Набути навичок в теоретичному визначенні критичних точок інструментальних сталей і призначення режимів термічної обробки інструменту.
Термічна обробка є важливою операцією на різних етапах технологічного циклу виготовлення інструменту. Поєднанням хімічного складу (марки) стали і вибором необхідного способу термічної обробки можна досягти найбільш високих механічних властивостей інструменту.
Термічна обробка складається з трьох циклів: нагрів матеріалу до розрахункової температури, витримка при цій температурі і охолодження із заданою швидкістю. Як термічній обробки для інструменту використовується гарт з подальшим відпуском.
Загартування - це вид термічної обробки, що полягає в нагріванні стали вище критичної точки (АС3 для доевтектоїдних і АС1 для заевтектоідних сталей) на (30 - 50) 0 С, витримці при цій температурі і наступному охолодженні зі швидкістю рівною або більше критичної.
Критичні точки стали - це температури, при яких відбуваються фазові і мікроструктурні перетворення. Доевтектоїдних стали мають дві критичні точки АС1 і АС3. заевтектоідние АС1 і Асm.
Критичні точки АС3 і АС1 визначають по діаграмі «Залізо-вуглець» для вуглецевих сталей і розраховують за допомогою регресійних рівнянь (1 і 2) для легованих сталей.
Mн = 539 - 423 (0,8-Xc) -30,4Mn -17,7Ni -12,1Cr -7,5XМо. (3)
де - Mn, C, Si, Ni, Cr, Mo, Xc, XМо - середня концентрація елементів в стали,% (по масі.).
Для визначення загальної тривалості нагріву інструменту під загартування (t0) визначається за формулою (7, 8).
де t0 - загальний час нагрівання, хв;
tн - час нагрівання до заданої температури, хв .;
tн = 0,1 х D х k1 х k2 х k3, (8)
де D - розмірна характеристика вироби (мінімальний розмір максимального перерізу), мм;
k1 - коефіцієнт середовища: для газу (повітря) - 2; солі - 1; металу - 0,5;
k2 - коефіцієнт форми: для кулі - 1; циліндра - 2; паралелепіпеда - 2,5; пластини - 4);
k3 - коефіцієнт рівномірності нагріву: всебічний нагрів - 1; односторонній - 4).
tз = 1 хв. - для вуглецевої сталі і 2 хв. - для легованої сталі.
Остаточною операцією термічної обробки є відпустку. Він проводиться після гарту для забезпечення необхідного рівня експлуатаціоннних властивостей і зняття гартівних напружень.
Залежно від температури відпустки розрізняють низький, середній і високий відпустку.
Середній відпустку проводиться при температурі 350 - 500 0 С. Такий вид відпустки забезпечує стали високий межа пружності, межа витривалості та релаксаційну стійкість. Структура носить назву троостіт відпустки. Твердість після середнього відпустки HRC 40 - 50. Такому відпустці піддають пружини, ресори, ударний штамповий інструмент холодного деформування.
Високий відпустку проводиться при температурі 500 - 650 0 С. Високий відпустку створює оптимальне співвідношення міцності і в'язкості сталі. Структура носить назву сорбіт відпустки. Твердість після високого відпустки HRC 35 - 25.
Загартування в поєднанні з високим відпусткою називається термічним поліпшенням. Поліпшення в значній мірі підвищує конструкційну міцність стали, зменшуючи чутливість до концентраторів напруг, знижуючи температуру верхнього і нижнього порога хладноломкости стали. Такому відпустки піддаються молотові штампи і пресовий інструмент, що працюють при великих питомих тисках і високих температурах.
Тривалість витримки при відпустці встановлюють з таким розрахунком, щоб забезпечити стабільність властивостей стали. При низькому відпустці інструментів тривалість його, найчастіше, становить 0,5 - 2 години в залежності від перетину інструменту. Тривалість відпустки збільшується до 10 - 15 годин, якщо температура низького відпустки не перевищує 100 - 120 0 С. В цьому випадку, наприклад, коли падіння твердості не бажано, такий тривалий відпустку дозволяє виключити об'ємні зміни в процесі експлуатації інструменту. Тривалість середнього і високого відпустки зазвичай становить від 1 до 2 годин для інструменту невеликого перерізу і від 3 до 8 годин інструменту великої маси.
ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
3.1.Ізучіть теоретичний розділ справжньою практичної роботи.
3.2. Вибрати варіант індивідуального завдання по таблиці 3.1.
Таблиця 3.1 - Варіанти завдання
3.3. Для заданої марки сталі виписати хімічний склад по таблиці А13 додатка А.
3.4. Розрахувати критичні точки АС1. АС3. МН. МК по регріссіонним рівнянням 1,2,3,4,5,6. Результати занести в таблицю 3.2.
3.5. Призначити режим зміцнюючої термічної обробки інструменту. Результати занести в таблицю 3.2.
3.6. Призначити температуру нагрівання стали під загартування і відпустку в залежності від розрахованих критичних точок. Результати занести в таблицю 3.2.
3.7. Вибрати охолоджуючу середу. Результати занести в таблицю 3.2.
3.8. Розрахувати загальний час нагрівання інструменту по рівняннях 7,8. Результати занести в таблицю 3.2.
3.9. Визначити мікроструктуру сталі після загартування і відпустки. Результати занести в таблицю 3.2.
3.10. Побудувати графіки термічної обробки заданого інструменту в координатах «Температура-час нагрівання» із зазначенням вихідної структури стали, структури при нагріванні і після охолодження.
3.11. Охарактеризувати властивості інструменту після проведеної термічної обробки.
Таблиця 3.2 - Режим термічної обробки інструменту або деталі досліджуваної марки стали
4.1. Назва роботи.
4.3. Хімічний склад заданої марки сталі.
4.3. Таблиця 2. - Режим термічної обробки інструменту або деталі досліджуваної марки стали.
4.4. Графіки термічної обробки заданого інструменту в координатах «Температура-час нагрівання» із зазначенням вихідної структури стали, структури при нагріванні і після охолодження.
4.5. Опис остаточних властивостей заданого інструменту.
4.6. Висновки по роботі.
5.1. Що таке критичні точки і яке їхнє практичне значення?
5.2. У чому полягає режим остаточної термічної обробки інструменту?
5.3. Як вибирається температура нагріву стали під загартування?
5.4. З якою метою проводиться розрахунок критичних точок МН і МК?
5.5. Яка структура стали після гарту?
5.6. Що таке відпустка?
5.7. Які види відпустки існують?
5.8. Яка структура і властивості стали після різних видів відпустки?
5.9. Від чого залежить час нагріву стали до заданої температури під загартування?
5.10. Як визначити загальний час нагрівання інструменту під загартування?