Сделай Сам Свою Работу на 5

Шарикоподшипниковые стали





Основной причиной выхода из строя подшипников качения является контактная усталость металла, проявляющаяся в выкрашивании частиц и отслаивании тонких пластин с рабочих поверхностей деталей (явление шелушения). На контактных поверхностях возникают мелкие «язвы». Шарикоподшипниковая сталь должна обладать высокой твердостью, прочностью и контактной выносливостью, что достигается ее очисткой от неметаллических включений и уменьшением пористости посредством электрошлакового или вакуумно-дугового переплава.

Для изготовления подшипников широко используют шарикоподшипниковые (Ш) хромистые (Х) стали ШХ15 и ШХ15СГ (последующая цифра 15 указывает содержание хрома в десятых долях процента - 1,5 %). Стали содержат по 1 % С. ШХ15СГ дополнительно легирована кремнием (0,5 %) и марганцем (1,05 %) для повышения прокаливаемости.

Отжиг стали на твердость порядка 190 НВ обеспечивает обрабатываемость полуфабрикатов резанием и штампуемость деталей в холодном состоянии. Закалка в масле с температур 840…860 °С и отпуск при 150…170 °С обеспечивает твердость стали ШХ15 равную 61…65 НRC.

Детали подшипников качения, испытывающие большие динамические нагрузки, изготавливают из сталей 20Х2Н4А и 18ХГТ с последующей их цементацией и термической обработкой. Для деталей подшипников, работающих в азотной кислоте и других агрессивных средах, используется сталь 95Х18, содержащая 0,95 % С и 18 % Cr.



Инструментальные стали

По характеру работы инструменты можно разделить на несколько групп: 1) измерительный; 2) режущий инструмент для легких условий работы (малые скорости резания); 3) режущий инструмент для тяжелых условий работы (большие скорости резания); 4) штампы.

Условия работы инструментов различных групп различаются существенно, поэтому и изготавливают их из различных сталей с нужными свойствами.

Стали для измерительных инструментов

Измерительные инструменты должны сохранять свою форму и размеры в течение продолжительного времени. Поэтому их следует изготавливать из сталей, имеющих высокую твердость и износостойкость. Стали должны сохранять постоянство формы и размеров в течение длительного срока службы. Кроме того, они должны хорошо обрабатываться для получения высокого класса шероховатости поверхности и иметь малую деформацию при термической обработке. Для измерительного инструмента применяют высокоуглеродистые стали У8…У12 и низколегированные стали марок Х, ХГС, ХВГ, 9ХГ, содержащие около 1 % Cu до 1,5 % Cr. Их твердость 60…64 HRC.



Для измерительных инструментов большого размера и сложной геометрии используют азотируемые стали типа 38Х2МЮА.

Стали для режущих инструментов

Независимо от условий работы первое требование к режущему инструменту - длительное сохранение высокой твердости режущей кромки. Поэтому состав стали и термическая обработка инструмента должны обеспечивать высокую твердость (не менее 60…62 HRC) при достаточной вязкости, исключающей возможность хрупкого разрушения при случайных ударных воздействиях.

В процессе резания между инструментом и обрабатываемым металлом возникает большое трение. Поэтому второе требование - высокая износостойкость, обеспечивающая сохранение режущей кромки в условиях трения.

В зависимости от скорости резания, сечения стружки и других факторов режущая кромка инструмента сильно нагревается. Третье требование к режущему инструменту - высокая красностойкость, т.е. способность сохранять высокую твердость и режущую способность при продолжительном нагреве.

К инструментальным сталям относятся углеродистые стали, содержащие 0,7…1,2 % С и малолегированные, содержащие 1…1,5 % легирующих элементов.

Из сталей У7, 7ХФ изготавливают инструмент по дереву и ударный инструмент (пилы, зубила, долота, кузнечные штампы и т.д.), из сталей У8, 8ХФ - матрицы, пуансоны, керны, ножи. При увеличении содержания углерода увеличивается не только твердость стали, но и износостойкость. Из сталей У9, У10, В1 делают сверла, метчики, развертки, фрезы. Из стали У13, имеющей максимальную износоустойчивость в этой группе сталей, изготавливают напильники, металлорежущий и граверный инструмент. Особо следует выделить сталь ХВ5, называемую «алмазной». Эта сталь благодаря присутствию вольфрама имеет мелкодисперсную избыточную карбидную фазу, значительно повышающую ее твердость. После закалки в воде твердость достигает 69…70 HRC. Из этой стали делают инструмент, от которого требуется длительное сохранение острой режущей кромки.



Легированные инструментальные стали, содержащие до 5 % легирующих элементов закаливают в масле, что уменьшает возможность коробления и образования закалочных трещин.

Повышенное содержание марганца (ХВГ, 9ХВСГ) уменьшает деформацию инструмента при его закалке. Легирование хромом увеличивает прокаливаемость и твердость после закалки.

Из сталей этой группы изготавливают различные инструменты - от ударного до режущего. Стали 9ХС, ХВГ, ХВСГ используют для изготовления инструментов крупного сечения: сверл, разверток, протяжек диаметром 60…80 мм.

Красностойкость инструментов, как правило, не превышает 300 °С, поэтому эти стали не используют для обработки с большими скоростями резания.

Быстрорежущие стали широко используют для изготовления режущего инструмента, обладающего большой твердостью и работающего при высоких скоростях резания. Быстрорежущая сталь относится к карбидному (ледебуритному) классу сталей. В их состав входят карбидообразующие элементы - хром, вольфрам, ванадий, кобальт, молибден.

Высокие режущие свойства инструментов, изготовленных из быстрорежущих сталей марок Р6, Р9, Р12, Р18 связаны с высокой теплостойкостью этих сталей до 600…620 °С. Резцы из быстрорежущей стали позволяют увеличить скорость резания в 2…4 раза и стойкость инструментов в 10…30 раз по сравнению с теми же характеристиками инструментов из стали с низкой теплостойкостью. Твердость стали Р18 после закалки 62…63 HRC, а после отпуска она увеличивается до 63…65 HRC.

Основными легирующими элементами во всех марках являются вольфрам и хром. Добавление ванадия повышает износостойкость инструмента, но ухудшает шлифуемость. Кобальт повышает красностойкость, но ухудшает механические свойства. Наиболее распространенными марками быстрорежущих сталей являются Р18 и Р9.

Однако вольфрам является дефицитным элементом, поэтому часто заменяется менее дефицитным молибденом. В настоящее время около 80 % от общего производства быстрорежущих сталей приходится на сталь Р6М5. Стали с молибденом идут на изготовление сверл, фрез, метчиков и плашек, разверток и зенкеров.

Инструментальные твердые сплавы

Сопоставление красностойкости различных инструментальных материалов показывает, что наибольшей красностойкостью (до 800…1000 °С) обладают твердые сплавы (их твердость достигает 90 НRА).

В состав твердых сплавов входят дорогостоящие и дефицитные элементы, из них делают только рабочую часть инструментов, оправку изготавливают из инструментальной стали. Литые сплавы наплавляют, а металлокерамические припаивают на рабочую поверхность инструмента.

Металлокерамические сплавы получают методами порошковой металлургии. В их состав входят карбиды вольфрама и титана. Связующим является кобальт.

Недостатком твердых сплавов является большая хрупкость, что ограничивает их применение.

Штамповые стали

Инструмент, применяемый для обработки металлов давлением (штампы, пуансоны, матрицы, валики и т.д.) изготавливают из штамповых сталей. Так как металлы можно подвергать деформации в холодном, а также в горячем состояниях (до 900…1200 °С), то различают стали для штампов холодного деформирования и стали для штампов горячего деформирования. Стали для штампов холодного деформирования. Стали для изготовления инструментов этой группы должны обладать высокой износостойкостью (высокой поверхностной твердостью), прочностью, вязкостью (чтобы воспринимать ударные нагрузки), сопротивлением деформации.

Для изготовления штампов небольших размеров (диаметром до 25 мм) используют углеродистую инструментальную сталь марок У10, У11, У12. После закалки и низкого отпуска инструмент из этих сталей будет обладать нужным комплексом свойств.

Широко используют легированные стали марок Х, Х9, ХГ, 9ХС, Х12М, Х6ВФ (фильеры, плашки и др.). Для повышения износостойкости инструмента после его термической обработки применяют иногда цианирование или хромирование рабочей поверхности. Для штампов, работающих в условиях износа и давления, применяют легированные стали глубокой прокаливаемости, например Х12, Х12Ф, ХГ3СВ и т.д.

Если штамповый инструмент испытывает ударные нагрузки, то для его изготовления используют стали, обладающие большой вязкостью (стали 4ХС4, 4ХВС, 5ХНМ, 5ХГМ и т.д.). Это достигается уменьшением содержания углерода, введением легирующих элементов, увеличивающих прокаливаемость, и соответствующей термической обработкой - закалка с высоким отпуском (480…580 °С). Окончательная твердость 38…45 НRC.

Стали для штампов горячего деформирования. Штампы для горячего деформирования работают в более сложных условиях. Поэтому, кроме перечисленных свойств, стали для таких штампов должны обладать жаропрочностью, красностойкостью, термостойкостью. Они должны быть также минимально чувствительными к отпускной хрупкости, так как в процессе эксплуатации может неоднократно происходить нагрев штампов до высоких температур. Кроме того, эти стали должны обладать и хорошей теплопроводностью, чтобы тепло быстро отводилось от рабочей поверхности, и т.д.

Если штампы испытывают большие ударные нагрузки (например, ковочные штампы), то для их изготовления используют стали, содержащие 0,5…0,6 % С, легированные элементами, увеличивающими прокаливаемость и вязкость (хром, никель, марганец). Для уменьшения склонности к отпускной хрупкости II рода вводят молибден или вольфрам. Это стали 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНТ, 5ХНСВ и т.д.

Закалку осуществляют с 760…820 °С, охлаждающая среда зависит от размеров штампов. Температура отпуска составляет 460…580 °С, твердость 35…45 HRC.

Инструмент для горячей протяжки, высадки и прессования нагревается в работе до более высоких температур. Для такого инструмента использую стали с повышенным содержанием вольфрама, обладающие красностойкостью до 650…670 °С. Это стали марок 3Х2В8, 4Х5В2ФС, 4Х4В4ФМ, 6ХВ2С и др.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.