stal


НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»
Кафедра кафедры металловедения и физики прочности
Домашняя работа
Руководитель
доцент, к.т.нЭ.А. Соколовская
Выполнила: Е.С. Кошель
Группа: СМ-09-1
Москва
2012
Задание: выбрать сталь для изготовления фрезы, работающей при обработке высокопрочных сталей с большой скоростью резания. К какому классу относится эта сталь? Дать ее полную характеристику. Подобрать для нее американский, немецкий и японский аналоги. Обосновать.
Цель: научится подбирать марку стали для определенной детали с заявленными механическими требованиями и ее аналоги.
Для фрезы, работающей при обработке высокопрочных сталей с большой скоростью резанья, была выбрана сталь Р9М4К8. Эта сталь относится к инструментальным быстрорежущим сталям ледебуритного класса. Главной отличительной особенностью быстрорежущих сталей является их высокая красностойкость (600…700°С) при наличие высокой твердости (63…70 HRC) и износостойкости инструмента. Уникальные свойства быстрорежущих сталей достигаются посредством специального легирования и сложной термической обработки, обеспечивающих определенный фазовый состав.
Химический состав стали Р9М4К8 приведен в таблице 1.
Таблица 1 – химический состав стали Р9М4К8
Содержание в массовых долях, %
C Si MnCr W V Co Mo Ni S P
не более не более
1,0-1,1 0,5 0,5 3,0-3,6 8,5-9,5 2,3-2,7 7,5-8,5 3,8-4,3 0,40 0,030 0,030
Из таблицы видно, что сталь легирована Cr, W, V, Co и Mo. Вольфрам и молибден являются основными легирующими элементами, обеспечивающими красностойкость. Ванадий образует в стали наиболее твердый карбид VC, который частично растворяясь в аустените, увеличивает красностойкость и повышает твердость после отпуска. Нерастворенная часть карбида увеличивает износостойкость стали. Основная роль хрома состоит в придание стали высокой прокаливаемости. Кобальт применяют с целью повышения ее красностойкости, он увеличивает устойчивость против отпуска и твердость. К недостаткам влияния кобальта следует отнести ухудшение прочности и вязкости стали, увеличение обезуглероживания.
Термическая обработка стали Р9М4К8 включает смягчающий отжиг перед изготовлением инструмента и окончательную термическую обработку – закалку с отпуском готового инструмента.
Цель смягчающего отжига – понизить твердость до HB ~ 250…300 и подготовить структуру к закалке. Режим обработки: аустенитизация 840…860°С, охлаждение со скоростью 30…40°С/ч до 720…750°С, выдержка не менее 4 ч, охлаждение со скоростью 40…50°С/ч до 600 и далее на воздухе. Такой отжиг является изотермическим. Из отожженной стали изготавливают фрезу.
Цель окончательной термической обработки – получить необходимую красностойкость, износостойкость, твердость и прочность фрезы. Закалка фрезы из быстрорежущей стали проводится с аустенитизацией в соляных ваннах. Нагрев под закалку вследствие низкой теплопроводности быстрорежущей стали проводится с предварительным подогревом при температуре 800…850°С. Далее проводят закалку при температуре 1210…1240°С. Охлаждение при закалке проводят в масле или горячих средах. После горячей среды инструмент охлаждают на воздухе.
Отпуск мартенсита следует осуществлять сразу же после закалки во избежание стабилизации остаточного аустенита. Температура отпуска 540…560°С. Выдержка 1ч, а последующее охлаждение следует проводить до комнатной температуры в целях более полного превращения остаточного аустенита в мартенсит. Затем отпуск повторяют еще 2 раза.
В таблице 2 приведены механические свойства стали в термообработанном состояние при повышенных температурах
Таблица 2 – Механические свойства стали в термообработанном состояние
tисп, °С σизг, МПа Твердость
HV HRCэ
200 3730 868 65
400 3960 833 64
500 2600 769 62
550 2500 740 61
600 2400 698 59
650 2320 565 54
Проанализировав механические свойства и химический состав стали были подобраны непрямые аналоги из стандартов США, Германии и Японии. Химический состав аналогов приведен в таблице 3. Механические свойства приведены в таблице 4.
Таблица 3 – Химический состав аналогов
Название С Si MnCr W Mo V Co S P Ni
P9М4К8 1,0-1,1 0,20-0,50 0,20-0,50 3,0-3,6 8,5-9,5 3,8-4,3 2,3-2,7 7,5-8,5 0.030 0,030 0,6
S10-4-3-10
Германия 1,2-1,35 0,45 0,40 3,8-4.5 9,0-10,0 3,2-3,9 3,0-3,5 9,5-10,5 0,030 0.030 __
SKH57 1,2-1,35 0,40 0,40 3,8-4,5 9,0-11,0 3,0-4,0 3,0-3,7 9,0-11,0 0,030 0,030 0,25
М48 США 1,42-1,52 0,15-0,40 0,15-0,40 3,5-4,0 9,5-10,5 4,75-5,5 2,75-3,25 8,0-10,0 0,030 0,030 Сумма 0,75
По химическому составу были выявлены следующие расхождения:
- углерод ± 0,2 %
- хром ± 0,3 %
- вольфрам ± 0,5 %
- молибден ± 0,55 %
- ванадий ± 0,4 %
- кобальт ± 1 %
По сере и фосфору расхождений нет.
Таблица 4 – Механические свойства аналогов
В состояние поставки После закалки и отпуска стандартных образцов
Название Твердость после отжига Твердость после холодного волочения или проката Температура аустенизации в соляной ванне Температура аустенизации в печи с контролируемой атмосферой Температура отпуска Минимальная твердость по РоквеллуHB max HB max °C °C °C HRC min
P9М4К8 Россия 285 — 1230 — 550 65
S10-4-3-10
Германия 240-300 320 1230 560 66
SKH57 Япония 293 — 1210-1250 550-560 65
М48 США 311 311 1190 1202 538 66
По механическим свойствам были выявлены следующие расхождения:
- твердость после отжига ± 20 HB
- твердость минимальная по Роквеллу ± 0,5 HRC
Следовательно, стали S10-4-3-10, SKH57, М48 являются непрямыми аналогами стали Р9М4К8.
Вывод: сталь Р9М4К8 подходит для изготовления фрезы, используемой при обработке высокопрочных сталей, в условиях повышенного разогрева режущей кромки.

Приложенные файлы

  • docx 17682574
    Размер файла: 23 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий