- •Нижнетагильский технологический институт (филиал)
- •Материаловедение
- •Содержание
- •Введение
- •Лабораторая работа №1 «Макроанализ металлов и сплавов»
- •1. Сущность макроанализа
- •2. Приготовление макрошлифов для макроскопического исследования металлов
- •3. Выявление строения литой стали
- •5. Выявление волокнистости стали
- •4. Определение химической неоднородности серы
- •6. Макроанализ излома металла
- •Задание:
- •Лабораторая работа №2 «Микроанализ металлов и сплавов»
- •1. Сущность микроанализа
- •2. Приготовление микрошлифа
- •3. Устройство металлографического микроскопа
- •4. Осветительная система микроскопа
- •5. Исследование микроструктуры нетравленого образца
- •6. Исследование микроструктуры стали после травления шлифа
- •Задание:
- •Выводы из полученных результатов
- •Лабораторая работа №3 «Испытание на твердость по методу Бринелля»
- •1. Схема испытания твердости по методу Бринелля
- •2. Приборы для испытания на твердость по Бринеллю
- •3. Выбор диаметра шарика и нагрузки
- •4. Подготовка образца для испытания
- •5. Методика измерения отпечатка и определения твердости
- •Задание
- •Лабораторая работа №4 «Испытание на твердость по методу Роквелла»
- •1. Схема испытания и величина твердости по Роквеллу
- •2. Прибор Роквелла
- •3. Выбор нагрузки и наконечника
- •4. Подготовка образца для испытания
- •5. Контроль прибора
- •6. Подготовка прибора и проведение испытаний
- •Задание
- •Лабораторая работа №5 «Диаграмма состояния сплавов системы железо-углерод»
- •1. Структуры железоуглеродистых сплавов
- •2. Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов
- •3. Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов
- •4. Изотермические превращения в железоуглеродистых сплавах
- •5. Стабильная и метастабильная диаграмма равновесия
- •6. Структурообразование в охлаждаемой стали с 0,4%
- •Задание:
- •Лабораторая работа №6 «Структура и свойства сталей в равновесном состоянии»
- •1. Равновесные состояния сплава
- •2. Зависимость свойств стали от содержания углерода
- •3. Структура и свойства стали в равновесном состоянии
- •3.1. Доэвтектоидные стали
- •3.2. Эвтектоидные стали
- •3.3. Заэвтектоидные стали
- •4. Классификация сталей по назначению и содержанию вредных примесей
- •Задания
- •Лабораторая работа №7 «Структура и свойства чугунов»
- •1. Классификация чугунов
- •2. Ковкий чугун
- •3. Серый чугун
- •4. Высокопрочный чугун
- •Задания
- •Лабораторая работа №8 «Инструментальные стали»
- •1. Характеристика инструментальных сталей
- •2. Классификация инструментальных сталей по свойствам
- •3. Нетеплостойкие стали
- •4. Полутелостойкие стали
- •5. Быстрорежущие стали (теплостойкие стали)
- •Задания
- •Лабораторая работа №9 «Термическая обработка сталей»
- •1. Сущность термической обработки
- •2. Отжиг
- •3. Нормализация
- •4. Закалка
- •5. Отпуск
- •Задание:
- •Лабораторая работа №10 «Классификация и маркировка углеродистых и легированных сталей»
- •1. Классификация сталей
- •2. Маркировка сталей по Российским стандартам
- •2.1. Углеродистые стали обыкновенного качества
- •2.2. Углеродистые конструкционные качественные стали
- •2.3. Инструментальный углеродистые стали
- •2.4. Легированные стали
- •2.5. Автоматные стали
- •2.6. Сталь углеродистая и легированная рессорно-пружинная
- •2.7. Сталь подшипниковая
- •2.8. Сталь инструментальная легированная
- •2.9. Сталь инструментальная быстрорежущая
- •Задание
- •Лабораторная работа №11 «Классификация сталей по Зарубежным стандартам»
- •1 Общие сведенья
- •2 Маркировка сталей по Евронормам (eu)
- •2.1 Маркировка по признаку физических характеристик
- •2.2 Маркировка по признаку химического состава
- •3 Маркировка сталей по национальному стандарту Франции
- •4 Маркировка сталей по национальному стандарту Германии
- •5 Маркировка сталей по национальным стандартам сша
- •6 Маркировка сталей по национальным стандартам Японии (jis – Japanese Industrial Standart)
- •7 Маркировка сталей по национальным стандартам Италии
- •8 Маркировка сталей по национальным стандартам Великобритании
- •9 Маркировка сталей по национальным стандартам Швеции
- •1. Материалы, применяемые в транспортном машиностроении
- •1.1. Основные элементы микроструктуры стали и чугуна
- •Атлас введение
- •1.2. Характеристика материалов (структура и свойства) Сталь Ст3кп
- •Сталь 09г2
- •Сталь 38хс
- •Сталь 30хгса
- •Сталь 32х06л
- •Сталь 60с2
- •Сталь 18х2н4ма
- •Сталь 20гфл
- •Сталь 12х18н10т
- •Серый чугун сч 20
- •Ковкий чугун кч 30-6 Назначение - разнообразные тонкостенные (до 50 мм) деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках, — фланцы, муфты, картеры, ступицы и др.
- •Антифрикционный чугун асч-1
- •Высокопрочный чугун вч 40-5
- •Маслотный чугун
- •2. Дефекты в металлопрокате
- •Раскатанный газовый пузырь
- •3. Дефекты сварных соединений
- •4. Дефекты литья
- •5. Некондиционные структуры
- •Библиографический список
3. Нетеплостойкие стали
К нетеплостойким инструментальным сталям небольшой прокаливаемости относятся углеродистые У7...У13, низколегированные стали 7ХФ...11ХФ, 13Х и др. Из-за малой устойчивости переохлажденного аустенита стали имеют небольшую прокаливаемость при охлаждении в воде. Поэтому их применяют для изготовления тонкого инструмента диаметром менее 12...15 мм, простой формы. В случае закалки изделий в масле (табл. 1) сквозная прокаливаемость достигается в очень тонких сечениях изделий (до 5 мм). При больших размерах деталей в результате закалки в воде и в масле достигается высокая твердость только поверхностного слоя, металл в сердцевине детали остается мягким, с повышенной вязкостью. Перед обработкой резанием изделия подвергают отжигу на перлит зернистый.
Стали с пониженным содержанием углерода (0,7...0,8 %) применяют для изготовления инструмента, испытывающего при работе толчки и удары (зубила, ножи и ножницы по металлу, отвертки, топоры, матрицы для холодной штамповки и др.). Их закаливают с нагревом до температуры выше Ac1 (на 30...50 °С), затем подвергают отпуску (250...450 °С) на требуемую твердость 58...45 HRC3 (мартенсит или троостит).
Таблица 1
Режимы термической обработки и твердость легированных инструментальных сталей (ГОСТ 5950-73, ГОСТ 19265-73)
Марка стали |
Температура отжига, 0С |
Закалка |
HRCЭ (после закалки) |
Температура отпуска, 0С |
HRCЭ (после отпуска) |
|
t, 0С |
среда |
|||||
11ХФ |
760…780 |
810…830 |
Масло |
64…62 |
140…160 |
65…62 |
Х |
770…790 |
840…860 |
Масло |
64…62 |
150…250 |
64…56 |
9ХС |
780…810 |
840…860 |
Масло |
64…62 |
150…200 |
64…60 |
ХВГ |
770…790 |
830…850 |
Масло |
64…62 |
160…220 |
63…58 |
ХВ5 |
800…820 |
800…820 |
Вода |
67…65 |
120…160 |
69…67 |
6ХС |
800…820 |
840…860 |
Масло |
60…56 |
180…220 |
60…55 |
Х6ВФ |
800…820 |
970…990 |
Масло |
61…60 |
150…160 |
63…61 |
Х12Ф |
800…820 |
1050…1070 |
Масло |
64…62 |
160…200 |
64…62 |
Р18 |
860…880 |
1280 |
Воздух |
62…60 |
560 (три раза) |
64…62 |
Р6М5 |
860…880 |
1230 |
Масло |
62…60 |
560 |
64…63 |
Для изготовления мелкого инструмента высокой износостойкости и с острой режущей кромкой (сверла, метчики, фрезы, напильники, хирургический и измерительный инструмент и пр.) применяют стали с повышенным содержанием углерода (более 0,8 %). Такая сталь после закалки с температуры Ac1 + (30...50) °С и низкого отпуска при 150...200 °С имеет структуру мартенсита, твердость 60...64 НRСэ.
Хромованадиевые стали 7ХФ...11ХФ (0,4...0,7 % Сг; 0,15...0,20 % V) применяют главным образом для изготовления деревообрабатывающего инструмента.
Насквозь прокаливаются изделия из сталей повышенной прокаливаемости при закалке в масле (d = 50 мм) и в воде (d = 80 мм). Инструмент простых форм из стали ХВ5 можно закаливать в воде. К названной группе относятся стали X (0,95...1,1 %С, 1,3...1,65 %Cr), 9XC (0,95...1,25 %С, 1,2... 1,6 %Si), предназначенные для изготовления массивного инструмента и инструмента сложной формы. При закалке в масле изделия из таких сталей мало подвержены трещинообразованию.
Стали марок ХВГ (0,9...1,05 %С; 0,9...1,2 %Сr; 1,2...1,6 %W; 0,8...1,1 % Мn) и ХГ относят к малодеформирующимся. Их используют для изготовления калибров, длинных метчиков, бритвенных ножей и лезвий и другого инструмента, для которого весьма важно сохранение размеров в процессе термической обработки, а также для изготовления деталей точных приборов.
Сталь ХВ5 (1,25...1,50 %С) называется алмазной, обладает исключительно высокой твердостью в закаленном состоянии (67...69 HRC) в силу большого содержания в мартенсите карбидов вольфрама Ме6С и легированого цементита Ме3С. Применяется для изготовления фильер холодноговолочения, отделочного инструмента, снимающего стружку с твердых материалов (белый чугун, стекло, камень).
К сталям высокой прокаливаемости относятся стали марок 6ХС...9ХС, ХГСВФ и др. Сквозная прокаливаемость в изделиях диаметром до 100 мм достигается за счет легирования хромом и дополнительно кремнием. Такие стали применяют для изготовления массивного штампового инструмента сложных форм, шариков и колец подшипников качения и др. Сталь 6ХС после соответствующей термической обработки (см. табл. 1) используют для изготовления пневматических зубил и ряда инструментов, работающих при ударных нагрузках и вибрации.