Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 [ 53 ] 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65

б..,, МПа

00 -


200 -

200 Ш 60п бв,мпа

Рис. 8.14. Зависимость предела выносливости углеродистых сталей от временного сопротивления разрыву при испытании в различных средах:

/ - на воздухе: 2 - в пресной воде; 3 - в морской воде

предел ВЫНОСЛИВОСТИ цементованных деталей увеличивается в 1,5-2 раза. ППД эффективно также и для деталей, закаленных с нагревом ТВЧ, особенно при обрыве упрочненного слоя у концентратора.

В коррозионных средах сопротивление усталости рассмотренных выше некоррозионно-стойких сталей резко снижается и не зависит от их статической прочности (рис. 8.14). Такие стали применяют с поверхностным покрытием из цинка, кадмия, хрома или никеля. Широко используют также специальные коррозионно-стойкие стали, которые рассмотрены в гл. 14.



Глава 9 МАТЕРИАЛЫ С ОСОБЫМИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ

В этой главе рассмотрены материалы с высокими технологическими свойствами: обрабатываемостью резанием, шгам-пуемостью, свариваемостью и пригод-носгыо к изготовлению высококачественных отливок.

9.1. Стали с улучшенной обрабатываемостью резанием

Обработка резанием - основной способ изготовления большинства деталей машин и приборов. С улучшением обра-батьшаемости стали растет производительность их обработки. Особое значение это имеет для массового производства, где широко применяют автоматические линии.

Обрабатываемость оценивается несколькими показателями, главный из которых - интенсивность изнашивания режущего инструмента. Количественная характеристика этого показателя - максимально допустимая скорость резания, соответствующая определенной величине износа или заданной стойкости инструмента. К дополнительным показателям относятся: чистота поверхности резания, форма стружки и легкость ее отвода.

Обрабатываемость стали зависит от ее механических свойств, теплопроводности, микроструктуры и химического состава.

Связь между обрабатываемостью и механическими свойствами неоднозначная. Допустимая скорость резания снижается с увеличением твердости и прочности стали, поскольку увеличиваются усилия резания и температура нагрева инструмента, вызывающая разупрочнение его режущей кромки и снижение стойкости. Между тем обработка слиш-

ком пластичных сталей затруднена вследствие образования сплошной труд-ноломающейся стружки, которая, непрерывно скользя по передней поверхности инструмента, нагревает и интенсивно изнашивает ее. Кроме того, на режущей кромке инструмента из-за налипания металла возникает нарост, в результате чего поверхность получается шероховатой с задирами.

Особенно плохой обрабатываемостью отличаются аустенитные стали, которые кроме высокой пластичности и вязкости имеют пониженную теплопроводность. Вьщеляющаяся при их обработке теплота концентрируется в зоне резания, снижая стойкость инструмента.

Повышение обрабатываемости резанием достигается технологическими и металлургическими приемами. К технологическим относятся термическая обработка и наклеп. Заготовки среднеуглеродистых сталей подвергают нормализации, так как она формирует наиболее благоприятную, с точки зрения обрабатываемости, структуру, состоящую из феррита и пластинчатого перлита. Нормализацию проводят с высоких температур нагрева для укрупнения зерна, что несколько увеличивает допустимую скорость резания.

Обрабатываемость низкоуглеродистых сталей повышают холодной пластической деформацией, которая, снижая пластичность сталей, способствует получению сыпучей, легкоотделяющейся стружки.

Более эффективны металлургические приемы, предусматривающие введение в конструкционную сталь серы, селена, теллура, кальция, изменяющих состав и количество неметаллических включений; свинца, создающего собственные



металлические включения; фосфора, изменяющего свойства металлической основы.

Эти добавки и образуемые ими включения создают как бы внутреннюю смазку, которая в зоне резания снижает трение между инструментом и стружкой, а также облегчают ее измельчение.

Стали с увеличенным содержанием серы или дополнительно легированные указанными выше элементами относятся к так называемым автоматным сталям. В соответствии с ГОСТ 1414-75 эти стали маркируют буквой А (автоматная), присутствие свинца обозначает буква С, селена-Е, кальция-Ц; двухзначная цифра после букв А, АС или АЦ среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Автоматные сернистые стали All, А12, А20, АЗО, А35, А40Г являются углеродистыми, содержат 0,08-0,30% S и 0,05-0,15% Р. Для того чтобы не проявлялась красноломкость, в них увеличено количество марганца (0,70-1,55%).

Сера образует большое количество сульфидов марганца, вытянутых в направлении прокатки. Сульфиды оказывают смазывающее действие. Кроме того, нарушая сплошность металла, они вместе с фосфором, повышающим хрупкость феррита, облегчают отделение и измельчение стружки. Отсутствие налипания металла на инструмент способствует получению гладкой блестящей поверхности резания. Вместе с тем повышенное количество сфы и фосфора снижает качество стали. Автоматным сернистым сталям свойственна анизотропия механических свойств-пониженные вязкость, пластичность и особенно сопротивление усталости в поперечном направлении прокатки. Это обстоятельство, а также низкая коррозионная стойкость ограничивают их применение для изготовления ответ-

Автоматные стали, содержащие кальций, производят по техническим условиям.

ственных деталей машин. Стали АН, А12, А20 используют для крепежных деталей, а также малонагруженных деталей сложной формы, к которым предъявляются требования высокой точности размеров и чистоты поверхности. Стали АЗО, А40Г предназначены для деталей, испытывающих более высокие напряжения.

Автоматные свинцовосодержащие (0,15-0,35% РЬ) стали подразделяют на углеродистые с повышенным содержанием серы (АС 14, АС40, АС35Г2, АС45Г2) и легированные, среди которых имеются низкоуглеродистые (АС12ХН, АС14ХГН, АС20ХГНМ) и сренеугле-родистые (АСЗОХМ, АС38ХГМ, АС40ХГНМ). По обрабатываемости эти стали заметно превосходят сернистые. Свинец не растворяется в стали и находится в виде дисперсных частиц, которые вместе с сульфидами действуют как энергичные измельчители стружки. Кроме того, от теплоты резания свинец плавится, «выпотевает» - растекается в виде пленки по обрабатываемой поверхности, эффективно снижая трение между инструментом и деталью.

Введение свинца повышает скорость резания на 30-40% без снижения стойкости инструмента и в 2-7 раз увеличивает стойкость инструмента при сохранении принятой скорости резания.

Свинец не ухудшает прочностных свойств, вызывая некоторую анизотропию пластичности и вязкости. Свинцовосодержащие стали широко применяют на автозаводах для изготовления многих деталей двигателя.

Автоматные селеносодержащие стали подразделяют на углеродистые (А35Е, А45Е) и хромистую (А40ХЕ). Они содержат 0,04-0,10% Se и 0,06-0.12% S. Повышение обрабатываемости связано с образованием селенидов и сульфоселе-нидов. Они обволакивают твердые оксидные включения и, тем самым, устраняют их истирающее действие. Кроме того, селениды сохраняют глобулярную форму после обработки давлением, по-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 [ 53 ] 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65