1. Загальна характеристика виробу і його матеріалу
1.1 Аналіз службового призначення інструменту і вимоги, що пред'являються до нього за основними властивостями
Різьбонакатні ролики представляють собою циліндричні диски, на зовнішній поверхні яких утворена многозаходной різьблення, або кільцеві витки. Конструктивні елементи різьбонакатних роликів та їх розміри залежать від прийнятого способу накатування різьби, розмірів деталі, моделі застосовуваного верстата. Ролики є універсальним інструментом, так як дозволяють накочувати різьблення високої точності, різної довжини з дрібними і великими кроками, на досить різноманітних матеріалах.
Ролик повинен володіти твердістю після термообробки HRC 59-61. У процесі накатування різьби ролики захоплюють заготовку, відбувається процес взаємної обкатки ролика і заготовки, в результаті якого витки різьби ролика вдавлюються в матеріал заготовки і як негативний відбиток утворюють на ній різьбу. У момент закінчення обробки поверхні різьблень роликів і оброблена поверхня різьби деталі взаємно торкаються один одного. Для забезпечення взаємного торкання розглянутих гвинтових поверхонь необхідно, щоб кут підйому різьби на роликах дорівнював кутку підйому різьби деталі й ролики виготовлялися з лівою різьбою при накоченні правої різьби, і навпаки, з правого різьбою при накоченні лівої різьби.
Сталь Х12ВМ застосовується для виготовлення холодних штампів високої стійкості проти стирання, не піддаються сильним ударів і поштовхів, волочильних дощок і тягнув, очок для калібрування пруткового металу під накатку різьби, гибочних і формувальних штампів, складних кузовних штампів, матриць і пуансонів вирубних і просічно штампів, штамповок активної частини електричних машин.
1.2 Аналіз технологічних властивостей сталі
Сталь Х12ВМ штампове сталь холодного деформування з підвищеним вмістом хрому. Сталь Х12ВМ має гарну теплостійкістю і міцністю, високою прокаливаемостью, закаліваемостью і зносостійкість. Також ця сталь технологічна, добре обробляється різанням і тиском, задовільно шліфується.
1.3 Аналіз хімічного складу сталі і його вплив на структуру, фазовий склад, основні та технологічні властивості
Хімічний склад штампових сталей відповідає ГОСТ 5950-2000
Хімічний склад,% (за масою) табл. 1
Хімічний елемент%
Вуглець (С) 2.0-2.20
Вольфрам (W) 0.50-0.80
Ванадій (V) 0.15-0.30
Кремній (Si) 0.10-0.40
Мідь (Cu) ≤ 0.30
Молібден (Mo) 0.60-0.90
Марганець (Mn) 0.15-0.45
Нікель (Ni) ≤ 0.35
Фосфор (P) ≤ 0.030
Хром (Cr) 11.00-12.50
Сірка (S) ≤ 0.030
Висока твердість визначається високим вмістом вуглецю. Стали з вмістом З 2-2.2% є сталями ледебуритного класу, тобто містять в литому стані карбідну евтектику, мають після гарту твердість HRC 62-64. Ці сталі містять високу кількість карбідоборазующіх елементів, підвищений вміст вуглецю та хрому забезпечує утворення підвищеного кол-ва карбідів хрому (M 7 C 3, M 23 C 6). Загальна кількість карбідів становить близько 20%.
Основним легирующим елементом штампового стали холодного деформування є хром. Він підвищує ріжучі властивості і зносостійкість, збільшує міцність і прокаливаемость сталі, що особливо важливо для великих пуансонів та матриць. За наявності понад 2,5% підвищує стійкість стали проти відпустки, особливо при нагріванні інструменту до температур, вище 300 ° С. Разом з марганцем зменшує жолоблення при загартуванню. Однак, у сталей з вмістом хрому 12% з'являються недоліки. Різко виражена карбідна неоднорідність і підвищена схильність до коагуляції карбідів, сприяє знеміцнення сталей при нагріванні.
Вольфрам (W) вводять для підвищення твердості, зносостійкості і прокаливаемости стали, покращує ріжучу здатність інструменту.
Ванадій (V) в штампових сталях присутній у карбіді VC і твердому розчині. Ванадій істотно зменшує чутливість штампових сталей до перегріву, підвищує теплостійкість сталей, покращує розподіл часток надлишкової фази. При вмісті ванадію 0,3 - 0,5% міцність і пластичність сталі буде значно вище, ніж у високованадіевих сталей.
Молібден (Mo) вводиться в високохромистого сталь для збільшення її в'язкості та підвищення прокаливаемости. Також молібден чинить негативний вплив на окаліностойкость. Тому зміст молібдену в штампових сталях обмежується 1,4 - 1,8%.
Марганець (Mn) вводять для підвищення прокаливаемости сталі. У поєднанні з хромом молібден зменшує жолоблення при загартуванню, але збільшує схильність до перегріву.
Кремній (Si) вводять, щоб збільшити прокаливаемость стали, підвищити стійкість проти відпустки.
Таким чином сталь Х12ВМ з високим вмістом хрому відноситься до полутеплостойкім сталям. Вони придатні для виготовлення штампів, пуансонів, роликів з твердістю 45 ... 52 HRC і при температурі експлуатації до 700 о С.
2. Проектування технологічного процесу попередньої Т.О.
2.1 Визначення структури технологічного процесу попередньої термічної обробки
Сталь Х12ВМ по структурному ознакою є сталлю ледебуритного класу, тобто містить в литому стані карбідну евтектику. Для подрібнення карбідної евтектики і зниження бала карбідної неоднорідності стали ледебуритного класу перед відпалом обов'язково кують в інтервалі температур 1100-850 про С. У процесі ковки карбідна евтектика дробиться і більш рівномірно розподіляється по структурі. Але тим не менше все одно зберігається карбідна неоднорідність.
Після кування піддаємо заготівлю зі сталі Х12ВМ ізотермічному відпалу. Відпал застосовується з метою зняття внутрішніх напружень, поліпшення оброблюваності різанням, отримання дрібно зернистою рівномірної структури стали для подальшої якісної гарту інструменту, виправлення дефектної структури легованих сталей.
Попередня термічна обробка проводиться з метою отримання оптимальних структури і властивостей сталі в початковому стані.
2.2 Проектування технологічних операцій кування і відпалу
2.2.1 Кування
Застосовується для поліпшення структури інструментальних сталей, а також для надання необхідної форми заготівлях інструменту.
Щоб забезпечити високу якість інструменту, слід нагріти заготовки по представленому нижче режиму. Кування є відповідальною операцією, при недостатній поковки виникає карбідна ліквація - місцеве скупчення карбідів у вигляді ділянок невирішеною евтектики.
А) Попереднє нагрівання заготовок.
Заготівлі занурюються в піч з температурою до 700 о С. Витримку заготовок (0,5 - 1 год) проводять для вирівнювання температури, а потім здійснюють нагрів зі швидкістю 50 - 70 С / г до 900 - 950 о С.
При установці температури початку кування (1100 о С для сталі Х12ВМ) прагнуть забезпечити достатньо низьку температуру кінця кування (850 о С для сталі Х12ВМ).
Температури нагріву під ковку вибирають з умов досягнення найбільш високої пластичності в досить широкому інтервалі температур. Евтектики високохромистих сталей, особливо в центральних зонах злитків, плавляться при 1190 - 1210 о С і зумовлюють високу чутливість їх до перегріву і пережогу. З цієї причини температура нагріву таких сталей не повинна перевищувати 1140 - 1180 о С, хоча максимальна пластичність поверхневих зон досягається при більш високій температурі.
Температуру закінчення кування вибирають з урахуванням того, щоб уникнути утворення тріщин і рванін внаслідок значного зниження пластичності металу та підготовки необхідної структури (розміру зерна аустеніту, розподілу і дисперсності надлишкових фаз та ін), що забезпечує високі механічні властивості після остаточної термічної обробки. Для попередження виникнення тріщин у міру пониження температури металу необхідно зменшувати і величину одиничних обжатий.
Зазначені рекомендації по режимах нагріву і оптимальним температурним інтервалам кування цілком застосовні і до умов машинобудівних та інструментальних підприємств. У цьому випадку кування заготовок в більшості випадків виконують не стільки з метою отримання необхідних розмірів, скільки для поліпшення структури і властивостей, так як сортовий метал у стані поставки має розвинену структурну полосчатость і високу анізотропію властивостей в поперечному і подовжньому напрямах. Це, як було зазначено, призводить до небажаних наслідків як при термічній обробці, так і при експлуатації інструментів.
Б) Остаточний нагрів.
Після попереднього нагрівання в першої печі заготівля переноситься в другу піч для остаточного нагрівання до температур початку кування.
Кування заготовок інструментів з штампових сталей виконують на досить потужному ковальському обладнанні, що забезпечує деформацію металу по всьому перетину поковки. У уникнення тріщин заготовки безпосередньо після кування слід піддавати спеціальному охолодження у колодязях при 750 - 800 о С; після чого заготовки безпосередньо надходять на відпал.
Після кування штампового стали досягається твердість HRC 52 - 54. Для попереднього нагріву використовується піч ПН - 12. Це найбільш проста і надійна, за способом герметизації, камерна електропіч з рухомим ободом. Остаточний нагрів будемо проводити в камерній печі Г - 30 (рис. 2, лист 1), високотемпературної із захистом атмосфери.
Максимальна робоча температура печі Г - 30 1300 о С, ПН - 12 950 о С.
2.2.2 Відпал
Відпал заготовок, призначених для виготовлення інструменту, проводиться з метою:
● отримання оптимальної твердості, що забезпечує гарну оброблюваність стали різанням;
● отримання дрібнозернистої рівномірної структури стали перед наступним загартуванням інструменту;
● виправлення дефектної структури.
Відпал забезпечує одержання структури зернистого перліту в інструментальних сталях. Ця структура має низьку твердість, гарну оброблюваність різанням і забезпечує кращі властивості при подальшій загартуванню. У заевтектоідних сталей перлітного класу відпал при певних умовах усуває карбідну сітку.
Сталь Х12ВМ - заевтектоідная і для отримання в її структурі зернистого перліту краще всього використовувати ізотермічний відпал.
Сталь (заготівля) завантажується в піч нагрівається до 830 - 850 о С. Потім охолоджується з піччю 40 град / год до температури ізотермічної витримки 700 - 720 о С і витримується 2 - 3 ч. Далі охолоджується з піччю 50 град / год до температури 550 о С, а потім охолоджується на повітрі. Після відпалу твердість сталі стає рівною не більш HB 255 для стали Х12ВМ.
Структура стали після відпалу Пз + До I + К II - оптимальна для подальшої якісної загартуванню.
Так як кращим є відпал в захисній атмосфері (оберігає поверхню від окаленообразованія і зневуглецювання, а також скорочує тривалість процесу, оскільки заготівлю нагрівають у відкритому вигляді) будемо проводити його в камерній електричної печі із захисною атмосферою типу Н30х65 (рис. 1, лист 1) з максимальною робочою температурою 950 о С. В якості захисної атмосфери використовуємо ПН00 (СО - Н 2 - W 2).
2.3 Вибір допоміжних операцій та обладнання
Наявність відповідного оснащення для основних і проміжних операцій попередньої т.ч. (Відпалу, гартування, відпуску та ін) сприяє підвищенню технологічного процесу, підвищує якість оброблюваного інструменту, покращує умови праці робітників.
Пристосування для т.ч. - Подвхват для завантаження ящиків, піддонів, деталей в камерні печі і їх визгрузкі. Таке пристосування надійно і просто у виготовлення.
Вибір допоміжних операцій:
А) Попередня промивка інструменту від солей і масла проводиться в мийній машині. У цій машині інструмент піддається хімічному та механічному впливу гарячого лужного розчину. Склад готується з рідкого скла і каустичної соди, загальна лужність розчину повинна складати 0,38 - 0,41
Б) Кип'ятіння в підкисленою воді (у киплячому 2%-му розчині соляної кислоти) здійснюється перед травленням для скорочення витрати кислоти і часу травлення.
Кип'ятіння проводиться протягом 5-10 хв. і має на меті розчинити солі, що залишилися на поверхні інструмента після нагрівання в солях, а також розпушити окалину.
В) Травлення призначено для остаточного зняття окалини, руйнування видалення залишилися від попереднього кип'ятіння хлористих солей. Травлення проводиться в розчині технічної соляної кислоти, води 0,5% присадки «глютен». Тривалість травлення 3-5 хв при 18-20 о (в залежності від шару або товщини окалини).
Г) Повторна промивка застосовується для повного видалення кислоти і бруду, що утворилися на виробі (заготівлі) при травленні, і здійснюється у проточній воді. Промивання супроводжується багаторазовим струшуванням.
Д) Кип'ятіння в 2%-му содовому розчині проводиться для повної нейтралізації кислоти протягом 10 хв.
Е) Пасивування здійснюється для того, щоб оберегти вироби від корозії. Воно проводиться в гарячому водяному розчині містить 25% NaNO 2. Витяг інструменту у ванні зазначеного складу 3-5 хв.
Після такої багатоопераційної обробки виріб вийде чистим і захищеним від корозії. Дані операції після відпалу в повному обсязі можуть не використовуватися.
2.4 Контроль якості після попередньої термічної обробки сталей
Результат попередньої т.ч. оцінюють за твердістю і мікроструктурі. Мікроструктуру при відпалі заготовок заевтектоідних сталей контролюють систематично на зернистий перліт.
Параметри, що контролюються у штампових сталей після відпалу:
▬ твердість у стані поставки за ГОСТ 5950-73, HB ≤ 255
▬ карбідна неоднорідність ≤ 4 бали
▬ обезуглероженний шар, глибина ≤ 0,5 мм
2.5 Дефекти і способи їх усунення
Окислення і зневуглецювання - дефекти, що є результатом хімічної реакції відбувається при нагріванні сталі між поверхневим шаром металу і кисню навколишнім середовище. Ці процеси мають негативний вплив на конструктивну міцність виробів, що приводить до втрати міцності металу на удар, обумовлює необхідність збільшення припусків для подальшої механічної обробки.
Окислення визначають безпосереднім оглядом заготовки, а обезуглероживание випробуванням на твердість або металографічним випробуванням.
При глибині проникнення більше ніж припуск на шліфування, шлюб невиправний. Для попередження варто вести нагрівання в захисній атмосфері, а за відсутності такої в ящиках з чавунною стружкою, деревним вугіллям з 5% кальціірованной соди, пережонним азбестом, білим піском і т.п. У солоні ванни для запобігання від зневуглецювання додають мелений феросиліцій у кількості 0,5 - 1% від ваги солі або буру, борну кислоту, жовту кровенную сіль.
Контроль твердості зазвичай виробляють за допомогою ЦБМ (преса Бринеля) - для отоженних сталей.
Карбідна неоднорідність виникає через недостатній мірі укова. Для її усунення змінюють характер деформування за рахунок застосування: усадки, пресування, з подальшою прокаткою, кування з багаторазовою витяжкою, екструзії і т.д.
Нафталіністий злам характеризується своєрідним видом зламу, що є наслідком руйнування по певних кристалографічних площинах, супроводжується значним зниженням міцнісних властивостей і особливо ударної в'язкості.
Викликається закінченням гарячої механічної обробки при надмірно високій температурі (1050 - 1150 о С), якщо ступінь деформації при останньому отжіганіі була не великий і якщо наступний відпал виконаний недостатньо повно і не забезпечив необхідного значення твердості (HB 255) виконанням повторної гарту без проміжного відпалу.
Усунення нафталіністого зламу і відновлення механічних властивостей складно. Це досягається багаторазовим і тривалим відпалом чи відпусткою.
3. Проектування технологічного процесу зміцнюючої термічної обробки
3.1 Визначення структури зміцнюючої Т.О.
Основний механізм зміцнення це мартенситне перетворення. Т.ч. полягає у високій температурної загартуванню (1000 - 1050 о С масло). Вихідна структура перліт + карбіди I + карбіди II. Особливістю гарту є високий нагрів. Щоб розчинити вторинні карбіди хрому і отримати високолегований аустеніт. Також високий нагрів забезпечує отримання високолегіруванного мартенситу сталого від розпаду. Після гарту в маслі в структурі міститься поряд з мартенситом, карбідами, підвищена кількість залишкового аустеніту (<20%).
Після гарту проводимо низький відпустку. Два варіанти відпустки:
1) температура 170 -200 о С - на максимальну твердість (60 - 62);
2) температура 300 - 350 о С - на максимальну ударну в'язкість KCU (0,2 - 0,3).
В остаточній структурі стали все одно зберігається до 10% залишкового аустеніту.
3.2 Проектування операцій гарту і відпустки
3.2.1 Гарт
Від вибору температури загартування залежить фазовий склад, розмір зерна, кількість залишкового аустеніту, а отже, властивості сталей. Оптимальна температура нагріву сталей під загартування вище лінії А з1 в заевтектоідних сталях перлітного класу. Чим вище температура нагрівання, тим вище легування твердого розчину за рахунок розчинення більшої кількості фази карбіду, що позитивно позначиться на теплостійкості сталі. Але з іншого боку, інтенсивність розчинення карбідів при нагріванні вище певних температур викликає інтенсивне зростання зерна аустеніту, а значить знижує міцність, і особливо, ударну в'язкість.
Якість термічної обробки контролюють за структурою та властивостями. Кращий комплекс властивостей штампових сталей досягається при величині зерна бали 9 - 11. Збільшення розміру зерна від бали 11 до балу 9 призводить до зниження міцності та ударної в'язкості приблизно в 1,5 рази.
Як правило, температура гарту, необхідна для отримання більшої теплостійкості, лежить вище 40 - 60 о С у порівнянні з температурою, що дозволяє отримати високу міцність, в'язкість і мінімальну деформацію інструменту.
Таким чином, високотемпературний нагрів під загартування можливий через наявність нерозчинних первинних карбідів, які розташовуючись на межі зерна стримують його зростання.
Після гарту у структурі штампових сталей обов'язково присутній залишковий аустеніт. Його кількість залежить від одержуваної ступеня легування при нагріванні під загартування. Зі збільшенням легуванні твердого розчину частка залишкового аустеніту зростає. Кількість залишкового аустеніту після загартування в полутеплостойкіх високохромистих сталей - до 20%. Присутність залишкового аустеніту знижує твердість на 0,5 - 2,0 одиниці HRC, межа текучості - приблизно на 50 Мпа на кожен відсоток аустеніту.
Охолодження після аустенізації проводять в олії. Для попередження утворення гартівних тріщин і зниження викривлення рекомендується застосовувати ступінчасту загартування.
Режим гарту для штампового стали Х12ВМ буде полягати у високотемпературній ступінчастою загартуванню:
Перший підігрів в ванні-печі до 300 - 350 о С
Другий підігрів в ванні-печі до 650 - 700 о С
Остаточний нагрів в ванні-печі до 1000 - 1020 о С
Перший і другий підігрів проводиться повільніше для перетворення перліту в аустеніт і витримується до вирівнювання потрібних температур по перерізу деталі.
Східчастий нагрів під загартування будемо виробляти в соляній ванні. Широке застосування цього методу обумовлено наступними перевагами: високою інтенсивність і рівномірністю нагрівання, можливістю здійснення місцевого нагріву, запобіганням окислення і зневуглецювання, рідке середовище захищає нагрівається інструмент від безпосереднього впливу повітря, пріпятствует окислення його поверхні в процесі нагріву, у момент перенесення загартованого інструменту в охолоджує на його поверхні зберігається тонка плівка застиглої солі, яка захищає інструмент від інтенсивного окислення в процесі охолодження.
Ступінчастість нагріву потрібна для того, щоб забезпечити рівномірний прогрів по перерізу, зменшити внутрішні напруження і деформацію, і знизити небезпеку утворення тріщин.
При нагріванні інструменту під загартування будемо використовувати найбільш поширену сіль БМ3Ю складу за масою 96,9% BaCl 2 +3 MgF 2 +0,1 B; t плав = 940 о С, t прим = 1050-1300 о С. Ректіфікатори вводяться (через кожні 4 години) окремо:
1. Бура 0,5%
2. Ферромліцій 0,3%
3. Фтористий магній 0,5%
Загартовування будемо проводити в печі-ванні електродної, робочій температурі 1230 - 1260 о С, з max робочою температурою 1300 о С.
Після гарту твердість сталі Х12ВМ HRC 63 - 65. Мікроструктура М + К I (5-10%) + A ост (до 20%)
3.2.2 Відпуск
Після гарту обов'язково робиться відпустку для отримання більш стабільного стану сплаву. Він знімає напругу, залишковий аустеніт і забезпечує остаточні властивості сталей.
У процесі відпустки відбувається виділення з твердих розчинів дисперсійних карбідів і перетворення А ост об'єднується в мартенсит. А ост об'єднується при нагревах з легуючими елементами і при охолодженні з температур відпустки перетворюється на мартенсит. У результаті відпустки твердість підвищується до HRC 57-59 (одночасно підвищується і межа міцності). Структура сталей після відпустки складається з М отп + К I (10 -15%) + А ост (до 10%)
Відпустка для сталі Х12ВМ наступний: одноразовий 1,5 вартовий з температурою 350 - 400 о С. Відпустка будемо проводити в стандартній електродної соляній ванні з формою робочого простору у вигляді шестигранної призми типу С - 75 (рис. 3, лист 2), з max робочою температурою 1300 о С.
В якості середовища для відпустки будемо використовувати розплав солі:
30% BaCl 2 + 20% NaCl + 50% CaCl 2, с t плав = 450 о C, t раб = 500 - 675 о С
Після проведення гарту і відпустки сталь Х12ВМ повинна володіти наступними властивостями: твердість не нижче 57 - 59 HRC, теплостійкість T = 420 о С, задовільна міцність і в'язкість, високий опір малим пластичних деформацій. Структура стали: М + К I (10-15%) + А ост (до 10%)
3.3 Вибір допоміжних операцій та обладнання
Оснащення для т.про має вирішальне значення при здійсненні технологічних процесів в термічних цехах. Відсутність або неправильне використання оснащення може викликати значний шлюб інструменту. У зв'язку з підвищеними вимогами до інструменту, що проходить т.про, вирішуються питання не тільки отримання належних фізико-механічних властивостей, але також збереження розмірів з точністю до десятих, а іноді і сотих часток міліметра.
Т.а штампа або ролика не вимагає особливо складних пристроїв і пристроїв. У даному процесі т.про будемо використовувати: кошики для загартування дрібного інструменту в соляних ваннах, кліщі з прямими плоскими губками, ківш для зливу солей з соляних ванн.
До допоміжних операцій, які супроводжують т.про інструменту, відносять його очищення після т.про, правку і антикорозійну обробку. Після т.про інструмент піддається, очищенню з метою видалення масла, солей і окав.
Простим устаткуванням для очищення інструменту можуть служити звичайні вибіркові бочки, що підігріваються газовими пальниками, нафтовими форсунками або паровими змійовиками.
Подальша очищення інструмента після промивання проводиться на гідро-піскоструминних апаратах. У гідро-піскоструминних установках обробка проводиться сумішшю води і піску.
Штамп або ролик проходить хімічну отчистки, що складається з наступних операцій:
1) Попередня промивка в виварної баку в гарячому (90 о С) лужному розчині (0,38 - 0,41 NaOH);
2) Кип'ятіння в підкисленою воді (у киплячому 2%-му розчині соляної кислоти);
3) Травлення;
4) Повторна промивка в проточній воді;
5) Кип'ятіння в содовому розчині;
6) Пасивування.
Після цієї багаторівневої очищення інструмент виходить чистим і захищеним від наслідків корозії. Завдяки повному видаленню хлористих солей і покриттю його поверхні нітридних плівкою.
3.4 Контроль якості стали після зміцнюючої термічної обробки
Для штампових сталей у загартованому стані параметрами контролю є:
▬ твердість ГОСТ 5950 - 73 HRC 63 - 65
▬ величина аустенітного зерна ГОСТ 5639 - 82 8-9 бал, А ост до 20%
Після гарту і відпустки контроль проводиться на наступні параметри:
▬ твердість HRC 57 - 59
▬ теплостійкість 420 о С
▬ карбідна неоднорідність (1 бал)
Контрольовані параметри залежать також від призначення, марки і маси інструменту.
Допустиме кількість А ост <10% після відпустки.
3.5 Дефекти і способи їх усунення
1. Недостатня твердість після відпустки може бути викликана наступними причинами:
▬ зниженою температурою загартування (виявляється мікроаналізом), внаслідок чого утворюється недостатньо легований мартенсит.
▬ низьким нагріванням при відпустці (ця причина може бути виявлена магнітним аналізом). Дефект виникає в результаті цих причин, усувається, відповідно, відпалом та подальшими правильними загартуванням і відпусткою або правильним відпусткою.
▬ зневуглецювання
▬ псуванням теплостійкості
2. Псування теплостійкості виникає в результаті дуже тривалого або багаторазового нагріву вище А з1 внаслідок збагачення карбідів М 6 З вольфрамом, що зменшує їх розчинність при загартуванню, внаслідок чого виходить недостатньо легований мартенсит. Виявляється щодо зниження вторинної твердості або теплостійкості. Даний дефект запобігається дотриманням певної області нагріву температур і тривалості т.ч.
3. Підвищується крихкість. Визначається по зламу - крупнозернистий. Утворюється через значне перевищення температури нагрівання при гартуванні або надмірно тривалої витримки. Цей брак виправляється, також, як і при недостатній твердості.
4. Нафталіністий злам (див. п. 2.5)
5. Окислення і зневуглецювання (п. 2.5)
Література
1. Короткова Л.П. Інструментальні матеріали: навчальний посібник / ГУ КузГТУ. - Кемерово, 2006 р. - 179 с.
2. Геллер Ю.А. Інструментальні сталі - М.: Металургія, 1983 р.-526 с.
3. Поздняк Л.А. Штампові сталі - М.: Металургія, 1980 р. - 244 с.
4. Поздняк Л.А. Інструментальні стали: довідник - М.: Металургія, 1977 р. - 167 с.
5. Деордіева М.Т. Штампові сталі - М.: Машинобудування, 1966 р.-149 с.
6. ГОСТ 5950 - 73. Прутки і смуги з інструментальної легованої сталі. Технічні умови. - М.: Видавництво стандартів, 1973 р.-65 с.
1.1 Аналіз службового призначення інструменту і вимоги, що пред'являються до нього за основними властивостями
Різьбонакатні ролики представляють собою циліндричні диски, на зовнішній поверхні яких утворена многозаходной різьблення, або кільцеві витки. Конструктивні елементи різьбонакатних роликів та їх розміри залежать від прийнятого способу накатування різьби, розмірів деталі, моделі застосовуваного верстата. Ролики є універсальним інструментом, так як дозволяють накочувати різьблення високої точності, різної довжини з дрібними і великими кроками, на досить різноманітних матеріалах.
Ролик повинен володіти твердістю після термообробки HRC 59-61. У процесі накатування різьби ролики захоплюють заготовку, відбувається процес взаємної обкатки ролика і заготовки, в результаті якого витки різьби ролика вдавлюються в матеріал заготовки і як негативний відбиток утворюють на ній різьбу. У момент закінчення обробки поверхні різьблень роликів і оброблена поверхня різьби деталі взаємно торкаються один одного. Для забезпечення взаємного торкання розглянутих гвинтових поверхонь необхідно, щоб кут підйому різьби на роликах дорівнював кутку підйому різьби деталі й ролики виготовлялися з лівою різьбою при накоченні правої різьби, і навпаки, з правого різьбою при накоченні лівої різьби.
Сталь Х12ВМ застосовується для виготовлення холодних штампів високої стійкості проти стирання, не піддаються сильним ударів і поштовхів, волочильних дощок і тягнув, очок для калібрування пруткового металу під накатку різьби, гибочних і формувальних штампів, складних кузовних штампів, матриць і пуансонів вирубних і просічно штампів, штамповок активної частини електричних машин.
1.2 Аналіз технологічних властивостей сталі
Сталь Х12ВМ штампове сталь холодного деформування з підвищеним вмістом хрому. Сталь Х12ВМ має гарну теплостійкістю і міцністю, високою прокаливаемостью, закаліваемостью і зносостійкість. Також ця сталь технологічна, добре обробляється різанням і тиском, задовільно шліфується.
1.3 Аналіз хімічного складу сталі і його вплив на структуру, фазовий склад, основні та технологічні властивості
Хімічний склад штампових сталей відповідає ГОСТ 5950-2000
Хімічний склад,% (за масою) табл. 1
Хімічний елемент%
Вуглець (С) 2.0-2.20
Вольфрам (W) 0.50-0.80
Ванадій (V) 0.15-0.30
Кремній (Si) 0.10-0.40
Мідь (Cu) ≤ 0.30
Молібден (Mo) 0.60-0.90
Марганець (Mn) 0.15-0.45
Нікель (Ni) ≤ 0.35
Фосфор (P) ≤ 0.030
Хром (Cr) 11.00-12.50
Сірка (S) ≤ 0.030
Висока твердість визначається високим вмістом вуглецю. Стали з вмістом З 2-2.2% є сталями ледебуритного класу, тобто містять в литому стані карбідну евтектику, мають після гарту твердість HRC 62-64. Ці сталі містять високу кількість карбідоборазующіх елементів, підвищений вміст вуглецю та хрому забезпечує утворення підвищеного кол-ва карбідів хрому (M 7 C 3, M 23 C 6). Загальна кількість карбідів становить близько 20%.
Основним легирующим елементом штампового стали холодного деформування є хром. Він підвищує ріжучі властивості і зносостійкість, збільшує міцність і прокаливаемость сталі, що особливо важливо для великих пуансонів та матриць. За наявності понад 2,5% підвищує стійкість стали проти відпустки, особливо при нагріванні інструменту до температур, вище 300 ° С. Разом з марганцем зменшує жолоблення при загартуванню. Однак, у сталей з вмістом хрому 12% з'являються недоліки. Різко виражена карбідна неоднорідність і підвищена схильність до коагуляції карбідів, сприяє знеміцнення сталей при нагріванні.
Вольфрам (W) вводять для підвищення твердості, зносостійкості і прокаливаемости стали, покращує ріжучу здатність інструменту.
Ванадій (V) в штампових сталях присутній у карбіді VC і твердому розчині. Ванадій істотно зменшує чутливість штампових сталей до перегріву, підвищує теплостійкість сталей, покращує розподіл часток надлишкової фази. При вмісті ванадію 0,3 - 0,5% міцність і пластичність сталі буде значно вище, ніж у високованадіевих сталей.
Молібден (Mo) вводиться в високохромистого сталь для збільшення її в'язкості та підвищення прокаливаемости. Також молібден чинить негативний вплив на окаліностойкость. Тому зміст молібдену в штампових сталях обмежується 1,4 - 1,8%.
Марганець (Mn) вводять для підвищення прокаливаемости сталі. У поєднанні з хромом молібден зменшує жолоблення при загартуванню, але збільшує схильність до перегріву.
Кремній (Si) вводять, щоб збільшити прокаливаемость стали, підвищити стійкість проти відпустки.
Таким чином сталь Х12ВМ з високим вмістом хрому відноситься до полутеплостойкім сталям. Вони придатні для виготовлення штампів, пуансонів, роликів з твердістю 45 ... 52 HRC і при температурі експлуатації до 700 о С.
2. Проектування технологічного процесу попередньої Т.О.
2.1 Визначення структури технологічного процесу попередньої термічної обробки
Сталь Х12ВМ по структурному ознакою є сталлю ледебуритного класу, тобто містить в литому стані карбідну евтектику. Для подрібнення карбідної евтектики і зниження бала карбідної неоднорідності стали ледебуритного класу перед відпалом обов'язково кують в інтервалі температур 1100-850 про С. У процесі ковки карбідна евтектика дробиться і більш рівномірно розподіляється по структурі. Але тим не менше все одно зберігається карбідна неоднорідність.
Після кування піддаємо заготівлю зі сталі Х12ВМ ізотермічному відпалу. Відпал застосовується з метою зняття внутрішніх напружень, поліпшення оброблюваності різанням, отримання дрібно зернистою рівномірної структури стали для подальшої якісної гарту інструменту, виправлення дефектної структури легованих сталей.
Попередня термічна обробка проводиться з метою отримання оптимальних структури і властивостей сталі в початковому стані.
2.2 Проектування технологічних операцій кування і відпалу
2.2.1 Кування
Застосовується для поліпшення структури інструментальних сталей, а також для надання необхідної форми заготівлях інструменту.
Щоб забезпечити високу якість інструменту, слід нагріти заготовки по представленому нижче режиму. Кування є відповідальною операцією, при недостатній поковки виникає карбідна ліквація - місцеве скупчення карбідів у вигляді ділянок невирішеною евтектики.
А) Попереднє нагрівання заготовок.
Заготівлі занурюються в піч з температурою до 700 о С. Витримку заготовок (0,5 - 1 год) проводять для вирівнювання температури, а потім здійснюють нагрів зі швидкістю 50 - 70 С / г до 900 - 950 о С.
При установці температури початку кування (1100 о С для сталі Х12ВМ) прагнуть забезпечити достатньо низьку температуру кінця кування (850 о С для сталі Х12ВМ).
Температури нагріву під ковку вибирають з умов досягнення найбільш високої пластичності в досить широкому інтервалі температур. Евтектики високохромистих сталей, особливо в центральних зонах злитків, плавляться при 1190 - 1210 о С і зумовлюють високу чутливість їх до перегріву і пережогу. З цієї причини температура нагріву таких сталей не повинна перевищувати 1140 - 1180 о С, хоча максимальна пластичність поверхневих зон досягається при більш високій температурі.
Температуру закінчення кування вибирають з урахуванням того, щоб уникнути утворення тріщин і рванін внаслідок значного зниження пластичності металу та підготовки необхідної структури (розміру зерна аустеніту, розподілу і дисперсності надлишкових фаз та ін), що забезпечує високі механічні властивості після остаточної термічної обробки. Для попередження виникнення тріщин у міру пониження температури металу необхідно зменшувати і величину одиничних обжатий.
Зазначені рекомендації по режимах нагріву і оптимальним температурним інтервалам кування цілком застосовні і до умов машинобудівних та інструментальних підприємств. У цьому випадку кування заготовок в більшості випадків виконують не стільки з метою отримання необхідних розмірів, скільки для поліпшення структури і властивостей, так як сортовий метал у стані поставки має розвинену структурну полосчатость і високу анізотропію властивостей в поперечному і подовжньому напрямах. Це, як було зазначено, призводить до небажаних наслідків як при термічній обробці, так і при експлуатації інструментів.
Б) Остаточний нагрів.
Після попереднього нагрівання в першої печі заготівля переноситься в другу піч для остаточного нагрівання до температур початку кування.
Кування заготовок інструментів з штампових сталей виконують на досить потужному ковальському обладнанні, що забезпечує деформацію металу по всьому перетину поковки. У уникнення тріщин заготовки безпосередньо після кування слід піддавати спеціальному охолодження у колодязях при 750 - 800 о С; після чого заготовки безпосередньо надходять на відпал.
Після кування штампового стали досягається твердість HRC 52 - 54. Для попереднього нагріву використовується піч ПН - 12. Це найбільш проста і надійна, за способом герметизації, камерна електропіч з рухомим ободом. Остаточний нагрів будемо проводити в камерній печі Г - 30 (рис. 2, лист 1), високотемпературної із захистом атмосфери.
Максимальна робоча температура печі Г - 30 1300 о С, ПН - 12 950 о С.
2.2.2 Відпал
Відпал заготовок, призначених для виготовлення інструменту, проводиться з метою:
● отримання оптимальної твердості, що забезпечує гарну оброблюваність стали різанням;
● отримання дрібнозернистої рівномірної структури стали перед наступним загартуванням інструменту;
● виправлення дефектної структури.
Відпал забезпечує одержання структури зернистого перліту в інструментальних сталях. Ця структура має низьку твердість, гарну оброблюваність різанням і забезпечує кращі властивості при подальшій загартуванню. У заевтектоідних сталей перлітного класу відпал при певних умовах усуває карбідну сітку.
Сталь Х12ВМ - заевтектоідная і для отримання в її структурі зернистого перліту краще всього використовувати ізотермічний відпал.
Сталь (заготівля) завантажується в піч нагрівається до 830 - 850 о С. Потім охолоджується з піччю 40 град / год до температури ізотермічної витримки 700 - 720 о С і витримується 2 - 3 ч. Далі охолоджується з піччю 50 град / год до температури 550 о С, а потім охолоджується на повітрі. Після відпалу твердість сталі стає рівною не більш HB 255 для стали Х12ВМ.
Структура стали після відпалу Пз + До I + К II - оптимальна для подальшої якісної загартуванню.
Так як кращим є відпал в захисній атмосфері (оберігає поверхню від окаленообразованія і зневуглецювання, а також скорочує тривалість процесу, оскільки заготівлю нагрівають у відкритому вигляді) будемо проводити його в камерній електричної печі із захисною атмосферою типу Н30х65 (рис. 1, лист 1) з максимальною робочою температурою 950 о С. В якості захисної атмосфери використовуємо ПН00 (СО - Н 2 - W 2).
2.3 Вибір допоміжних операцій та обладнання
Наявність відповідного оснащення для основних і проміжних операцій попередньої т.ч. (Відпалу, гартування, відпуску та ін) сприяє підвищенню технологічного процесу, підвищує якість оброблюваного інструменту, покращує умови праці робітників.
Пристосування для т.ч. - Подвхват для завантаження ящиків, піддонів, деталей в камерні печі і їх визгрузкі. Таке пристосування надійно і просто у виготовлення.
Вибір допоміжних операцій:
А) Попередня промивка інструменту від солей і масла проводиться в мийній машині. У цій машині інструмент піддається хімічному та механічному впливу гарячого лужного розчину. Склад готується з рідкого скла і каустичної соди, загальна лужність розчину повинна складати 0,38 - 0,41
Б) Кип'ятіння в підкисленою воді (у киплячому 2%-му розчині соляної кислоти) здійснюється перед травленням для скорочення витрати кислоти і часу травлення.
Кип'ятіння проводиться протягом 5-10 хв. і має на меті розчинити солі, що залишилися на поверхні інструмента після нагрівання в солях, а також розпушити окалину.
В) Травлення призначено для остаточного зняття окалини, руйнування видалення залишилися від попереднього кип'ятіння хлористих солей. Травлення проводиться в розчині технічної соляної кислоти, води 0,5% присадки «глютен». Тривалість травлення 3-5 хв при 18-20 о (в залежності від шару або товщини окалини).
Г) Повторна промивка застосовується для повного видалення кислоти і бруду, що утворилися на виробі (заготівлі) при травленні, і здійснюється у проточній воді. Промивання супроводжується багаторазовим струшуванням.
Д) Кип'ятіння в 2%-му содовому розчині проводиться для повної нейтралізації кислоти протягом 10 хв.
Е) Пасивування здійснюється для того, щоб оберегти вироби від корозії. Воно проводиться в гарячому водяному розчині містить 25% NaNO 2. Витяг інструменту у ванні зазначеного складу 3-5 хв.
Після такої багатоопераційної обробки виріб вийде чистим і захищеним від корозії. Дані операції після відпалу в повному обсязі можуть не використовуватися.
2.4 Контроль якості після попередньої термічної обробки сталей
Результат попередньої т.ч. оцінюють за твердістю і мікроструктурі. Мікроструктуру при відпалі заготовок заевтектоідних сталей контролюють систематично на зернистий перліт.
Параметри, що контролюються у штампових сталей після відпалу:
▬ твердість у стані поставки за ГОСТ 5950-73, HB ≤ 255
▬ карбідна неоднорідність ≤ 4 бали
▬ обезуглероженний шар, глибина ≤ 0,5 мм
2.5 Дефекти і способи їх усунення
Окислення і зневуглецювання - дефекти, що є результатом хімічної реакції відбувається при нагріванні сталі між поверхневим шаром металу і кисню навколишнім середовище. Ці процеси мають негативний вплив на конструктивну міцність виробів, що приводить до втрати міцності металу на удар, обумовлює необхідність збільшення припусків для подальшої механічної обробки.
Окислення визначають безпосереднім оглядом заготовки, а обезуглероживание випробуванням на твердість або металографічним випробуванням.
При глибині проникнення більше ніж припуск на шліфування, шлюб невиправний. Для попередження варто вести нагрівання в захисній атмосфері, а за відсутності такої в ящиках з чавунною стружкою, деревним вугіллям з 5% кальціірованной соди, пережонним азбестом, білим піском і т.п. У солоні ванни для запобігання від зневуглецювання додають мелений феросиліцій у кількості 0,5 - 1% від ваги солі або буру, борну кислоту, жовту кровенную сіль.
Контроль твердості зазвичай виробляють за допомогою ЦБМ (преса Бринеля) - для отоженних сталей.
Карбідна неоднорідність виникає через недостатній мірі укова. Для її усунення змінюють характер деформування за рахунок застосування: усадки, пресування, з подальшою прокаткою, кування з багаторазовою витяжкою, екструзії і т.д.
Нафталіністий злам характеризується своєрідним видом зламу, що є наслідком руйнування по певних кристалографічних площинах, супроводжується значним зниженням міцнісних властивостей і особливо ударної в'язкості.
Викликається закінченням гарячої механічної обробки при надмірно високій температурі (1050 - 1150 о С), якщо ступінь деформації при останньому отжіганіі була не великий і якщо наступний відпал виконаний недостатньо повно і не забезпечив необхідного значення твердості (HB 255) виконанням повторної гарту без проміжного відпалу.
Усунення нафталіністого зламу і відновлення механічних властивостей складно. Це досягається багаторазовим і тривалим відпалом чи відпусткою.
3. Проектування технологічного процесу зміцнюючої термічної обробки
3.1 Визначення структури зміцнюючої Т.О.
Основний механізм зміцнення це мартенситне перетворення. Т.ч. полягає у високій температурної загартуванню (1000 - 1050 о С масло). Вихідна структура перліт + карбіди I + карбіди II. Особливістю гарту є високий нагрів. Щоб розчинити вторинні карбіди хрому і отримати високолегований аустеніт. Також високий нагрів забезпечує отримання високолегіруванного мартенситу сталого від розпаду. Після гарту в маслі в структурі міститься поряд з мартенситом, карбідами, підвищена кількість залишкового аустеніту (<20%).
Після гарту проводимо низький відпустку. Два варіанти відпустки:
1) температура 170 -200 о С - на максимальну твердість (60 - 62);
2) температура 300 - 350 о С - на максимальну ударну в'язкість KCU (0,2 - 0,3).
В остаточній структурі стали все одно зберігається до 10% залишкового аустеніту.
3.2 Проектування операцій гарту і відпустки
3.2.1 Гарт
Від вибору температури загартування залежить фазовий склад, розмір зерна, кількість залишкового аустеніту, а отже, властивості сталей. Оптимальна температура нагріву сталей під загартування вище лінії А з1 в заевтектоідних сталях перлітного класу. Чим вище температура нагрівання, тим вище легування твердого розчину за рахунок розчинення більшої кількості фази карбіду, що позитивно позначиться на теплостійкості сталі. Але з іншого боку, інтенсивність розчинення карбідів при нагріванні вище певних температур викликає інтенсивне зростання зерна аустеніту, а значить знижує міцність, і особливо, ударну в'язкість.
Якість термічної обробки контролюють за структурою та властивостями. Кращий комплекс властивостей штампових сталей досягається при величині зерна бали 9 - 11. Збільшення розміру зерна від бали 11 до балу 9 призводить до зниження міцності та ударної в'язкості приблизно в 1,5 рази.
Як правило, температура гарту, необхідна для отримання більшої теплостійкості, лежить вище 40 - 60 о С у порівнянні з температурою, що дозволяє отримати високу міцність, в'язкість і мінімальну деформацію інструменту.
Таким чином, високотемпературний нагрів під загартування можливий через наявність нерозчинних первинних карбідів, які розташовуючись на межі зерна стримують його зростання.
Після гарту у структурі штампових сталей обов'язково присутній залишковий аустеніт. Його кількість залежить від одержуваної ступеня легування при нагріванні під загартування. Зі збільшенням легуванні твердого розчину частка залишкового аустеніту зростає. Кількість залишкового аустеніту після загартування в полутеплостойкіх високохромистих сталей - до 20%. Присутність залишкового аустеніту знижує твердість на 0,5 - 2,0 одиниці HRC, межа текучості - приблизно на 50 Мпа на кожен відсоток аустеніту.
Охолодження після аустенізації проводять в олії. Для попередження утворення гартівних тріщин і зниження викривлення рекомендується застосовувати ступінчасту загартування.
Режим гарту для штампового стали Х12ВМ буде полягати у високотемпературній ступінчастою загартуванню:
Перший підігрів в ванні-печі до 300 - 350 о С
Другий підігрів в ванні-печі до 650 - 700 о С
Остаточний нагрів в ванні-печі до 1000 - 1020 о С
Перший і другий підігрів проводиться повільніше для перетворення перліту в аустеніт і витримується до вирівнювання потрібних температур по перерізу деталі.
Східчастий нагрів під загартування будемо виробляти в соляній ванні. Широке застосування цього методу обумовлено наступними перевагами: високою інтенсивність і рівномірністю нагрівання, можливістю здійснення місцевого нагріву, запобіганням окислення і зневуглецювання, рідке середовище захищає нагрівається інструмент від безпосереднього впливу повітря, пріпятствует окислення його поверхні в процесі нагріву, у момент перенесення загартованого інструменту в охолоджує на його поверхні зберігається тонка плівка застиглої солі, яка захищає інструмент від інтенсивного окислення в процесі охолодження.
Ступінчастість нагріву потрібна для того, щоб забезпечити рівномірний прогрів по перерізу, зменшити внутрішні напруження і деформацію, і знизити небезпеку утворення тріщин.
При нагріванні інструменту під загартування будемо використовувати найбільш поширену сіль БМ3Ю складу за масою 96,9% BaCl 2 +3 MgF 2 +0,1 B; t плав = 940 о С, t прим = 1050-1300 о С. Ректіфікатори вводяться (через кожні 4 години) окремо:
1. Бура 0,5%
2. Ферромліцій 0,3%
3. Фтористий магній 0,5%
Загартовування будемо проводити в печі-ванні електродної, робочій температурі 1230 - 1260 о С, з max робочою температурою 1300 о С.
Після гарту твердість сталі Х12ВМ HRC 63 - 65. Мікроструктура М + К I (5-10%) + A ост (до 20%)
3.2.2 Відпуск
Після гарту обов'язково робиться відпустку для отримання більш стабільного стану сплаву. Він знімає напругу, залишковий аустеніт і забезпечує остаточні властивості сталей.
У процесі відпустки відбувається виділення з твердих розчинів дисперсійних карбідів і перетворення А ост об'єднується в мартенсит. А ост об'єднується при нагревах з легуючими елементами і при охолодженні з температур відпустки перетворюється на мартенсит. У результаті відпустки твердість підвищується до HRC 57-59 (одночасно підвищується і межа міцності). Структура сталей після відпустки складається з М отп + К I (10 -15%) + А ост (до 10%)
Відпустка для сталі Х12ВМ наступний: одноразовий 1,5 вартовий з температурою 350 - 400 о С. Відпустка будемо проводити в стандартній електродної соляній ванні з формою робочого простору у вигляді шестигранної призми типу С - 75 (рис. 3, лист 2), з max робочою температурою 1300 о С.
В якості середовища для відпустки будемо використовувати розплав солі:
30% BaCl 2 + 20% NaCl + 50% CaCl 2, с t плав = 450 о C, t раб = 500 - 675 о С
Після проведення гарту і відпустки сталь Х12ВМ повинна володіти наступними властивостями: твердість не нижче 57 - 59 HRC, теплостійкість T = 420 о С, задовільна міцність і в'язкість, високий опір малим пластичних деформацій. Структура стали: М + К I (10-15%) + А ост (до 10%)
3.3 Вибір допоміжних операцій та обладнання
Оснащення для т.про має вирішальне значення при здійсненні технологічних процесів в термічних цехах. Відсутність або неправильне використання оснащення може викликати значний шлюб інструменту. У зв'язку з підвищеними вимогами до інструменту, що проходить т.про, вирішуються питання не тільки отримання належних фізико-механічних властивостей, але також збереження розмірів з точністю до десятих, а іноді і сотих часток міліметра.
Т.а штампа або ролика не вимагає особливо складних пристроїв і пристроїв. У даному процесі т.про будемо використовувати: кошики для загартування дрібного інструменту в соляних ваннах, кліщі з прямими плоскими губками, ківш для зливу солей з соляних ванн.
До допоміжних операцій, які супроводжують т.про інструменту, відносять його очищення після т.про, правку і антикорозійну обробку. Після т.про інструмент піддається, очищенню з метою видалення масла, солей і окав.
Простим устаткуванням для очищення інструменту можуть служити звичайні вибіркові бочки, що підігріваються газовими пальниками, нафтовими форсунками або паровими змійовиками.
Подальша очищення інструмента після промивання проводиться на гідро-піскоструминних апаратах. У гідро-піскоструминних установках обробка проводиться сумішшю води і піску.
Штамп або ролик проходить хімічну отчистки, що складається з наступних операцій:
1) Попередня промивка в виварної баку в гарячому (90 о С) лужному розчині (0,38 - 0,41 NaOH);
2) Кип'ятіння в підкисленою воді (у киплячому 2%-му розчині соляної кислоти);
3) Травлення;
4) Повторна промивка в проточній воді;
5) Кип'ятіння в содовому розчині;
6) Пасивування.
Після цієї багаторівневої очищення інструмент виходить чистим і захищеним від наслідків корозії. Завдяки повному видаленню хлористих солей і покриттю його поверхні нітридних плівкою.
3.4 Контроль якості стали після зміцнюючої термічної обробки
Для штампових сталей у загартованому стані параметрами контролю є:
▬ твердість ГОСТ 5950 - 73 HRC 63 - 65
▬ величина аустенітного зерна ГОСТ 5639 - 82 8-9 бал, А ост до 20%
Після гарту і відпустки контроль проводиться на наступні параметри:
▬ твердість HRC 57 - 59
▬ теплостійкість 420 о С
▬ карбідна неоднорідність (1 бал)
Контрольовані параметри залежать також від призначення, марки і маси інструменту.
Допустиме кількість А ост <10% після відпустки.
3.5 Дефекти і способи їх усунення
1. Недостатня твердість після відпустки може бути викликана наступними причинами:
▬ зниженою температурою загартування (виявляється мікроаналізом), внаслідок чого утворюється недостатньо легований мартенсит.
▬ низьким нагріванням при відпустці (ця причина може бути виявлена магнітним аналізом). Дефект виникає в результаті цих причин, усувається, відповідно, відпалом та подальшими правильними загартуванням і відпусткою або правильним відпусткою.
▬ зневуглецювання
▬ псуванням теплостійкості
2. Псування теплостійкості виникає в результаті дуже тривалого або багаторазового нагріву вище А з1 внаслідок збагачення карбідів М 6 З вольфрамом, що зменшує їх розчинність при загартуванню, внаслідок чого виходить недостатньо легований мартенсит. Виявляється щодо зниження вторинної твердості або теплостійкості. Даний дефект запобігається дотриманням певної області нагріву температур і тривалості т.ч.
3. Підвищується крихкість. Визначається по зламу - крупнозернистий. Утворюється через значне перевищення температури нагрівання при гартуванні або надмірно тривалої витримки. Цей брак виправляється, також, як і при недостатній твердості.
4. Нафталіністий злам (див. п. 2.5)
5. Окислення і зневуглецювання (п. 2.5)
Література
1. Короткова Л.П. Інструментальні матеріали: навчальний посібник / ГУ КузГТУ. - Кемерово, 2006 р. - 179 с.
2. Геллер Ю.А. Інструментальні сталі - М.: Металургія, 1983 р.-526 с.
3. Поздняк Л.А. Штампові сталі - М.: Металургія, 1980 р. - 244 с.
4. Поздняк Л.А. Інструментальні стали: довідник - М.: Металургія, 1977 р. - 167 с.
5. Деордіева М.Т. Штампові сталі - М.: Машинобудування, 1966 р.-149 с.
6. ГОСТ 5950 - 73. Прутки і смуги з інструментальної легованої сталі. Технічні умови. - М.: Видавництво стандартів, 1973 р.-65 с.