Технологические указания на отливку выполняются в соответствии с ГОСТ 3.1125-88 «Правила графического выполнения элементов литейных форм и отливок».
Прежде чем приступить к разработке технологических указаний, необходимо оценить деталь на технологичность ее производства методом литья и принять ряд технологических решений.
2.1. Оценка технологичности отливки
Технологичность отливки оценивается с учетом общих требований, предъявляемых к изготовлению отливок методами литья. Необходимо указать, какова деталь по конструкции (к какой геометрической фигуре близка), какова толщина стенок, сравнить их с рекомендуемыми, насколько соблюдается равномерность толщин стенок, наличие плавных переходов, скруглений и т. п. В табл. 1 приведены рекомендуемые наименьшие толщины стенок для отливок из основных литейных сплавов. В проектируемой отливке стенка должна быть больше рекомендованной.
Таблица 1
Рекомендуемые наименьшие толщины стенок отливки, мм
Материал |
Отливки |
||
Мелкие |
Средние |
Крупные |
|
Серый чугун |
3-5 |
8-10 |
12-15 |
Сталь |
5-8 |
10-15 |
16-25 |
Белый чугун (для отливок из ковкого чугуна) |
3-5 |
6-8 |
— |
Медные оловянные сплавы |
3-5 |
6-8 |
— |
Медные безоловянные сплавы |
5-7 |
7-12 |
— |
Алюминиевые сплавы |
3-5 |
6-8 |
— |
Примечания. 1. Толщина внутренних стенок может быть уменьшена на 5…20 %. 2. При литье в металлические формы толщина стенок должна быть увеличена на 20 %.
Необходимо дать рекомендации по улучшению конструкции детали либо предложить введение технологических элементов: ребер, стяжек, напусков и т. п., с помощью которых можно было бы улучшить технологичность детали. Следует учесть, что рекомендации по изменению конструкции детали вносятся в чертеж, а технологические изменения должны быть удалены из отливки после ее изготовления. При изготовлении отливки в разовые формы необходимо рассмотреть возможность формовки с наименьшими трудозатратами и использованием более простой модели, по возможности без отъемных частей, с меньшим количеством стержней и плоскостей разъема.
Если деталь предполагается отливать специальными способами, необходимо, кроме общих требований к отливке, дополнительно рассмотреть ее конструкцию с точки зрения данного специального способа литья.
Разработка отливки осуществляется на чертеже детали и сводится к нанесению всех технологических указаний, необходимых для получения отливки. Данные указания показываются на одном листе и являются основой для изготовления модельной оснастки и производства отливки. Разработка технологии включает: выбор положения отливки в форме в процессе заливки, определение линии разъема модели и формы, назначение припусков на механическую обработку, определение количества стержневых знаков и проектирование их параметров и конфигурации, назначение зазоров в знаковых частях формы и стержня, определение линии разъема стержневого ящика и направления набивки стержня, назначение мест подвода металла к отливке.
Заданием на проектирование служит чертеж детали, в котором должны быть указаны марка сплава и технические требования на деталь. Общие задачи уточняются преподавателем, в том числе объем и содержание пояснительной записки и состав графической части.
Описание технологии изготовления отливок должно включать расчеты, основные положения, касающиеся оформления чертежа, и графические пояснения, которые оформляются в виде эскизов или чертежей.
Описание должно начинаться с короткого введения, в котором следует отметить роль и значение литейного производства в развитии различных отраслей промышленного производства, достижения в области совершенствования и создания новых технологических процессов, роль российских ученых в создании новых материалов и процессов при производстве отливок. В основной части должны быть отражены следующие вопросы:
— анализ технических условий на изготовление отливки;
— особенности службы отливки в условиях эксплуатации, характер испытываемых ею нагрузок и обоснование соответствия материала отливки требованиям, предъявляемым к ней;
— технологичность конструкции отливки; здесь должны быть приведены результаты критического анализа особенностей конструкции отливки с точки зрения ее технологичности и предложения по изменению конструкции с целью улучшения технологичности;
— выбор и обоснование способа и метода изготовления литейной формы.
При выборе технологического процесса изготовления литейной формы следует учитывать необходимость применения современных технологических решений и наиболее совершенных средств механизации производственных процессов с учетом характера производства (размера партии изготовляемых отливок, срочности изготовления заказа и т. п.) Следует указать также и метод изготовления — «по сырому» или «по сухому».
Разработка литейных технологических указаний на чертеже.
В данном разделе должны быть освещены следующие вопросы: выбор положения отливки в литейной форме при заливке; выбор плоскости разъема литейной модели и литейной формы; припуски на механическую обработку; формовочные уклоны; отверстия, выполняемые литыми или с помощью стержней; технологические дополнения; установление количества отливок в форме; конструирование литейных стержней (определение количества и границ стержней, конструкция стержневых знаков и их размеры, конструкция фиксаторов. Наличие жеребеек, поверхность разъема и плоскость стержней, вентиляция стержней, наличие стержневых каркасов, если необходимо — стержневой литейный шаблон, их армирование); место установки прибылей, их количество, определение размеров и число прибылей; тип, конструкция и размеры литниковой системы (литниковая чаша, литниковый стояк, шлакоуловитель, литниковый ход, питатель, литниковый дроссель); тип, конструкция холодильников; расчет холодильников; место установки выпора и его размеры; установление величины литейной усадки.
Описание технологической оснастки. В этом разделе освещают следующие вопросы: выбор материала и конструкции литейной модели; определение размеров и разработку конструкции модельной плиты; разработку схемы расположения моделей на модельной плите; выбор размеров, типа и конструкции опок; выбор материала и разработку конструкции стержневых
Ящиков; конструкцию сушильных плит, их материал; разработку эскизов контрольных шаблонов и других приспособлений.
Определение параметров технологического процесса изготовления отливки. При разработке этого раздела должны быть решены следующие вопросы: выбор и обоснование типов технологического оборудования, применяемого для изготовления литейной формы и литейных стержней; выбор составов и способов приготовления формовочных и стержневых смесей, установление показателей их свойств; выбор других формовочных материалов и установление разделительных составов и состава припыла, формовочных красок, методов их контроля; описание процесса формовки (по операциям); описание процесса изготовления стержней; установление режимов сушки литейных стержней и, если необходимо, литейных форм (объемная, поверхностная, температура и продолжительность сушки); сборка формы (последовательность операций); крепление формы (выбор способа крепления), расчет крепления форм, массы груза; установление параметров заливки литейных форм (температура заливки, емкость, тип применяемого литейного заливочного ковша); расчет продолжительности охлаждения отливки в форме до выбивки; процессы и методы осуществления заключительных операций изготовления отливки (выбивки отливок, удаление стержней, обрубки, очистки, термообработки) с указанием моделей и характеристик оборудования; контроль качества отливок, способы исправления дефектов.
Эскизы или чертежи должны содержать:
— чертеж детали с технологическими указаниями;
— чертеж модельного комплекта, смонтированного на плите — монтажа моделей (по согласованию с преподавателем выбирается для проектирования монтаж для верхней формы или для нижней формы);
— чертеж стержневого ящика;
— чертеж литейной формы в собранном виде.
Если отливка изготовляется без применения стержней, стержневой ящик не проектируется. При проектировании чертежа отливки необходимо использовать ГОСТ, ОСТ, справочники, учебники, журналы и другую техническую литературу. Список всей использованной литературы, который оформляют в соответствии с требованиями, необходимо приводить в конце.
Курс «Технология конструкционных материалов» является одним из основных для подготовки инженеров-механиков. Разработка технологии изготовления отливки является основой раздела «Литейное производство», входящего в состав данного курса. Разработка осуществляется при производстве заготовок методом литья и заключается в оформлении технологической документации.
В процессе изучения данного курса студент получит навык:
— анализировать чертеж литой детали и требования к ней с целью определения ее технологичности и выбора наиболее целесообразного способа изготовления;
— выбирать положение отливки в форме, определять поверхности разъема модели и формы; назначать припуски на обработку;
— определять количество и конструкцию стержней;
— разрабатывать конструкцию и выполнять расчеты литниковых и питающих систем;
— выбирать материалы и технологический процесс изготовления форм и стержней, разрабатывать чертежи отливки и формы с учетом требований литейной технологии и оформлять их в соответствии с действующими стандартами;
— оформлять нормативно-техническую документацию технологического процесса получения отливки.
Изложенный материал может использоваться для самостоятельной подготовки студентов дневной и заочной форм обучения при выполнении контрольных работ. Также может быть полезен преподавателям для подготовки лекционного материала.
Знание технологии изготовления отливки позволит получить представление о литой заготовке, этапах ее проектирования, составных частях технологического процесса литья. Иллюстрации и справочные данные облегчают работу и исключают необходимость поиска нормативно-технической документации.
К сталям для измерительных инструментов предъявляется комплекс требований, из которых наиболее важными являются высокая износостойкость, сохранение постоянства лииейиых размеров и формы при эксплуатации, высокая чистота поверхности (высокая по лиру ем ость).
Для измерительных инструментов могут применяться как высокоуглеродистые заэвтектоидиые стали, так и стали с дополнительным легированием хромом, марганцем, вольфрамом и ванадием. В отечественной практике для измерительных плит наиболее широко используют стали ‘типа X (0,95—1,10 % С; 1,3—1,65 % Cr) и 12X1 (1,15—1,25 % С; 1,3—1,65 % Cr).
-W -20 30 UO 50
020 60 6 9 12 Ci/Mu Месяцы
Время
Рис. 232. Влияние времени старения при 20 «С на изменение длины образцов (9 X 20 X 60 мм) стали X в зависимости от режима обработки (Ю. А. Геллер, С. М. Явиель):
I
О
J I —
1—закалка от 840.»С, без отпуска; 2 — закалка, охлаждение до —70 0C; 3 — закалка, охлаждение до —70 «С, отпуск при 150 °С, 6 ч
Высокая твердость сталей достигается закалкой иа мартенсит с низким отпуском. Температура аустенитизации для, стали X составляет 650—860°С, а для стали 12X1 855—870 «С. Твердость после отпуска стали 12X1 выше, чем стали X, что связано с большим содержанием углерода в стали 12X1, Высокая поли — руемость сталей зависит от уровня твердости, который должен быть не ниже HRC 63—64. При высокой твердости хорошая полируемость стали обеспечивается получением равномерно распределенных некрупных избыточных карбидов и повышенной металлургическрй чистотой стали. Наличие крупных неметаллических включений может приводить к выкрашиванию в процессе полирования. Кроме того, неметаллические включения могут стать центрами развития коррозии на поверхности измерительного инструмента.
Для измерительного инструмента чрезвычайно важным является стабильность во времени размеров и формы (рис. 232). В закаленном и отпущенном состояниях в стали протекают процессы, вызывающие размерные изменения. К таким процессам относятся релаксация остаточных макроскопических напряжений, дальнейший распад мартенсита с уменьшением тетрагональности его кристаллической решетки, мартенситное превращение остаточного аустенита. В закаленной стали все эти процессы идут значительно интенсивнее, чем после отпуска. Вместе с тем низкотемпературный отпуск практически не изменяет количества Остаточного аустенита. Для уменьшения его содержания применяют многократное охлаждение до —70 °С с последующим отпуском при Т20—125 0C, В ряде случаев рекомендуется шестикратное повторение обработки холодом и отпуска, при этом количество остаточного аустенита уменьшается в несколько раз.
Влияние многократного охлаждения до —70 0C на количество остаточного аустенита в стали X после закалки с 860 0C по данным Ю. А. Геллера, И. А. Бусуриной приведено ниже:
HRC |
А, % |
|||
Закалка в масле (20°С) . . . |
64- |
-65 |
9—11 |
|
Закалка в масле+охлаждение |
ДО |
|||
—70 0C………………………………………. |
64,5- |
-66 |
4—5 |
|
То же+отпуск при 125 °С, 12 |
Ч+ |
2,5—3,5 |
||
+охлаждение до —70 °С. . . |
65- |
-66 |
||
То же+отпуск при 125 0C, 12 |
Ч и |
1,5—2,5 |
||
Третье охлаждение до —70 °С. |
65- |
-66 |
Так как распад мартенсита сопровождается уменьшением объема, относительное укорочение при распаде 1,0 % мартенсита при низком отпуске составляет 1,566-Ю-5, а превращение остаточного аустенита происходит с увеличением объема (превращение 1,0 % остаточного аустенита сопровождается относительным удлинением на 1,201-IO-4), т. е. объемные изменения в случае превращения аустенита почти на порядок выше, чем при распаде мартенсита. Отсюда следует, что при сохранении в структуре стали небольшого количества остаточного аустенита суммарного изменения объема (длины) практически не проис« ходит.
Для измерительных плит важным свойством является хорошая сцепляемость (притираемость). Она зависит от Чистоты поверхности и от состава мартенсита. В частности, высокие содержания хрома ухудшают сцепляемость вследствие образования прочной пленки на поверхности.
Для мелких измерительных плит могут быть использованы мартен^ ситно-стареющие стали на железоникелевой основе, обработанные на твердость HRC 63—65. К преимуществам этих сталей относится хорошая обрабатываемость резанием после закалки иа низкоуглеродистый мартенсит с твердостью HRC менее 30.
Измерительные инструменты Типа лекал, шаблонов, скоб изготовляют путем вырубки из листа. Для этой группы инструментов применяют низкоуглеродистые (20, 20Х) и среднеуглеродистые (50, 50Г) стали. Для повышения твердости и износостойкости инструменты из яизкоуг- леродистых сталей подвергают цементации, закалке с 790—810 0C в масло (сталь 20Х) илн воду (сталь 20) и низкотемпературному отпуску при 150—180 °С, 2—3 ч. Инструменты из средиеуглеродистых сталей подвергают закалке с индукционного нагрева и низкому отнуску.
РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Гудремон Э. Специальные стали. Т. I, II: Пер. с нем. M.: Металлург — издат, 1959. 1638 с.
Меськин В. С. Основы легирования стали. M.: Металлургия, 1964. 684 с.
Металловедение и термическая обработка стали: Справочник. Т. II. изд. 3-е/Под ред. Бернштейна М. JI. и Рахштадта А. Г-. M.: Металлургия, 1983. 368 с.
Пикеринг Ф. Б. Физическое металловедение и разработка сталей: Пер. с англ. M.: Металлургия, 1982. 182 с.
Справочник металлиста. Т. II. Изд. 3-е/Под ред. Рахштадта А. Г. и Брострема В. A. M.: Машиностроение, 1976. 718 с.
Тылкин М. А. Справочник термиста ремонтной службы. M.: Металлургия, 1981. 648 с.
Часть первая
Анализ структуры производства и потребления черных металлов в СССР/Камалов Р. Г., Цветаев А. А., Шишкова А. А. и др. M.: Металлургия, 1980. 111 с.
Виноград М. И., Громова Г. П. Включения в легированных сталях и сплавах. M.: Металлургия, 1972. 215, с.
Включения и фазы в сталях и сплавах/Явойский В. И., Близню — ков С. А., Вишкарев А. Ф. и др. M.: Металлургия, 1979. 316 с.
Гуляев А. П. Чистая сталь. M.: Металлургия, 1975. 184 с.
Кулганек Ф. Конструкционные стали (зарубежные стандарты): Пер. с ием. M.: Металлургия, 1973. 80 с.
Металлография железа. Т. I: Пер. с англ. M.: Металлургия, 1972. 246 с.
Хансен H., Андерко К Структура двойных сплавов. Т. 1, 2: Пер. с англ. M.: Металлургиздат, 1962. 1488 с.
Штремель М. А. — МиТОМ, 1980, №. 8, с. 2—6.
Справочник марок сталей: Пер. с нем. M.: Металлургиздат, 1963. 1922 с.
Часть вторая
Андриевский P. A., Jlanun А. Г., Рымашевский Г. А. Прочность тугоплавких соединений. M.: Металлургия, 1979. 232 с.
Гольдшмидт X. Дж. Сплавы внедрения. Т. I, II: Пер. с англ. M.: Мир, 1971. 424 и 464 с.
Григорович В. К. Электронное строение и термодинамика сплавов железа. M:. Наука, 1970. 292 с.
Интерметаллические соединения: Пер. с англ./Под ред. Корнилова И. И. M.: Металлургия, 1970. 440 с.
Каменецкая Д. С., Пилецкая И. Б., Ширяев В. И. Железо высокой степени чистоты. M.: Металлургия, 1978. 248 с.
Могутное Б. M., Томилин И. А., Шварцман JI. А. Термодинамика железоуглеродистых сплавов. M.: Металлургия, 1972. 328 с.
Тот JI. Карбиды и нитриды переходных металлов: Пер. с аигл./Под ред. Гельда П. В. M.: Мир, 1974. 294 с.
Физическое металловедение. Т. I: Пер. с англ./Под ред. Кана Р. M.: Мнр, 1967. 334 с.
Шуберт К. Кристаллические структуры двухкомпонеитиых фаз: Пер. с нем. M.: Металлургия, 1971. 532 с.
Часть третья
Белоус Af. В., Черепин В. Т., Васильев Af. А. Превращения при отпуске стали. M.: Металлургия, 1973. 232 с.
Блантер М. Е. Фазовые превращения при термической обработке стали. M.: Металлургиздат, 1962. 268 с.
Бокштейн С. 3. Строение и свойства металлических сплавов M.: Металлургия, 1971. 496 с.
Курдюмов Г. В., Утевский Л. M., Энтин Р. И. Превращения в железе и стали. M.: Наука, 1977. 238 с.
Попов А. А., Попова Л. Е. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита. Справочник термиста. M.: Машгиз, 1961. 430 с.
Попов А. А. Фазовые превращения в металлических сплавах. M.: Металлургиздат, 1963. 312 с.
Садовский В. Д. Структурная наследственность в стали. M.: Металлургия, 1973. 205 с.
Часть четвертая
Гладштейн Л. И., Литвиненко Д. А. Высокопрочная строительная сталь. M.: Металлургия, 1972. 240 с.
Гольдштейн М. И., Фарбер В. М. Дисперсионное упрочнение стали. M.: Металлургия, 1979. 208 с.
Лейкин И. M., Литвиненко Д. А., Рудченко А. В. Производство и свойства низколегированных сталей. M.: Металлургия, 1972. 256 с.
Термическое упрочнение проката/Стародубов К¦ Ф-, Узлов И. Г., Савенков В. Я. и др. M.: Металлургия, 1970. 368 с.
Тылкин М. А., Большаков В. И., Одесский П. Д. Структура и свойства строительной стали. M.: Металлургия, 1983. 288 с.
Упрочнение конструкционных сталей нитридами/Гольдштейн Af. И., Гринь А. В., Блюм, Э. Э., Панфилова Л. М. M.: Металлургия, 1970. 222 с.
Часть пятая
Банных О. А., Блинов В. М. Днсперсионно-твердеющие немагнитные ванадийсодержащие стали. M.: Наука, 1980. 190 с.
Бернштейн М. Л. Прочность стали. M.: Металлургия, 1974. 200 с.
Бернштейн Af. Л., Займовский В. А., Капуткина Л. М. Термомеха — ннческая обработка стали. M.: Металлургия, 1983. 480 с.
Богачев И. Н. Кавитационностойкое разрушение н кавитационно — стойкие стали. M.: Металлургия, 1972. 190 с.
Богачев И. H., Еголаев В. Ф. Структура и свойства железомарганце — вых сплавов. M.: Металлургия, 1973. 296 с.
Бодяко Ni. H., Астанчик С. А., Ярошевич Г. Б. Мартенситно-стареющие стали. Минск: Наука и техника, 1976. 246 с.
Голиков И. H., Гольдштейн М. И., Мурзин И. И. Ванадий в стали. M.: Металлургия, 1968. 292 с.
Голованенко С. А., Фонштейн Н. Af. — В кн.: Итоги науки и техники. Металловедение и термическая обработка. M.: ВИНИТИ, 1983, с. 64—120.
Гольдштейн Я¦ E., Заславский А. Я¦ Конструкционные стали повышенной обрабатываемости. M.: Металлургия, 1977. 248 с.
Давыдов Н. Г. Высокомарганцевая сталь. M.: Металлургия, 1979. 174 с.
Зубов В. Я-, Грачев С. В. Структура и свойства стальной пружинной ленты. M.: Металлургия, 1964. 224 с.
Лебедев Д. В. Конструктивная прочность криогенных сталей. M.: Металлургия, 1976. 264 с.
Литвиненко Д. А. Холоднокатаная нестареющая сталь. M.: Металлургия, 1968. 168 с.
Лахтин Ю. M., Коган Я — Д. Азотированные стали. M.: Машиностроение, 1976. 255 с.
Минкевич А. Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. M.: Машиностроение. 1965. 491 с.
Перкас М. Д., Кардонский В. М. Высокопрочные мартенситно-стареющие стали. M.: Металлургия, 1970. 224 с.
Потак Я — М. Высокопрочные стали. M.: Металлургия, 1972. 208 с.
Проблемы разработки конструкционных сплавов: Пер. с англ. M.: Металлургия, 1980. 336 с.
Приданцев М. В., Давыдова Л. H., Тамарина И. А. Конструкционные стали: Справочник. M.: Металлургия, 1980. 288 с.
Разрушение. Т. 6. Разрушение металлов: Пер. с англ. M.: Металлургия, 1976. 496 с.
Рахштадт А. Г. Пружинные стали и сплавы. 3-е изд., перераб. и доп. M.: Металлургия, 1982. 400 с.
Романив О. Н. Вязкость разрушения конструкционных сталей. M.: Металлургия, 1979. 176 с.
Спектор А. Г., Зельбет Б. M., Киселева С. А. Структура и свойства подшипниковых сталей. M.: Металлургия, 1980. 264 с.
Химико-термическая обработка металлов н сплавов: Справочник/ Под ред. Ляховича Л. С. M.: Металлургия, 1981. 424 с.
Часть шестая
Бабаков А. А., Приданцев М. В. Коррозионностойкие стали и сплавы. M.: Металлургия, 1971. 318 с.
Гуляев А. П., Жадан Т. А. Новые низколегированные нержавеющие стали. M.: Машиностроение, 1972. 104 с.
Туфанов Д. Г. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей, сплавов и чистых металлов: Справочник. M.: Металлургия, 1982. 120 с.
Ульянин Е. А. Коррозионностойкие стали и сплавы: Справочник. M.: Металлургия, 1980. 207 с.
Химушин Ф. Ф. Нержавеющие стали. M.: Металлургия, 1976. 798 с.
Часть седьмая
Банных О. А-, Ковнеристый Ю. К, Зудин И. Ф. Хромомарганцевые теплоустойчивые стали с алюминием. M.: Наука, 1965. 101 с.
Григорович В. К Жаропрочность и диаграммы состояния. M.: Металлургия, 1969. 323 с.
Деформация и свойства материалов для авиационной и космической техники: Пер. с англ. M.: Металлургия. 1982. 386 с.
Жаропрочные сплавы для газовых турбин: Пер. с англ. M.: Металлургия, 1981. 480 с.
Захаров М. В., Захаров А. М. Жаропрочные сплавы. M.: Металлургия, 1969. 245 с.
Корнилов И. И. Физико-химические основы жаропрочности сплавов. M.: Наука, 1971. 318 с.
Кофстад П. Высокотемпературное окисление металлов. M.: Мир, 1969. 392 с.
Ланская К. А. Высокохромистые жаропрочные стали. M.: Металлургия, 1976. 230 с.
Ланская К¦ А. Жаропрочные стали. M.: Металлургия, 1969. 245 с.
Масленков С. Б. Жаропрочные стали и сплавы: Справочник. M.: Металлургия, 1983. 191 с.
Портной К¦ И., Бабич Б. Н. Дисперсноупрочненные материалы. M:. Металлургия, 1974. 123 с. v
Приданцев М. В. Жаропрочные стареющие сплавы. M.: Металлургия, 1973. 184 с.
Роэенберг В. М. Основы жаропрочности металлических материалов, M:. Металлургия, 1973. 325 с.
Симе Ч„ Хагель В. Жаропрочные сплавы/Пер. с аигл. M.: Металлургия, 1976. 586 с.
Химушин Ф. Ф. Жаропрочные стали и сплавы. M.: Металлургия, 1969. 749 с.
Часть восьмая
Артингер И. Инструментальные стали и их термическая обработка: Справочник: Пер. с венг. M.: Металлургия, 1982. 312 с.
Геллер Ю. А. Инструментальные стали. 5-е изд. M.: Металлургия, 1983. 528 с.
Гуляев А. П., Малинина К. А., Саверина С. М. Инструментальные стали: Справочник. M.: Машиностроение, 1975. 272 с.
Инструментальные стали: Справочник/Яозняк Л. А., Тишаев С. И., Скрынченко Ю. М. и др. M.: Металлургия, 1977. 168 с.
Лозняк Л. А., Скрынченко Ю. M., Тишаев С. И. Штамповые стали. M.: Металлургия, 1980. 244 с.
[1] 6-железо отдельно не рассматривается, так как представляет собой а-железо при высоких температурах.
[2] Наиболее часто пользуются понятием «атомный металлический радиус» (по Гольдшмндту), представляющим собой половину наименьшего расстояния между атомами в их кристаллической решетке. Поэтому в разных модификациях одного н того же элемента атомный радиус будет различным. Так, для ct-железа (о. ц. к. решетка, координационное число К— 8) атомный раднус железа равен,0,124 нм, а для Y-железа (г. ц. к., /С= 12) 0,127 нм. Сравнение атомных радиусов элементов проводят при одинаковом координационном числе.
[3] Как известно, температура перехода из вязкого в хрупкое состоЙте (Tnp) может быть определена как температура, при которой проИсходит резкое падение ударной вязкости или излом нз вязкого перехоДит в хрупкий (50 % волокна в изломе).
[4] На рнс. 29 приведены лншь наиболее часто встречаемые в стали карбиды и ннтрнды. В редких случаях возможно образование фаз н другого тн па (например, гексагонального ннтрнда Nb2N в малоперлнтных азотистых сталях нлн гексагонального карбида V2C в высоколегированных нержавеющих сталях с ннзкнм содержанием углерода).
[5] Закономерности образования карбидов и нитридов в основном общие. Поэтому дальнейшее рассмотрение будет проведено по карбидам. При наличии существенных особенностей в аналогичных нитрндных фазах они будут освещаться особо.
[6] Кроме указанных нитридов, в системе железо—азот могут образовываться нитриды Fe2N (|-фаза) и Fe3N (е-фаза). Как правило, они образуются при высоких содержаниях азота [соответственно 7,7 и 11,3% (по массе)], поэтому в обычных легированных сталях эти нитриды практически не возникают.
5—970
[7] В легированной стали, которая, как минимум, составляет тройную систему, превращение двойного эвтектоида в аустенит происходит не при постоянной температуре, а в интервале температур. Поэтому значения критических точек следует рассматривать лишь как средние температуры начала и конца превращения, протекающего в определенном интервале температур.
[8] Структурная наследственность возможна при скоростях нагрева порядка
1000 °С/с.
Чем более легирована сталь, тем шире диапазон скоростей нагрева, при которых проявляется структурная наследственность в стали. Легирование влияет на критическую скорость нагрева, при которой наблюдается восстановление исходного крупного зерна при повторном нагреве выше Ac?, и не происходит образования мелкозернистого аустенита. Для легированной стали на рис. 40 приведена схема, упрощенно показывающая процесс формирования зерна при нагреве и охлаждении стали с исходной упорядоченной структурой.
«При достаточно быстром (сотни градусов в секунду) нагреве закаленной и неотпущенной стали реализуется особый кристаллографически упорядоченный механизм образования аустенита, сходный с обратным мартенситным превращением в высоколегированных сплавах, в результате чего происходит восстановление зерна исходной структуры. По мере уменьшения скорости нагрева все в большей степени получают развитие процессы отпуска и нормальный, контролируемый диффузией механизм образования аустенита, сопровождающийся измельчением зерна. При достаточно медленном (1—2 град/мин) нагреве многих сталей аустенит образуется также кристаллографически упорядоченным механизмом, в результате чего и при таком нагреве наблюдается восстановление зерна исходной структуры, т. е. резко выраженная структурная наследственность. Увеличение скорости нагрева ведет к нарушению упорядоченности в процессе формирования (роста)
[9] В литературе встречаются различные термины для указанных превращений. Так, перлитное превращение также называют эвтектоид — ным, диффузионным превращением, распадом на феррито-карбидную смесь (ФКС), превращением по 1 ступени. Промежуточное превращение — бейнитным превращением по II ступени.
[10] Необходимо подчеркнуть, что составы аустенита и стали могут не совпадать, если легирующие элементы не полностью переведены в твердый раствор при аустенитизации. В этом случае нерастворенная часть легирующих элементов входит в состав карбидной (интерметал — лидной) фазы, которая иначе влияет на устойчивость аустенита. Поэтому приведенные ниже данные о влиянии углерода и легирующих элементов относятся к случаю нх растворения в аустените.
[11] В высоколегированных быстрорежущих сталях кобальт увеличивает количество остаточного аустенита в закаленной стали вследствие изменения растворимости в аустените других легирующих элементов.
[12] Распад мартенсита
Распад мартенсита включает формирование сегрегаций атомов углерода и легирующих элементов в твердом раст-
[13] В настоящем разделе дан краткий анализ отпускной хрупкости стали, подробный обзор приведен в учебнике И. И. Новикова «Теория термической обработки стали», изд. 3-е,, M.: Металлургия, 1978.
[14] Горячекатаные стали
Углеродистые горячекатаные стали обыкновенного качества (ГОСТ 380—71) в зависимости от назначения и гарантируемых при поставке свойств подразделяют на три группы: А, Б и В.
Стали группы А поставляют с регламентированными ¦ механическими свойствами. Химический состав их не нормируется. Поэтому стали этой группы наиболее часто применяют в конструкциях, узлы которых не подвергаются горячей обработке — ковке, штамповке, термической обработке, следовательно, механические свойства горячекатаной стали сохраняются.
Стали группы Б поставляют с регламентированным химическим составом, без гарантии механических свойств. Поэтому их применяют для изделий, подвергаемых горячей обработке, технология которой зависит от состава стали, а конечные механические свойства определяются самой обработкой.
[15] На векторной диаграмме не нанесена компонента его, одинаковая для все трех сталей. Необходимо также подчеркнуть, что на диаграмме отложены не абсолютные значения предела текучести и температуры перехода, а лишь их изменение — Actt и АТВр.
8
U
Ci
S
>3
Ci
А
Ci
О» о о»о»о»о о»
пробивки и т. п.
Состав штамповых сталей по углероду и легирующим элементам может изменяться в широких пределах в завиЬи — мости от условий работы инструментов. Выбор рационального состава штамповых сталей основан на соблюдении
Ряда условий (Л. А. Поз — няк, Ю. М. Скрынченко, С. И. Тишаев):
1) применение комплексного легирования несколькими элементами в минимально необходимых количествах;
24*
379
2) состав стали должен обеспечивать максимальные значения свойств, опре-
J W,»а
Mo, %
Рис. 222. Влияние содержания хрома в стали на состав твердого раствора А, количество К и состав Kg избыточных карбидов ъ закаленной стали 4Х2В2МВС