sprawozdanie z materiałoznawstwa - laboratorium stale
Transkrypt
sprawozdanie z materiałoznawstwa - laboratorium stale
SPRAWOZDANIE Z MATERIAŁOZNAWSTWA LABORATORIUM STALE NARZĘDZIOWE Stalami narzędziowymi nazywa sie stale przeznaczone do wyrobu narzedzi do kształtowania lub dzielenia różnych materiałów w zakresie od temperatury otoczenia do około 600 stopni Celsjusza oraz przyrządów pomiarowych używanych w produkcji masowej i pracujacych w temperaturze otoczenia . Dla stali narzędziowych stawiane są nastepujące wymagania : Twardość - narzędzie musi być twardsze niż obrabiany materiał a zależy ona od zawartości węgla i dlatego stosuje się stale wysokowęglowe o zawartości węgla powyżej 0,6 % Odporność na ścieranie - powiększona jest przez ilość twardych węglików w osnowie martenzytycznej i stosuje sie takie pierwiastki węglikotwórcze jak chrom i wolfram Skrawanie - zalęży od obrabianego materiału i warunków obróbki . Zdolność do skrawania kształtowana jest przez twardość , odporność na ścieranie , wspólczynnik tarcia , utrzymywanie twardości w podwyrzszonych temperaturach Twardość w podwyrzszonych temperaturach ma duże znaczenie dla narzędzi do pracy na gorąco ( np. matryce kuźnicze ) . Uszkodzenie tych narzędzi są najczęściej wynikiem zmęczenia cieplnego . Ich wynikiem jest cykliczne rozszerzanie się i kurczenie powierzchniowej warstwy wywołane kolejnym nagrzewaniem i chłodzeniem . Wytrzymałość i ciągliwość stali - hartowność stali nie powinna byc zbyt duża . powierzchniowa warstwa drobnoiglastego perlitu , zapewnia odpowiednie własności machaniczne. Podstawowym składnikiem stali narzedziowych jest węgiel ( nadaje twardość ) i pierwiastki węglikotwórcze : chrom ( polepsza hartowność , powoduje drobnoziarnistość ) , wolfram , wanad , molibden ( zapewniają odporność na ścieranie i twardość w podwyrzszonej temperaturze ) Podział stali narzędziowych stale narzędziowe / stale zwykłe | płytko hartujące się głeboko hartujące się \ stale stopowe | do pracy na zimno do pracy na gorąco stale szybkotnące Stal narzędziowa zwykła produkowana jest w gatunkach o zawartości węgla od 0,55% do 1,2 % w dwóch grupach ( płytko i głeboko hartująca się ) z zawartością manganu i krzemu od 0,15% do 0,30% i ograniczonej zawartości fosforu i siarki do 0,0025% a stale głeboko hartujące mają manganu i krzemu o 0,05% , fosforu i siarki o 0,005% więcej .Stale płytko hartujące ( o dużej szybkości krytycznej chłodzenia ) mają grubość warstwy zachartowanej do 3 - 4 mm , natomiast stale głeboko hartujące się do 12 mm . Stale płytko hartujące się są stosowane do wyrobu narzędzi o grubości do 20 mm , a głeboko hartujace się na narzędzia mniejsze i wieksze . stal 65 - przecinaki , młotki , śrubokręty , narzędzia kowalskie , narzędzia górnicze do węgla , noże do papieru , formy do odlewów pod ciśnieniem stal 55 - siekiery narzedzia ślusarskie , murarskie i szewskie , piły tarczowe do cięcia metali na gorąco , niehartowane matryce do tworzyw sztucznych stal 45 - łopaty i kilofy , narzędzia rolnicze i ogrodnicze , pilniki do drewna Stal narzędziowa stopowa do pracy na zimno przeznaczona jest na narzedzia pracujące w temperaturach nie przekraczających 200 - 250 stopni celsjusza . Gatunki wysoko węglowe powyżej 0.75 % węgla używane są do wyrobu narzędzi skrawających z niewielkimi szybkościami oraz na narzędzia silnie obciążone , ale pracujące bez uderzeń . Gatunki średnio węglowe od 0.35 do 60 % węgla jako bardziej ciągliwe używane są wyrobu narzędzi pracujących przy obciążeniach dynamicznych . Stale te dzielą się na grupy : 1. Stale średniowęglowe odporne na uderzenia ( NCS , NZ2 , NZ3 ) stosowane na narzędzia do młotków pneumatycznych . Stal NPW o dużej hartowności i znacznej ciągliwości po hartowaniu stosowana jest na matryce do tłoczenia sztućców . 2. Stale wysokowęglowe o małej hartowności ( struktura martenzytyczna z węglikami , odporna na ścieranie ) , NCV1 stosuje sie na piły do drewna , NW1 na narzędzia skrawające z małymi szybkościami skrawania , NWV4 ( stal diamentowa HRC = 65 - 67 ) na narzędzia do obróki trudno skrawalnych materiałów . 3. Stale o większej hartowności ( mają małe wymiary po hartowaniu ) , stale NMV , NWC , NC4 stosuje się na spawdziany i dokładne narzędzia np. gwintowniki , narzynki , naciągacze , wykrojniki i matryce . 4. Wysokowęgolwe i wysokochromowe stale ledeburytczne NC10 , NC11 i NCWV ( odporne na ścieranie ) stosuje się na dokładne narzędzia , ciągadła , wykrojniki , matryce do pracy na zimno . Stal narzędziowa do pracy na gorąco przeznaczona jest na narzędzia pracujące w podwyższonych temperaturach do 600 stopni Celsjusza przy dużych naciskach statycznych albo udeżeniach . Stale te zaweirają mała ilość węgla ( 0,3 - 3,6 % ) i około 4 % niklu dla zapewnienia ciągliwości . Dodatki chromu , wolframa , wanadu i molibdenu zapewniają dobrą hartowność oraz twardość w podwyższonych temperaturach . Stale te dzilą się na grupy : 1. Stale uzywane do wyrobu matryc do prac , części prac , wyciskania metali nieżelaznych i kokili na odlewy pod ciśieniem metali nieżelaznych .narzędzia te pracują przy obciążeniach statycznych , ale stykają się przez dłuższy czas z gorącym materiałem . Stale te zawierają wolfram albo chrom i molibden oraz około 0,3 % węgla 2. Stale ( około 0,4 % węgla ) przeznaczone na matryce kuzienne oraz kowadła do pras i młotów . Narzędzia te pracują przy obciązeniach udarowych i stykają się z gorącym materiałem przez krótki czas . wymagana jest tutaj większa twardości i ciągliwość niz w stalach z grupy pierwszej . 3. Stal WCV używana na walce , zawierająca niwielkie dodatki chromu ( powiększa hartowność ) i wolframu ( zapenia drobno ziarnistą strukturę po normalizowaniu odkuwek ) . Bloki matrycowe ze stali WWN1 albo WNL w celu ujednorodnienia struktury , rozdorbnienia ziarna i usunięcia naprężeń , poddaje się wyżarzaniu zupełnemu w 850 - 860 stopni Celsjusza ze studzeniem razem z piecem do około 400 - 300 stopni Celsjusza a nastepnie na powietrzu . W przypadku małych i średnich matryc obrókę cieplną wykonuje się po obróce mechanicznej a w przypadku dużych matryc przed obróką mechaniczną . Dla matryc dużych temperatury austenityzacji przyjmuje się nieco wyższe . Hartowanie matryc małych i złożonych przeprowadza się najczęściej jako stopniowe ( kąpiel solna 250 - 400 stoni Celsjusza ) , średnich jako przerywane w oleju ( 40 -70 stoni Celsjusza ) do około 200 - 150 stopni Celsjusza a nastyępnie na powietrzu , największych - jako zwykłe w strumieniu sprężonego powietrza albo mgły wodnej . Odpuszczie należy wykonywać odrazu po hartowniau . Stal szybkotnąca przeznaczona jest do wyrobu narzędzi skrawających o dużej wydajności ( duże przekroje i prędkości skrawania ) dzięki utrzymywaniu stałej twardości i odporności na ścieranie do temperatury około 600 stopni Celsjusza . Stale szybkotnące zawierają : 0,75 - 1,45 % węgla , 3,5 - 5,0% chromu ( zapewnia i hartwność oraz tworzy węgliki najłatwiej rozpuszczalne w austenicie ale jego zawartość nie może przekraczać 5 % , poniewaz obniża temperatury Ms i Mf , powiększająć ilość austenitu szczątkowego ; do 20 % wolframu , do 6 % molibdenu , 1 - 5 % wanadu ( powiększają hartowność oraz hamują procesy odpuszczania wywołują twardość wtórną , co zapewnia wysoką twardość stali w podwyższonych temperaturach ) , do 15 % kobaltu ( polepsza własności skrawne i mechaniczne w podwyzszonych temperaturach ) . Stale szybkotnące należa do stali ledeburytycznych . Krzepnąc tworzą eutektykę złożoną z austenitu i węglików stopowych . Po ujednorodnieniu , przekucie wlewka około 1150 stopni Cesljusza kruszy siatkę węglików , a następnie wyżarzanie zmiękczające w 800 - 840 stopni Celsjusza przez około dziesięć godzin zapewnia strukturę złożoną równomiernie rozłożonych sferoidalnych węglików w osnowie ferrytu stopowego . Celem obróbki cieplenej jest nadanie stali optymalnych własności skrawnych i twardości w wysokich temperaturach. Realizacja tego wymaga przeprowadzenia możliwie największej ilości węgla i składników stopowych do roztworu ( austenitu , aby po zahartowaniu uzyskać martenzyt stopowy . wykres CTPi stali SW18 1 hartowanie zwykłe 2 hartowanie stopniowe 3 zmiękczanie .