Mn:0,15 - 0,4
Cr:< 0,15
Si: 0,17 - 0,33
1420
10
62 - 63
Жидкотекучесть, закаливаемость,
прокаливаемость.
Закалка
7700С
вода.
Отпуск
1700С
Инструмент подвергающийся
ударам и толчкам
(зубила, клейма, кернеры).
8ХФ
Низколегированная
инструментальная
сталь
С: 0,7 - 0,8
Si: 0,1 - 0,4
Mn:0,15- 0,45
Cr: 0.4 - 0.7
V: 0.15 - 0.3
-/-
-/-
61 - 63
Жидкотекучесть, закаливаемость,
прокаливаемость.
Закалка
8300С
вода.
Отпуск
2200С
Для штемпелей при холодной работе, ножей при холодной резке Ме, обрезке заусенцев, кернеров.
15ХФ
Хромованадиевая
сталь
С:0,12 - 0,18
Si: 0,17 - 0,37
Mn:0,4 - 0,7
Cr:0,8 - 1,1
V: 0,06 - 0,12
Ni:0.3; Cu:0,3
750
13
63 - 64
Жидкотекучесть,
закаливаемость,
прокаливаемость.
Закалка
7900С
вода.
Отпуск
1800С
Применяют для небольших деталей машин (зубч. колёса,
поршневые пальцы,
плунжеры).
24
Изучив все марки материалов, проанализируем достоинства и недостатки каждой (табл. 4).
Таблица 4
Достоинства и недостатки материалов
Свойства
Р6М5
У8А
8ХФ
15ХФ
Коррозионная
стойкость
средняя
низкая
средняя
средняя
не являются коррозионно-стойкими
Твёрдость в ТО состоянии
высокая
высокая
высокая
высокая
Прочность в ТО состоянии
высокая
ниже чем у Р6М5, но выше чем у 8ХФ и 15ХФ
ниже, чем у сталей
Р6М5;У8А
Ударная
вязкость
средняя
выше среднего
Жидкотекучесть
средняя
Термическая
обработка
сложная
простая
простая
простая
Стоимость
высокая
низкая
дороже У8А, дешевле Р6М5
1.6. Выбор материала
На основе сравнения свойств четырёх выбранных нами марок сталей можно сделать вывод, что для изготовления кернера наиболее оптимальным материалом является сталь У8А, так как она удовлетворяет нашим требованиям и обладает рядом преимуществ по сравнению с другими:
Ø Низкой стоимостью
Ø Простая термическая обработка
Ø Необходимый и достаточный комплекс характеристик (твёрдость, прочность, ударная вязкость) который необходим нам в готовом изделии.
1.7. Термическая обработка
Термической обработкой называют процесс обработки изделий из металлов и сплавов путём теплового воздействия с целью изменения их структуры и свойств в заданном направлении [5, с. 5].
Закалка - термическая операция, состоящая в нагреве выше температуры превращения с последующим достаточно быстрым охлаждением для получения структурно неустойчивого состояния сплава [3, с. 227].
Температура нагрева и время выдержки должны быть такими, чтобы произошли необходимые структурные изменения [5, с. 171].
Скорость охлаждения должна быть достаточно велика, чтобы при понижении температуры не успели пройти обратные фазовые превращения [5, с. 171].
Отпуск - термическая операция, состоящая в нагреве закалённого сплава ниже температуры превращения для получения более устойчивого структурного состояния сплава [3, с. 227].
Материалом для нашего изделия была выбрана углеродистая инструментальная сталь У8А.
В данной стали содержится 0,8 % С, она является эвтектоидной (рис. 14)
Рис. 14. Расположение стали У8А на диаграмме железо - цементит
В нашем случае мы будем делать полную закалку. Этот процесс достигается нагревом стали на 30 - 500С выше критической точки Ас1 и быстрым охлаждением в воде. Температура закалки будет равна 7700С. Время выдержки будет складываться из времени, необходимого для того, чтобы произошли необходимые структурные изменения. В результате закалки получаем мартенситную (М) структуру с остаточным аустенитом (Аост).
Далее проведём высокотемпературный отпуск с нагревом до температур в интервале 500 - 6500С. Его мы выполняем с целью получения структуры сорбита отпуска (Сотп.) твёрдость которого 20 - 30 HRC, а также снижения внутренних напряжений и получения максимальной вязкости.
Полученная нами твёрдость не устраивает нас, поэтому дальше мы проведём поверхностную закалку токами высокой частоты (ТВЧ). Мы выбрали закалку ТВЧ, поскольку можно регулировать глубину закалённого слоя частотой и временем, а также, потому что при закалке на поверхности детали практически отсутствует окисление.
Температура нагрева будет составлять 760 - 7700С, охлаждение будем проводить в воде. Время нагрева должно быть небольшим, поскольку диаметр кернера невелик.
Далее проведём низкотемпературный отпуск с нагревом до температур в интервале 150 - 2000С. Его мы выполняем с целью получения структуры мартенсита отпуска (Мотп) твёрдость которого 64 HRC, присутствуют внутренние напряжения.
Таким образом, мы получили сердцевину структура, которой Сотп, твердость в пределах 20 - 30 HRC и максимальная вязкость, которая будет способствовать сопротивлению ударной нагрузке. Поверхность же нашего изделия имеет структуру Мотп твердость, которого 64 HRC, это будет способствовать проникновению кернера в материал заготовки.
Схему термической обработки стали У8А представим на рис. 15.
Рис. 15. Термическая обработка стали У8А
Структуру стали, после термообработки представим на рис. 16., где
а - структура сердцевины (Сотп.), б - структура поверхности (Мотп).
Рис. 16. Структура стали, после термообработки
2. Заключение
3.
Целью нашей работы был подбор материал для изготовления кернера так, чтобы он удовлетворял ряду требований (срок службы, себестоимость, технология изготовления).
Нами была выбрана углеродистая инструментальная сталь У8А, мы провили её термическую обработку, чтобы она полностью удовлетворяла нашим требованиям.
При выполнении курсовой работы мы закрепили, обобщили и научились применять на практике полученные нами в курсе «Материаловедение» теоретические знания.
Список литературы
1. Адаскин А.М., Зуев В.М. Материаловедение (металлообработка): Учебник для нач. проф. образования: Учеб. пособие для сред. проф. образования - 3-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 240 с.
2. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. Методы анализа, лабораторные работы и задачи. - М.: Металлургия, 1983, 348 с.
3. Гуляев А. П. Металловедение. Учебник для вузов. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1977. 648 с.
4. Дальский А.М., Арутюнова И.А., Барсукова и др.; Под общ. ред. Дальского А.М. Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных специальностей вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 448 с., ил.
5. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. Учебник. Изд. 3-е, испр. и доп. - М.: Металлургия, 1978. 392 с.
6. Гелин Ф.Д. Металлические материалы: справ. - Мн.: Высш. шк., 1987. - 368 с.
7. Журавлёв В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали: Справочник. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 480 с.: ил.
8. Щербаков Н.Н. Оборудование школьных мастерских средствами малой механизации: Пособие для учителя (Из опыта работы). - М.: Просвещение, 1983. - 127 с., ил.
