Анализ химического состава стали и его влияние на структуру, фазовый состав, основные и технологические свойства

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Кузбасский государственный технический университет

Кафедра технологии металлов

Курсовой проект

 

 

Выполнил студент гр. МС-061

Быков Р. В.

Проверил: Короткова Л. П.

 

Кемерово 2009 г.

Содержание

1. Общая характеристика изделия и его материала

1.1 Анализ служебного назначения инструмента и требования, предъявляемые к нему по основным свойствам

1.2 Анализ технологических свойств стали

1.3 Анализ химического состава стали и его влияние на структуру, фазовый состав, основные и технологические свойства

2. Проектирование технологического процесса предварительной Т.О

2.1 Определение структуры технологического процесса предварительной термической обработки

2.2 Проектирование технологических операций ковки и отжига

2.3 Выбор вспомогательных операций и оборудования

2.4 Контроль качества после предварительной термической обработки сталей

2.5 Дефекты и способы их устранения

3. Проектирование технологического процесса упрочняющей т. о

3.1 Определение структуры упрочняющей т.о

3.2 Проектирование операций закалки и отпуска

3.3 Выбор вспомогательных операций и оборудования

3.4 Контроль качества стали после упрочняющей термической обработки

3.5 Дефекты и способы их устранения

Список литературы

 

 

Общая характеристика изделия и его материала

Анализ служебного назначения инструмента и требования, предъявляемые к нему по основным свойствам

Резьбонакатные ролики представляют собой цилиндрические диски, на наружной поверхности которых образована многозаходная резьба, либо кольцевые витки. Конструктивные элементы резьбонакатных роликов и их размеры зависят от принятого способа накатывания резьбы, размеров детали, модели применяемого станка. Ролики являются универсальным инструментом, так как позволяют накатывать резьбу высокой точности, различной длины с мелкими и крупными шагами, на весьма разнообразных материалах.

Ролик должен обладать твердостью после термообработки HRC 59—61. В процессе накатывания резьбы ролики увлекают заготовку, происходит процесс взаимной обкатки ролика и заготовки, в результате которого витки резьбы ролика вдавливаются в материал заготовки и как негативный отпечаток образуют на ней резьбу. В момент окончания обработки поверхности резьб роликов и обработанная поверхность резьбы детали взаимно касаются друг друга. Для обеспечения взаимного касания рассматриваемых винтовых поверхностей необходимо, чтобы угол подъема резьбы на роликах был равен углу подъема резьбы детали и ролики изготовлялись с левой резьбой при накатывании правой резьбы, и наоборот, с правой резьбой при накатывании левой резьбы.

Сталь Х12Ф1 применяется для изготовления холодных штампов высокой устойчивости против истирания, не подвергающихся сильным ударам и толчкам, волочильных досок и волок, глазков для калибрования пруткового металла под накатку резьбы, гибочных и формовочных штампов, сложных кузовных штампов, матриц и пуансонов вырубных и просечных штампов, штамповок активной части электрических машин.

Анализ технологических свойств стали

Сталь Х12Ф1 штамповая сталь холодного деформирования с повышенным содержанием хрома. Сталь Х12Ф1 обладает хорошей теплостойкостью и прочностью, высокой прокаливаемостью, закаливаемостью и износостойкостью. Также эта сталь технологична, хорошо обрабатывается резанием и давлением, удовлетворительно шлифуется.

 

Анализ химического состава стали и его влияние на структуру, фазовый состав, основные и технологические свойства

Химический состав штамповых сталей соответствует ГОСТ 5950 – 2000

Химический состав, % (по массе) табл. 1

 

Табл. 1

Химический элемент	Массовая доля элемента, %
Углерод (С)	1,25 – 1,45
Вольфрам (W)	-
Ванадий (V)	0,7 – 0,9
Кремний (Si)	0,10 – 0,40
Медь (Cu)	-
Молибден (Mo)	1,4 – 1,8
Марганец (Mn)	0,15 – 0,45
Никель (Ni)	-
Фосфор (P)	-
Хром (Cr)	11,00 – 12,50
Сера (S)	-

 

Высокая твёрдость определяется высоким содержанием углерода. Стали с содержанием С 1,25-1,45 % являются сталями ледебуритного класса, т.е. содержат в литом состоянии карбидную эвтектику, имеют после закалки твёрдость HRC 62-64. Эти стали содержат высокое количество карбидоборазующих элементов, повышенное содержание углерода и хрома обеспечивает образование повышенного кол-ва карбидов хрома (M₇C₃, M₂₃C₆). Общее количество карбидов составляет порядка 20%.

Основным легирующим элементом штамповой стали холодного деформирования является хром (Cr). Он повышает режущие свойства и износостойкость, увеличивает прочность и прокаливаемость стали, что особенно важно для крупных пуансонов и матриц. При наличии свыше 2,5% повышает устойчивость стали против отпуска, особенно при нагреве инструмента до температур, выше 300° С. Вместе с марганцем уменьшает коробление при закалке. Однако, у сталей с содержанием хрома 12% появляются недостатки. Резко выраженная карбидная неоднородность и повышенная склонность к коагуляции карбидов, способствующая разупрочнению сталей при нагреве.

Вольфрам (W) вводят для повышения твердости, износостойкости и прокаливаемости стали, улучшает режущую способность инструмента.

Ванадий (V) в штамповых сталях присутствует в карбиде VC и твердом растворе. Ванадий существенно уменьшает чувствительность штамповых сталей к перегреву, повышает теплостойкость сталей, улучшает распределение частиц избыточной фазы. При содержании ванадия 0,3 – 0,5 % прочность и пластичность стали будет значительно выше, чем у высокованадиевых сталей.

Молибден (Mo) вводится в высокохромистую сталь для увеличения её вязкости и повышения прокаливаемости. Также молибден оказывает отрицательное влияние на окалиностойкость. Поэтому содержание молибдена в штамповых сталях ограничивается 1,4 – 1,8 %.

Марганец (Mn) вводят для повышения прокаливаемости стали. В сочетании с хромом молибден уменьшает коробление при закалке, но увеличивает склонность к перегреву.

Кремний (Si) вводят, чтобы увеличить прокаливаемость стали, повысить стойкость против отпуска.

Таким образом сталь Х12Ф1 с высоким содержанием хрома относится к полутеплостойким сталям. Они пригодны для изготовления штампов, пуансонов, роликов с твёрдостью 45…52 HRC и при температуре эксплуатации до 700^оС.

 

 

111

2. Проектирование технологического процесса предварительной термической обработки