4 |
2,2–2,7 |
7,5–9,0 |
– |
0,2–0,5 |
4Х5В2ФС (ЭИ958) |
0,35–0,45 |
0,15–0,50 |
0,8–1,1 |
4,5–5,5 |
2,6–2,4 |
– |
0,8–1,2 |
4Х2В5ФМ (ЭИ959) |
0,35–0,45 |
0,15–0,40 |
0,15–0,35 |
2,0–3,0 |
4,5–5,5 |
0,6–1,0 |
0,6–1,0 |
4ХЗВ2М2Ф2 (ЭП1) |
0,35–0,45 |
0,3–0,5 |
0,15–0,35 |
3,0–3,7 |
2,0–2,7 |
2,0–2,5 |
1,5–2,0 |
Приведенные в табл. 3.11 стали похожи на быстрорежущие (например, 3X238 похожа на Р9), но имеют пониженное содержание углерода, что делает их более вязкими.
Наиболее распространенной является сталь ЗХ2В8. Сталь 4ХЗВФ2М2 показала в испытаниях повышенную стойкость в работе, сталь 4Х5В2ФС равноценна стали ЗХ2В8.
Прочность, как и твердость стали ЗХ2В8Ф и других сталей этого типа, мало изменяется до температуры отпуска 600–650°С (как и у быстрорежущих сталей). Это указывает на высокую красностойкость сталей (рис. 3.17, а), обусловленную легированием вольфрамом и молибденом, образующими карбиды М6С, которые коагулируют лишь при температурах выше 600°С. Поэтому сталь обладает высокой прочностью и твердостью при повышенных (до 600–650°С) температурах (рис. 3.17, б).
Механические свойства некоторых сталей для прессового инструмента при повышенных температурах характеризуются данными, приведенными в табл. 3.12.
Рис. 3.17. Влияние отпуска (а) и температуры испытания (б)
на свойства стали ЗХ2В8
Не следует думать, что для всех деталей прессового инструмента применяют только стали, приведенные в табл. 3.12 и им подобные.
Таблица 3.12