Смекни!
smekni.com

Термическая обработка материала для изготовления кернера (стр. 3 из 4)

В зависимости от того, в какой форме присутствует графит в сплаве, различают:

- Белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида.

- Серый чугун, в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме пластинчатого графита.

- Высокопрочный чугун, в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме шаровидного графита.

- Ковкий чугун, получающийся в результате отжига отливок из белого чугуна. В ковком чугуне весь углерод или значительная часть его находится в свободном состоянии в форме хлопьевидного графита [3, с. 180].

Ещё одним достоинством этого класса является более низкая цена по сравнению со сталями.

Недостатками чугунов являются: большая хрупкость, низкая упругость. Так как инструмент, который нам необходимо изготовить (кернер) работает в условиях ударных нагрузок, то использование данного материала нецелесообразно.

3. Сплавы цветных металлов.

а) На основе меди.

Сплавы меди с оловом, свинцом, кремнием, алюминием и другими элементами называются бронзами.

Оловянистые бронзы (содержание олова до 20%) обладают хорошими литейными свойствами, высокой химической стойкостью и хорошими антифрикционными свойствами. Хорошо обрабатываются резанием. Являются дорогими. С очень высоким содержанием олова становятся очень хрупкими [1, с. 164].

Алюминиевые бронзы содержат 5 - 10% алюминия. Алюминиевые бронзы обладают высокой стойкостью против коррозии. Обрабатываются давлением.

Кремнистые бронзы превосходят оловянистые по механическим свойствам и являются более дешёвыми. Обладают высокой стойкостью против коррозии. Хорошие упругие характеристики, удовлетворительно обрабатываются резанием.

Бериллиевые бронзы содержат 2,0 - 2,5% бериллия. Дисперсионно - твердеющие сплавы, значительно повышают механические свойства в результате термической обработки.

Высокие прочность и упругость, стойкость против коррозии, хорошая свариваемость и обрабатываемость резанием. Применяется для изготовления ответственных деталей и инструментов.

Являются очень дорогими [1, с. 165].

Сплавы меди с цинком называются латунями.

Они обладают хорошей жидкотекучестью, достаточно дешевые, обладают небольшой усадкой. Хорошо обрабатываются резанием, обладают высокой коррозионной стойкостью, но с небольшой твердостью (120 НВ в деформированном состоянии). Различают деформируемые и литейные латуни.

б) На основе алюминия.

Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые термической обработкой, характеризуются не высокой прочностью, высокой пластичностью и коррозионной стойкостью.

Дюралюминий хорошо деформируется в горячем и холодном состоянии. После закалки дюралюминий подвергают старению, что обеспечивает получение высоких прочности и твёрдости.

Сплавы авиаль, уступая по прочности дюралюминию, они обладают лучшей пластичностью в горячем и холодном состояниях [1, с. 167].

Силумины обладают высокой жидкотекучестью, имеют малую усадку.

в) На основе магния.

Магний относительно устойчив против коррозии лишь в сухой среде и при повышении температуры легко окисляется и даже самовоспламеняется. Магниевые сплавы применяют в авиационной промышленности, в машиностроении и радиотехнической промышленности [1, с. 168].

г) На основе титана.

Обладают хорошими литейными свойствами. Наличие азота и кислорода повышает прочность титана, но сильно снижает пластичность. Присутствие углерода снижает ковкость, ухудшает обрабатываемость резанием, свариваемость титана.

Титан обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосфере, пресной и морской воде, в ряде кислот. Титан хорошо куётся и сваривается [1, с. 170].

Цветные металлы и сплавы обладают хорошей пластичностью, стойкостью в агрессивных средах, хорошей твёрдостью и упругостью, поэтому некоторые из них можно использовать для изготовления кернера.

4. Материалы порошковой металлургии.

Порошковая металлургия - отрасль технологии, занимающаяся производством металлических порошков и деталей из них. Из металлического порошка или смеси порошков прессуют заготовки, которые подвергают термической обработке - спеканию [4, с. 418].

Основа твёрдых сплавов - карбиды металлов, обладают высокой хрупкостью. Сплавы являются дорогими, поэтому их делают не цельными.

Твёрдые сплавы имеют высокие твердость 87 - 92 HRA (HRC = 2HRA - 104) и теплостойкость (800 - 11000С) [1, с. 137].

Твердые сплавы делятся на группы: вольфрамовая, титановольфрамовая, титанотанталовольфрамовая, безвольфрамовая.

Твёрдые сплавы применяют в основном для изготовления режущего инструмента. Они дорогие и требуют специального оборудования, как для изготовления, так и для защиты от вредного воздействия, так как для улучшения механических свойств в них добавляют измельчённые легирующие элементы.

5. Неметаллические материалы.

Значительное место в промышленности занимают различные неметаллические материалы – пластмассы, керамика, резина. Их производство и применение развивается в настоящее время опережающими темпами по сравнению с металлическими материалами. Но использование их в промышленности невелико. Достоинствами неметаллических материалов является высокая механическая прочность, высокие электроизоляционные характеристики, оптическая прозрачность, высокая эластичность, химическая стойкость, морозостойкость, износостостойкость. Недостатками же является низкая твердость, низкая ударная вязкость, склонность к старению.

Поскольку твёрдость и ударная вязкость являются основными требованиями к изготовляемому инструменту, изготовление кернера из неметаллических материалов нецелесообразно.

Таким образом, для изготовления кернера выберем углеродистую инструментальную, низколегированную инструментальную стали, а также быстрорежущую сталь.


22

Таблица 3

Основные характеристики материала

Марка

материала

Название.

Химический

состав.

Механические свойства.

Технол.

св-ва.

ТО

Область

применения.

σв; МПа

δ5;%

HRC

Р6М5

Быстрорежущая

инструментальная

сталь

С: 0,82 - 0,90W: 5,5 - 6,5Мо: 4,8 - 5,3Cr: 3,8 - 4,4V: 1,7 - 2,1Со: < 0,5

-/-

-/-

63 - 65

Жидкотекучесть, закаливаемость,

прокаливаемость.

Закалка

12200С

масло.

Отпуск

5500С

Для всех видов режущ. инструм., инструм. работающ. с ударными нагрузками.

У8А

Углеродистая

инструментальная

сталь

С:0,75 - 0,84Mn:0,15 - 0,4Cr:< 0,15Si: 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 - 0,8Si: 0,1 - 0,4Mn:0,15- 0,45Cr: 0.4 - 0.7V: 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 - 0,18Si: 0,17 - 0,37Mn:0,4 - 0,7Cr:0,8 - 1,1V: 0,06 - 0,12Ni: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