Навигация
Машиностроительные материалы
21367
знаков
2
таблицы
0
изображений
3. Машиностроительные материалы
Чугун ВЧ50 ГОСТ 7293–85. Высокопрочный чугун, предел прочности на растяжение 50 кгс/мм2.
Высокопрочными называют чугуны с шаровидным графитом, который образуется в литой структуре в процессе кристаллизации.
Шаровидный графит, имеющий минимальную поверхность при данном объеме, значительно меньше ослабляет металлическую основу, чем пластинчатый графит, и не является активным концентратором напряжений.
Для получения шаровидного графита чугун модифицируют чаще путем обработки жидкого металла магнием (0,03–0,07%) или введением 8–10% магниевых лигатур с никелем или ферросилицием.
Под действием магния графит в процессе кристаллизации принимает не пластинчатую, а шаровидную форму. Чугуны с шаровидным графитом имеют более высокие механические свойства, не уступающие свойствам литой углеродистой стали, сохраняя при этом хорошие литейные свойства и обрабатываемость резанием, способность гасить вибрации, высокую износостойкость и т.д.
Чугун ВЧ 50, имеет d=2% и 180–260 HB. Вязкость разрушения перлитных чугунов составляет 180–250 Н´мм3/2. Температура плавления tпл»1200°С, sТ=35 кгс/мм2, теплоемкость (при 0°С) 0,129 ккал/кг´град, теплопроводность (при 20°С) 43 ккал/м´ч´град, плотность 7,4 г/см3, удельное сопротивление 0,5 Ом´мм2/м.
Для повышения механических свойств (пластичности и вязкости) и снятия внутренних напряжений, отливки ЧШГ подвергают термической обработке (отжигу, нормализации, закалке и отпуску).
Отливки из высокопрочного чугуна широко используют в различных отраслях народного хозяйства; в автостроении и дизелестроении для коленчатых валов, крышек цилиндров и других деталей; в тяжелом машиностроении – для многих деталей прокатных станов; в кузнечно-прессовом оборудовании (например, для шабот-молотов, траверс прессов, прокатных валков); в химической и нефтяной промышленности – для корпусов насосов, вентилей и т.д.
Высокопрочные чугуны применяют и для изготовления деталей станков, кузнечно-прессового оборудования, работающих в подшипниках и других узлах трения при повышенных и высоких давлениях (до 1200 МПа).
АС40 ГОСТ 1414–54 сталь автоматная, легированная свинцом, содержит 0,4% углерода, 1,0–1,5% свинца.
Обрабатываемость резанием является одной из важных технологических характеристик стали. Хорошая обрабатываемость резанием повышает производительность труда и сокращает расход инструмента, что имеет особо важное значение для массового производства.
Поэтому в промышленности широко применяют автоматные стали, позволяющие проводить обработку резанием с большой скоростью, увеличить стойкость инструмента и получить высокое качество обрабатываемой поверхности.
Сера в автоматной стали находится в виде сульфидов марганца MnS, т.е. вытянутых вдоль прокатки включений, которые способствуют образованию короткой и ломкой стружки. При повышенном содержании серы уменьшается трение между стружкой и инструментом из-за смазывающего действия сульфидов марганца.
Фосфор, повышая твердость, прочность и охрупчивая сталь, способствует образованию ломкой стружки и получению высокого качества поверхности.
Свинец присутствует в стали в виде дисперсных частиц, улучшает обрабатываемость резанием инструментом из быстрорежущей стали.
Автоматные стали хорошо обрабатываются, но склонны к красноломкости, т.е. к хрупкости при горячей механической обработке. Модуль упругости Е=2´105 МПа, модуль сдвига G=8,1´104 МПа, коэффициент Пуассона m=0,25 (при температуре 20°С). Твердость по Бринелю 170–200 HB, температура плавления 1400–1500°С.
Р12Ф3 ГОСТ 19265–73 быстрорежущая сталь, содержит 12% вольфрама, 3% ванадия.
В отличие от других инструментальных сталей быстрорежущие стали обладают высокой теплостойкостью (красностойкостью), т.е. способностью сохранять мартенситную структуру и соответственно высокую твердость, прочность и износостойкость при повышенных температурах, возникающих в режущей кромке при резании с большой скоростью. Эти стали сохраняют мартенситную структуру при нагреве до 600–650°С, поэтому применение их позволяет значительно повысить скорость резания (в 2–4 раза) и стойкость инструментов (в 10–30 раз) по сравнению со сталями, не обладающими теплостойкостью.
Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей, обеспечивающими их теплостойкость, являются в первую очередь вольфрам и его химический аналог – молибден. Сильно повышает теплостойкость (до 645–650 °С) и твердость после термической обработки (67–70 HRC) кобальт и в меньшей степени ванадий. Ванадий, образуя очень твердый карбид VC, повышает износостойкость инструмента, но ухудшает шлифуемость.
Для снижения твердости (250–300), улучшения обработки резанием и подготовки структуры стали в закалке после ковки быстрорежущую сталь подвергают отжигу при 800–830°С. Для придания стали теплостойкости инструменты подвергают закалке и многократному отпуску. Температура закалки стали 1220°С. Во избежание образования трещин при нагреве до температуры закалки применяют подогрев инструмента при 800–850°С 10–15 минут или при 1050–1100°С 3–5 минут, а крупного инструмента, кроме того, еще при 550–600°С 15–20 минут. Для получения более высокой твердости 63 HRC и теплостойкости 59 HRC при 620°С выдержку при нагреве под закалку увеличивают на 25%. Для уменьшения деформации инструментов применяют ступенчатую закалку в расплавленных солях температурой 400–5000 С. Структура быстрорежущей стали после закалки представляет собой высоколегированный мартенсит, содержащий 0,3–0,4% С, избыточные нерастворенные карбиды и остаточный аустенит. Обычно содержание остаточного аустенита составляет 28–34%. Остаточный аустенит понижает режущие свойства стали, и поэтому его присутствие в готовом инструменте недопустимо.
После закалки следует отпуск при 550–5700С, вызывающий превращение остаточного аустенита в мартенсит и дисперсионное твердение в результате частичного распада мартенсита и выделения дисперсных карбидов. Это сопровождается увеличением твердости (вторичная твердость). Оптимальный режим отпуска, обеспечивающий наибольшую твердость и высокие механические свойства: 3500С 1 час (первый отпуск) и 560–5700С по 1 часу (последующие два отпуска). Иногда для уменьшения содержания остаточного аустенита непосредственно после закалки инструмент простой формы из быстрорежущей стали охлаждают до -800С. твердость стали после закалки составляет 62–63 HRC, а после отпуска – 63–65 HRC.
Режущие свойства и твердость инструмента, не подвергающегося переточке по всем граням можно повысить низкотемпературным азотированием при 550–5600С. продолжительность процесса 10–30 мин. Твердость слоя 1000–1100 HV и толщина его 0,03–0,05 мм.
Сталь Р12Ф3 применяется в фасонных резцах и резцовых головках на автоматах, в плашках круглых для нарезания твердых металлов, в развертках машинных. Сталь Р12Ф3 с высоким содержанием ванадия нашла применение в чистовых инструментах для обработки вязкой аустенитной стали и материалов, обладающих абразивными свойствами. Эту сталь можно применять для резания металлов с HB 250–280.
МА18 ГОСТ 14957–76 деформируемый магниевый сплав номер 18.
Магниевые сплавы обладают малой плотностью »1,76 г./см3. tпл»650°C, sВ=200 МПа, d=11,5%, 30–40 НВ. Теплоемкость 0,233 ккал/кг´град (при 0°C).
Магниевые сплавы, имеющие гексагональную решетку, при низких температурах малопластичны, так как сдвиг происходит только по плоскостям базиса. При нагреве до 200–300°C появляются дополнительные плоскости скольжения, и пластичность возрастает, поэтому обработку давлением ведут при повышенных температурах. Чем меньше скорость деформации, тем выше технологическая пластичность магниевых сплавов. Прессование в зависимости от состава сплава ведут при 300–480°C, а прокатку в интервале температур от 340–440 (начало) до 225–250°C (конец). Штамповку проводят в интервале температур 480–280°C в закрытых штампах под прессами. Вследствие текстуры деформации полуфабрикаты (листы, прутки, профили и др.) из магниевых сплавов обнаруживают сильную анизотропию механических свойств. Холодная прокатка требует частых промежуточных рекристаллизационных отжигов.
Так как на воздухе магний легко воспламеняется, то его применяют в пиротехнике и химической промышленности. А благодаря малой плотности, высокой удельной прочности, хорошему поглощению вибрации сплавы магния нашли широкое применение в авиационной и ракетной технике.
Основные принятые обозначения
| Обозначения | Термины | Размерность |
| sв | Предел прочности при растяжении | кгс/мм2 |
| sт | Предел текучести | кгс/мм2 |
| HB | Твердость по Бринелю | кгс/мм2 |
| HRC | Твердость по Роквеллу | кгс/мм2 |
| HV | Твердость по Виккерсу | кгс/мм2 |
Список использованной литературы
1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 1. М.: Машиностроение, 1982 – 736 с.
2. Ачеркан Н.С. Справочник металлиста: В 3-х т. Т. 2. М.: Машиностроение, 1965 – 678 с.
3. Журавлев В.Н., Николаев О.И. Машиностроительные стали: Справочник, М.: Машиностроение, 1992 – 480 с.
4. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение, М.: Машиностроение, 1990. – 528 с.
Похожие работы
... многоступенчатых редукторов. В общем случае на конце вала может быть установлена шестерня, звёздочка или шкив. Основные нагрузки на валы. Расчёт валов на сопротивление усталости. Основным видом разрушения является усталостное. Необходимо установить характер цикла напряжений. Напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу. Напряжения кручения изм ...
... шрифт Times 16пт; «Курский государственный технический университет» - шрифт №5; в компьютерном варианте шрифт Times 14пт; «Кафедра сопротивления материалов и строительной механики» - шрифт №5; в компьютерном варианте шрифт Times 14пт; названию расчетно-графической работы – шрифт №10; в компьютерном варианте Times 18пт; «расчетно-графическая работа №…» - шрифт №7; в компьютерном варианте Times ...
... способность стали к вытяжке. Поэтому для холодной штамповки более широко используют холоднокатаные кипящие стали 08кп, 08Фкп (0.02-0.04% V) и 08Ю (0.02-0.07% Al). Конструкционные (машиностроительные) цементируемые (нитроцементуемые) легированные стали Для изготовления деталей, упрочняемых цементацией, применяют низкоуглеродистые (0.15-0.25% С) стали. Содержание легирующих элементов в сталях ...
... способность стали к вытяжке. Поэтому для холодной штамповки более широко используют холоднокатаные кипящие стали 08кп, 08Фкп (0.02-0.04% V) и 08Ю (0.02-0.07% Al). Конструкционные (машиностроительные) цементируемые (нитроцементуемые) легированные стали Для изготовления деталей, упрочняемых цементацией, применяют низкоуглеродистые (0.15-0.25% С) стали. Содержание легирующих элементов ...
0 комментариев