Термічна обробка інструментальних сталей

ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

Інструментальні сталі – це вуглеводисті й леговані сталі, що володіють високою твердістю та зносостійкістю.

Інструментальні сталі характеризуються теплостійкістю, тобто здатністю зберігати зазначені властивості при нагріванні, що виникає в робочій крайці інструмента, наприклад, при різань із високою швидкістю, при деформуванні нагрітого металу. Зміст вуглецю в інструментальних сталях звичайно 0,7-1,5%.

Сталь У12 призначена для інструментів з максимальною зносостійкістю при найвищій твердості [1].

Термічна обробка представляє сукупність операцій нагрівання, витримки й охолодження металевих виробів з метою зміни структури й властивостей сплавів. Будь-який процес термічної обробки можна графічно зобразити в координатах температура-час. Параметрами процесу термічної обробки є: максимальна температура нагрівання (t_max) сплаву; час витримки (τ_н) сплаву при температурі нагрівання; швидкість нагрівання (v_н)і швидкість охолодження (v_ox). На практиці звичайно розраховують середню швидкість нагрівання або охолодження.

Нагрівання стали - основна операція будь-якого процесу термічної обробки. Із загального балансу часу всього технологічного процесу термічної обробки операція нагрівання становить від 40 до 80 %.

При нагріванні в металі відбуваються різні явища: теплові розширення, фазові й структурні перетворення, зміни фізичних і механічних властивостей і т.д. У різних металів ці процеси протікають неоднаково. Тому тільки при правильному проведенні процесу нагрівання забезпечується одержання необхідних технологічних, механічних і фізико-хімічних властивостей сталі.

Час витримки при температурі нагрівання необхідно для завершення процесів фазових і структурних перетворень по всьому об'ємі виробів (іноді для вирівнювання температури по об'єму садки).

В основному цей процес закінчується при досягненні серцевиною заданою температура нагрівання. Звичайний час витримки приймають рівним 1/4 - 1/5 від часу нагрівання, крім особливих режимів термообробки.

Охолодження металу - завершальна операція термічної обробки. Основним призначенням охолодного середовища є відвід теплоти від металу, здійснюваного теплопровідністю й конвекцією.

Результат термічної обробки залежить від швидкості охолодження, що повинна бути такою, щоб забезпечити одержання заданої структури й необхідних механічних властивостей при мінімальній величині внутрішніх напружень.

Інструментальну сталь поставляють, у відпаленому стані зі структурою зернистого перліту, тому що сталь, що має структуру пластинчастого перліту й вторинного цементиту, погано обробляється різанням.

Для зменшення жолоблення й імовірності виникнення тріщин цю сталь піддають комбінованому або східчастому загартуванню. Сталь після загартування має значну крихкість, тому після загартування необхідна відпустка. Температура відпустки визначається. величиною робочої твердості, яку повинен мати інструмент.

Термічна обробка металу в печі складається з трьохперіодів, кожний з яких ділиться на декілька інтервалів (рис 2.1).

Перший період:

- нагрівання від t₀ = 20 °С до t_п1 = 650 °С за умови постійної швидкості нагрівання — С₁ =const = 40 град/год;

- витримка при постійній температурі поверхні t_п1 = const = 650 °С;

- нагрівання від t_п1 = 650 °С до t_п2 = 1050 °С за умови С₂ = const =

= 60 град/год;

- витримка при t_п3 = const = 1050 °С.

- охолодження на повітрі.

Другий період:

- нагрівання від 400 ⁰С до 850 ⁰С;

- витримка при постійній температурі поверхні 850 °С;

- охолодження на повітрі.

Третій період:

- нагрівання від 400 ⁰С до 550 ⁰С;

- витримка при постійній температурі поверхні 550 °С;

- охолодження на повітрі.

Дата добавления: 2015-08-03