1) Міцність на вигин - ϭизг; 2) Твердість - hra
Тому такі сплави, як Т30К4 і Т15К6, застосовують для чистової й напівчистової обробки сталі з високою швидкістю різання й малими навантаженнями на інструмент. У той же час сплави Т5К10 і Т5К12 з найбільшим вмістом кобальту призначені для роботи в тяжких умовах ударних навантажень зі низькою швидкістю різання.
Шляхом введення легуючих добавок отримані сплави, які застосовуються для різання сталі з більшими ударними навантаженнями.
Розроблений сплав Т4К8 для заміни стандартного сплаву Т5К10. Межа міцності його при вигині 1600 МПа, у той час як у сплаву Т5К10 він становить 1400 МПа. Гранична пластична деформація Т4К8 1,6%, а в сплаву Т5К10 - 0,4%.
Сплав Т4К8 більшою мірою, ніж сплав Т5К10, пручається ударним навантаженням і може застосовуватися при чорновій токарній обробці сталевих виливків при швидкості різання 30-70 м/хв, глибині різання до 40 мм і подачі 1-1,2 мм/хв. Стійкість інструмента, оснащеного сплавом Т4К8 в 1,5-2,0 рази вище, чим стійкість інструмента, оснащеного сплавом Т5К10.
Титанотанталовольфрамокобальтові сплави (ттк)
Промислові танталовмісні тверді сплави на основі TіС-WС-ТaС-Сo складаються із трьох основних фаз: твердого розчину карбідів титану, вольфраму й танталу(TіС-TaС-WC), а також карбіду вольфраму (WC) і кобальтового зв'язування.
Введення в сплави добавок карбіду танталу поліпшує їх фізико-механічні й експлуатаційні властивості, що виражається в збільшенні міцності при вигині при температурі 20°С и 600-800°С.
Сплав, що містить карбід танталу, має більш високу твердість, у тому числі й при 600-800°С. Карбід танталу в сплавах знижує повзучість, суттєво підвищує межа утоми трифазних сплавів при циклічному навантаженні, а також термостійкість і стійкість до окиснення на повітрі.
У табл. 9 наведені склад і характеристики основних физико- механічних властивостей сплавів відповідно до ДЕРЖСТАНДАРТ 3882-74.
Збільшення в сплаві вмісту карбіду танталу підвищує його стійкість при різанні, особливо завдяки меншій схильності до лункоформування й руйнуванню під дією термоциклічних і втомних навантажень.
Тому танталовмісні сплави рекомендуються головним чином для тяжких умов різання з великими перетинами зрізу, коли на ріжучу кромку інструмента діють значні силові й температурні навантаження, а також для переривчастого різання, особливо фрезерування.
Найбільш міцним для обробки сталі в особливо несприятливих умовах (переривчасте фрезерування, стругання, чорнове фрезерування) є сплав ТТ7К12. Застосування якого замість швидкорізальної сталі дозволяє підвищити швидкість різання в 1,5-2 рази.
Безвольфрамові тверді сплави (бвтс).
У зв'язку з дефіцитністю вольфраму й кобальту промисловість випускає безвольфрамові тверді сплави на основі карбідів і карбонітридів титану з никельмолібденовим зв'язуванням (табл. 10).
По твердості БВТС перебувають на рівні вольфрамовмісних сплавів (групи ВК), по міцнісним характеристикам і особливо по модулю пружності їм поступаються. Твердість БВТС по Віккерсу при підвищених температурах у діапазоні температур 293-1073°C трохи нижче, ніж твердість вольфрамовмісного сплаву Т15К6.
БВТС мають низьку окисність. Найбільша термостійкість у сплаву КНТ16, у сплаву ТН20 вона значно нижче. Тому зі сплаву КНТ16 доцільно виготовляти інструмент, що працює при переривчастому різанні, наприклад фрезеруванні. Середня "подача злому" ( при якій відбувається руйнування леза) становить для сплаву ТН20 - 0,3 мм/зуб, а для сплаву КНТ16 - 0,54 мм/зуб. При виборі режимів різання подача не повинна перевищувати цих значень, а глибина різання - 5мм.
Найбільшою зносостійкістю має сплав ТН20. При точінні сталі 45 і сталі 40Х при і Б=0,2мм/об стійкість сплаву ТН20 вище стійкості сплаву Т15К6, у всьому діапазоні швидкості різання (від 200 до 600 м/хв).
Нагрівання інструменту із БВТС на установках ТВЧ, що використовується при пайці інструмента, погіршує його експлуатаційні характеристики. Тому для різання з БВТС виготовляють у основному змінні пластини, які не переточуються (СМП).
У зв'язку зі зниженою теплопровідністю найбільшу стійкість БВТС мають у випадку застосування чотирьох-, п'яти- і шестиграних СМП, а не трьохграних. Оптимальними геометричними параметрами пластин при цьому є передній кут 10°, задній кут 8-10°, радіус при вершині 0,8 мм.
Ефективність застосування БВТС залежить від правильності підготовки інструмента, вибору режимів різання й умов обробки. Пластини повинні мати високоякісну чистоту по ріжучих крайках і опорній поверхні й прилягати до опори без зазору.
Оброблювана заготовка не повинна мати припуску биття, що перевищує половину глибини обробки, а також слідів газового зварювання, жужільних включень.
При точінні по можливості слід застосовувати охолодження. Для запобігання катастрофічних поломок інструмента рекомендується робити примусовий поворот пластинки після обробки певного числа заготовок. Припустиме зношування різців по задній грані 1,5-1,8 мм.
При фрезеруванні БВТС можна експлуатувати до зношування 2,5- 3,0 мм по задній грані.
Мікроструктура вольфрамових сплавів двофазна: світлі кутасті й шпаловидні кристали - WC і протравлені темні ділянки твердого розчину WC у кобальті (рис. 7).
Рис. 7. Мікроструктура сплаву ВК8
Світлі зерна дуже тверді, у різальному інструменті вони служать елементарними ріжучими частками. Твердий розчин WC у кобальті - менш твердий, але більш грузлий, служить зв'язуванням (цементом). Мікроструктура титановольфрамових сплавів Т5К10, Т15К6, Т14К8, Т5К12 - трифазна: WC, (Tі, W)C і кобальтова фаза:
1) світлі зерна карбіду вольфраму WC;
2) темна фаза розташовується навколо світлих зерен WC, складається з кобальту, у якому розчинена деяка кількість карбідів вольфраму й карбідів титану;
3) сіра титанова фаза твердого розчину карбіду вольфраму в карбіді титану (у карбіді титану може розчинитися до 7 % карбіду вольфраму), (рис. 8).
Рис. 8. Зображення з електронного мікроскопу поверхні сплаву Т15К6
ЗМІСТ ЗВІТУ
1. Назва роботи.
2. Ціль роботи.
3. Схеми мікроструктур досліджуваних сталей.
4. Режими термічної обробки сталей.
5. Розв'язати завдання (по варіантах)
1. Для виготовлення фасонних різців, свердл застосовують інструментальні сталі із твердістю 63-66 НRС. Знайти сталь, вибрати режим її термічної обробки, якщо міцнісні властивості, необхідні для експлуатації повинні відповідати ϭв = 2300-2500 МПа, ϭт = 1800-2000 МПа, червоностійкість 630°.
2. При обробці сталі із твердістю більш 280-300 НВ різці зі швидкорізальної сталі не мають достатньої стійкості. Знайти склад сплаву, що володіє більш високими ріжучими властивостями. Опишіть склад цього сплаву, можливість його зміцнення. Покажіть, який метал можна використовувати для державки різця, як виготовити такий різець.
3. На підприємстві є в наявність сталі Р6М5 і Р9М4К8. Поясніть відмінності в основних властивостях цих сталей і рекомендуйте оптимальне призначення кожної з них. Вкажіть термічну обробку цих сталей і їх структуру й властивості в готових інструментах діаметром 20 мм і 60 мм.
4. Обрати марку сталі для різання з високою швидкістю. Укажіть склад, структуру, вид і режим термічної обробки сталі, основні властивості сталі й зрівняєте їх з аналогічними властивостями швидкорізальних сталей. Поясніть, чому для обробки сталей застосовують інші сталі, ніж для обробки чавунів.
5. Для виготовлення фрез, для обробки деталей з важкооброблюваних жароміцних сплавів і сталей з високою твердістю необхідно вибрати сталь, описати режим її термічної обробки. Указати структуру сталі в стані поставки, у стані експлуатації, основні вимоги до таких матеріалів.
6. Обрати сталь для виготовлення різального інструменту, що працює в харчовій промисловості в слабоагресивному середовищі. Описати оптимальний режим термообробки, властивості сталі, якщо твердість повинна бути не менш 50 HRC.
7. Обрати матеріал для виготовлення свердл діаметром 7 мм довжиною 70мм, що працюють зі швидкістю різання 20 м/хв. Потрібно, щоб теплостійкість зберігалася до 500°С. Твердість свердла 62-66 HRC. Описати режим термообробки з обґрунтуванням температури, середовища, часу витримки.
8. Визначте марку сталі для виготовлення великих підшипників з діаметром кульки > 60 мм. Сталь повинна мати високу закалюваність. Твердість повинна бути не менш 62,5 HRC. Поясніть якою повинна бути структура сталі у вихідному, відпаленому й термообробленому стані. Які види термообробки необхідні для одержання оптимальних властивостей?
9. Опишіть зносостійку сталь для роботи при температурі до 500°С у агресивному середовищу, для виготовлення підшипників і втулок. Визначите оптимальний режим термообробки. Поясніть структурні перетворення. Твердість повинна бути не менш 57 HRC.
10. Для штампів (витяжних матриць), що працюють при нагріванні до 400°С з високою швидкістю витяжки, що мають високу твердість 58-62 HRC, необхідно вибрати матеріал, обґрунтувати режим його обробки й структуру.
11. Знайти сталь для виготовлення хірургічного інструмента, якщо сталь має HRC > 57, стійка проти корозії, ϭв =1150 МПа, ϭт =900 МПа, δ=12%, ψ = 30%. Визначити режими її термічної обробки, опишіть структурний клас сталі і її особливості.
12. Визначите марку сталі для виготовлення медичних інструментів із твердістю 55 HRC, дайте обґрунтування режиму й виду термічної обробки, структури сталі й умов експлуатації.
13. Вибрати сталь для виготовлення хірургічного інструмента, якщо HRC > 57. Сталь повинна бути корозійностійкою і мати наступні механічні властивості: ϭв = 1150 МПа, ϭт = 900 МПа, δ = 12%, ψ = 30%. Визначити режим термічної обробки й обґрунтувати його. Яка повинна бути структура сталі після термообробки.
14. Вибрати сталь для виготовлення скальпелів, якщо відомо, що ϭв =160 МПа, ϭт = 130 МПа, ЖС > 45-50, δ = 10%, НВ 350-340. Обґрунтувати вид і режим термообробки для одержання необхідних властивостей. Описати вплив легуючих елементів на властивості сталі.
15. Підібрати сталь для виготовлення теплостійких підшипників (інтервал робочих температур 300-400°С). Пояснити вплив легуючих елементів в обраній марці сталі. Пояснити режим термообробки й описати структуру сталі в готовому виробі. Як класифікують сталі для підшипників?
16. Підібрати сталь для підшипників, що працюють в умовах підвищених температур (400-500°С) в агресивних середовищах. Вказати хімічний склад і режим термообробки. Якій термічній обробці піддають підшипникові сталі?
17. Знайти сталь для виготовлення підшипників з діаметром роликів більш 40 мм, високим закалюванням. Обґрунтувати твердість і режим термообробки. До чого може привести недотримання режиму термообробки шарикопідшипника.
18. Обрати марку сталі для виготовлення підшипників, якщо необхідна твердість HRC>58 і працюють в агресивних середовищах. Описати вплив легуючих елементів на структуру й властивості. Указати режим термообробки.
19. Знайти сталь для виготовлення великих підшипників з діаметром кульки >60 мм. Сталь повинна мати високу закалюваність, твердість після термообробки - 62,5 HRC. Визначити режим термообробки, пояснити структуру у вихідному, відпаленому й повністю термообробленому стані. чи Можливо застосування інших сталей, крім ШХ15, ШХ20СР, для виготовлення підшипників?
20. Знайти сталь для різального інструменту, якщо відомі наступні механічні властивості : ϭв = 1140МПа, d = 13%. Указати хім. склад і режим термообробки.
21. Знайти марку сталі для виготовлення розгорток для обробки металів з помірною швидкістю різання. Вказати режим термообробки.
22. Підібрати матеріал для виготовлення підшипників відповідального призначення, що працюють при підвищених ударних навантаженнях. Твердість серцевини 40-45 НRС. Визначити режим термічної обробки й структуру.
23. Визначити марку сталі і її термічну обробку для виготовлення роликових підшипників за умови, що твердість більш 58 HRC Сталь повинна бути зносостійкої з достатньою контактною міцністю, закалювання - наскрізне. Розміри роликів - діаметр 20 мм, товщина стінки 20мм.
24. Знайти сталь для виготовлення хірургічного інструмента, що після термообробки має корозійно-стійкі властивості в середовищі органічних сполук, твердістю більш 58-60 HRС. Визначити структурний клас сталі. Указати характерні недоліки обраної сталі (можливі шляхи усунення їх). Обрати оптимальний режим термічної обробки й пояснити його призначення.
25. Визначити марку сталі, указати режим термообробки й хімічний склад, якщо відомо, що межа міцності 2400 МПа, відносне звуження 35%, подовження 9%, HRC 57.
6. Висновки.