Коротко о технологии получения

 

Твердые сплавы изготавливают методом порошковой металлургии. Порошки карбидов смешивают с порошком кобальта, прессуют эту смесь в изделия необходимой формы и подвергают спеканию при 1400–1550°С в защитной атмосфере (водород) или в вакууме. При спекании кобальт плавится и растворяет часть карбидов, что позволяет получать плотный материал (пористость не превышает 2%), состоящий на 80–97% из карбидных частиц, соединенных связкой. Увеличение содержание связки вызывает снижение твердости, но повышение вязкости.

Порошки получают различными способами. Название порошка указывает на способ его получения. Карбонильный порошок получают термическим разложением карбонильных соединений металлов; электролитический — электролитическим соединением из растворов или расплавов солей; осажденный порошок — химическим осаждением; распыленный порошок — распылением расплавленного металла или сплава; вихревой порошок — разломом металла в вихревых мельницах.

Большинство порошков состоит из гранул — частиц, имеющих сфероидальную форму, — гранулированный порошок.

Изделия из порошка производят следующим образом. Сначала проводят формование. Для этого в приготовленный порошок вводят связующий металл — это связка между частицами основной тугоплавкой фазы — и активизирующую добавку, которая ускоряет дальнейший процесс спекания. Чтобы облегчить формование, вводят пластификатор — пластичное вещество, способствующее уплотнению и упрочнению формовок. В процессе формования заготовкам из порошка придают форму, размеры, плотность и механическую прочность, необходимые для последующего изготовления изделий. Обычно формование проводят прессованием на механических или гидравлических прессах.

Спекание может происходить без образования жидкой фазы — твердофазное спекание, с образованием жидкой фазы — жидкофазное спекание. В результате получается спеченный материал или спеченное изделие.

Спекание изделий проводят в различных печах (пламенных, электрических) индукционным нагревом — непосредственным пропусканием электрического тока через спекаемое изделие. Для защиты поверхности изделия от окисления применяют защитные атмосферы или вакуумные печи.

Чтобы избежать коробления изделия, спекание проводят с одновременным приложением давления — спекание под давлением. Часто получают изделия методом горячего прессования — одновременное прессование и спекание порошков. Прессование проводят на механических, гидравлических либо газостатических прессах. Давление и температуру выбирают, исходя из свойств порошков и назначения изделий.

Чтобы повысить прочность изделий, в порошки вводят специальный армирующий материал (упрочняющие стержни, волокна, проволоку, сетку), а затем подвергают спеканию. В результате получают армированный спеченный материал.

Основные физико-механические свойства твердых сплавов

 

Марка сплава	МПа, не менее	p, г/см куб.	HRA, не менее	Область применения
ВК3		15,0-15,3	89,5	Чистовая и окончательная обработка (точение, нарезание резьбы, размерная обработка отверстий и др.) серого чугуна, цветных металлов и сплавов и неметалических метериалов
ВК3-М		15,0-15,3		Чистовая и окончательная обработка (точение, рестачивание, нарезание резьбы, развертывание) твердых, легированных и отбеленных чугунов, цементированных закаленных сталей
ВК4		14,9-15,2	89,5	Черновая обработка при неравномерном сечении среза (точение, фрезерование, растачивание, рассверливание, зенкерование)при обработке чугуна, цветных металлов и сплавов, титана и его сплавов
ВК6		14,6-15,0	88,5	Черновая и получистовая обработка (точение, нарезание резьбы резцами, фрезерование, рассверливание, зенкерование отверстий) серого чугуна, цветных металлов и их сплавов
ВК8		14,4-14,8	87,5	Черновая обработка при неравномерном сечении среза и прерывистом резании серого чугуна, цветных металлов и их сплавов, коррозионно-стойких, высокопрочных и жаропрочных сталей и сплавов, титановых сплавов (точение, строгание, фрезерование, сверление, зенкерование)
Т30К4		9,5-9,8	92,0	Чистовая обработка незаколенных и закаленных углеродистых сталей (точение, нарезание резьбы, развертывание)
Т15К6		11,1-11,6	90,0	Получистовое точение (непрерывное резание), чистовое точение (прерывистое резание), нарезание резьбы резцами и вращающимися головками, получистовое и чистовое фрезерование сплошных поверхностей, растачивание, чистовое зенкерование, развертывание при обработке углеродистых и легированных сталей
Т14К8		11,2-11,6	89,5	ТО же, что для сплава Т15К6, а также черновая обработка при неравномерном сечении и непрерывном резании
Т5К10		12,4-13,1	88,5	Черновое точение и фрезерование при неравномерном сечении и прерывистом резании, фасонное точение, отрезка резцами, чистовое строгание и другие виды обработки углеродистых и легированных сталей, преимущественно в виде поковок, штамповок и отливок по корке и окалине
Т5К12		13,1-13,5	87,0	Тяжелое черновое точение при неравномерном сечении стальных поковок, штамповок и отливок по корке с раковонами при наличии песка, шлака и др.; все виды строгания, сверления углеродистых и легированных сталей

 

Термическая обработка

Теоретические основы ТО.

А.Общие сведения.

Термической обработкой называется совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения твердых металлических сплавов, с целью получения заданных свойств за счет изменения внутреннего строения и структуры.

ТО- термическая обработка.

Так как основными факторами любого вида ТО является температура и время, то режим ТО обычно представляется графиком в координатах t – τ, где t – температура; τ – время.

Угол наклона характеризует скорость нагрева или охлаждения. Постоянная скорость нагрева или охлаждения изображается на графике прямой линией с определенным углом наклона. В результате ТО в сплавах происходят структурные изменения. После ТО металлические сплавы могут находиться в равновесном(стабильном) и неравновесности(метастабильном)

Б. Виды ТО стали

СТО – собственно-термическая обработка (предусматривает только температурное воздействие на металл).

ТМО- термомеханическая обработка стали(предусматривает изменение структуры металла за счет как термического, так и деформационного воздействия).

ХТО- химико-термическая обработка стали (в результате взаимодействия с окружающей средой при нагреве меняется состав поверхностного слоя металла и происходит его насыщение различными химическими элементами).

СТО

Включает: отжиг, нормализацию, закалку, отпуск и старение.

А.Отжиг.

Состоит в нагреве до определенной температуры с последующей выдержкой и медленным охлаждением в печи для получения равновесной, менее твердой структуры, свободной от остаточных напряжений.

Отжиг I рода: не связан с фазовыми превращениями в твердом состоянии. В зависимости от назначения различают следующие виды отжига Iрода: диффузионный, рекристаллизационный и отжиг для снятия внутренних напряжений.

Диффузионный отжиг, или гомогенизация, является разновидностью отжига, применяемого с целью устранения в легированной стали (как и в других сплавах) дендритной ликвации.

При диффузионном отжиге с целью интенсификации диффузионных процессов сталь нагревается до 1000—1100 °С и подвергается длительной выдержке (18—24 ч). Для устранения крупнозернистости после гомогенизации производится обыкновенный отжиг, или нормализация.

Рекристаллизационный отжиг. Этот вид отжига производится с целью устранения наклепа холодного деформированного металла. Напомним, что наклепанный металл очень тверд и хрупок, его кристаллическая решетка вследствие высокой плотности дислокаций и наличия большого числа других дефектов (вакансий, перемещенных в междоузлия атомов), а также из-за искажений и больших внутренних напряжений находится в неравновесном состоянии, обладая большим запасом избыточной свободной энергии. В сильно наклепанном металле из-за слияния дислокаций в местах их скопления наблюдаются опасные дефекты — зародыши трещин.

Следовательно, в ряде случаев наклеп приходится устранять. Для этого требуется нагрев, стимулирующий диффузионные процессы. Наклеп можно устранить, применяя уже рассмотренный обыкновенный отжиг. Однако рекристаллизационный отжиг из-за значительно более низкой температуры и намного меньшей продолжительности его проведения при практически одинаковых результатах более предпочтителен.

Температура нагрева при этом виде отжига выбирается на 150—250 °С выше температуры рекристаллизации (Г_р) обрабатываемого сплава. Это наименьшая температура, необходимая для протекания в наклепанном металле процессов, возвращающих ему исходные (до деформации) значения характеристик механических и других свойств.

Рекристаллизационный отжиг углеродистой стали производится при температуре нагрева в пределах 600—700 °С.

Нормализация. Особенностями режима этого вида термообработки являются температура нагрева и охлаждение на спокойном воздухе. Эти особенности обусловлены специфическими целями нормализации. Применительно к доэвтектоидным сталям, особенно низкоуглеродистым (0,05—0,25% С), нормализация за более короткое время и при большей простоте режима охлаждения позволяет получить те же результаты, что и при отжиге, т. е. весьма эффективное измельчение зерна у литых и кованых заготовок.

Так как охлаждение на воздухе обеспечивает более высокую степень переохлаждения аустенита, чем при отжиге, то продукты его распада оказываются более дисперсными. Вследствие этого нормализацией можно получить более благоприятную мелкозернистую структуру стали, обладающую повышенными прочностными свойствами.

В ряде случаев, когда от материала изделия не требуется повышенных прочностных свойств, нормализация заменяет закалку. Особенно это касается деталей из низкоуглеродистой стали, для которых применение закалки исключается из-за очень высокой критической скорости закалки.

При нормализации заэвтектоидных сталей из-за ускоренного выделения из аустенита избыточного (вторичного) цементита нежелательная цементитная сетка вокруг перлитных зерен не образуется. В связи с этим одной из целей нормализации является разрушение упомянутой сетки у заэвтектоидных сталей.

Закалка. Исторически сложившееся понятие «закалка» предполагает такую термообработку, при которой сталь приобретает неравновесную структуру, что прежде всего выражается в повышении твердости стали. В связи с этим к закалке можно отнести термообработку на сорбит, тростит, бейнит и мартенсит (самостоятельная работа студента). Степень неравновесности продуктов закалки с увеличением скорости охлаждения повышается и возрастает от сорбита к мартенситу.

Закалку на мартенсит принято считать истинной закалкой. Важнейшим преимуществом истинной закалки является возможность получения из мартенсита за счет последующего отпуска продуктов с такими ценными комплексами свойств, которые другими видами термообработки получить невозможно.

Критическая скорость закалки имеет очень важное значение. От нее зависит такое технологическое свойство стали, как прокаливаемость, т. е. способность закаливаться на определенную глубину.

Таким образом, введением в сталь углерода и легирующих элементов можно повысить прокаливаемость.

Прокаливаемость принято оценивать с помощью специальных цилиндрических образцов по глубине залегания в них полумартенситного слоя при охлаждении торца нагретого образца струей холодной воды.

Поскольку изменение скорости охлаждения от поверхности в глубь детали зависит от температуры и рода охлаждающей среды, то при оценке прокаливаемости следует учитывать и эти факторы.

Одной из целей легирования конструкционных сталей является уменьшение критической скорости закалки и получение сквозной прокаливаемости изготовленных из них деталей при закалке не только в воде, но и в более структурно-фазового состава. Интенсивность и результат этих превращений зависят от температуры отпуска.

В первую группу входят режущий и мерительный инструменты, а также штампы для холодной штамповки. От их материала требуются высокая твердость (свыше 58 HRC) и хотя бы небольшой запас вязкости.

Вторую группу составляют пружины, рессоры и другие изделия, от материала которых требуется сочетание высокого предела упругости с удовлетворительной вязкостью.

Третья группа изделий включает большинство деталей машин, испытывающих статические и особенно динамические или циклические нагрузки. При длительной эксплуатации изделий от их материала требуется сочетание удовлетворительных прочностных свойств с максимальными показателями вязкости.

Способы закалки стили. Выбор способа охлаждения нагретой под закалку стальной детали зависит от ее формы и размеров и химического состава стали.

Чем сложнее форма и больше сечение детали, тем выше напряжения, возникающие при закалке, и больше опасность образования трещин. Чем больше содержание углерода в стали, тем большие объемные изменения протекают при превращении, тем больше опасность деформации и трещин, тем тщательнее должен быть выбор способа охлаждения при закалке.

Идеальная кривая охлаждения должна характеризоваться максимальной скоростью в начале охлаждения при прохождении интервала наименьшей устойчивости аустенита и минимальной скоростью в конце охлаждения при мартенситном превращении

Наиболее простой способ закалки — это закалка в одном охладителе, при котором нагретая деталь погружается в охлаждающую жидкость и остается там до полного охлаждения. Недостатком этого способа является возникновение значительных внутренних напряжений. Для углеродистых сталей сечением более 5 мм закалочной средой является вода, для деталей меньших размеров и легированных сталей — масло.

Для уменьшения внутренних напряжений применяется закалка в двух средах, при которой деталь сначала охлаждают в воде до 300—400 °С, а затем для окончательного охлаждения переносит в масло. Недостатком этого способа является трудность регулирования выдержки деталей в нерпой охлаждающей жидкости.

Точное регулирование времени выдержки детали в первой охлаждающей жидкости достигается при ступенчатой закалке. При этом способе деталь быстро охлаждается погружением в соляную ванну с температурой, немного превышающей (на 30-50⁰) температуру мартенситного превращения данной стали выдерживается при этой температуре до достижения одинаковой температуры по всему сечению, после чего охлаждается на воздухе. Мартенситное превращение происходит при медленном охлаждении на воздухе, что резко снижает внутренние напряжения и возможность коробления.

на ферритно-цементитную смесь, что обусловливает уменьшение прочностных свойств стали и повышение ее вязкости.

Таким образом, при нагреве и выдержке создаются условия для протекания диффузионных процессов в пересыщенной углеродом ОЦК решетке мартенсита, превратившейся в тетрагональную.

Низкотемпературный (низкий) отпуск производится при 150—180 °С, а для легированных сталей — до 250 °С. В этом случае при низкой интенсивности диффузионных процессов в мартенсите происходит только начальная стадия к его переходу в равновесное состояние.

При низком отпуске мартенсит лишь частично освобождается от пересыщающих его решетку атомов углерода. Поэтому основу мартенсита

 

 

Список литературы

1)Данные взяты с сайта http://infomanagement.ru/lekciya/Instrumentalnoe_khozyaistvo_predpriyatiya

2)Данные взяты с сайта http://www.4ne.ru/stati/derevoobrabatyvayushhie-stanki/frezernye-stanki/podgotovka-rezhushhego-instrumenta.html

3)Данные взяты с сайта http://knowledge.allbest.ru/manufacture/d-3c0a65625b2ad78b5d43a88521206c27.html

4)Данные взяты с сайта http://knowledge.allbest.ru/manufacture/d-3c0a65635a2bd68a4d43b89421316d27.html

⇐ Предыдущая123

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: