3.1. Изучить теоретический раздел настоящей практической работы.
3.2. Выбрать вариант индивидуального задания по таблице 1.
Таблица 1. – Варианты индивидуального задания
| № вар. | |||||||||||||||
| Балл карб. неоднор. | |||||||||||||||
| Вторичная твердось HRC |
3.3. Зарисовать в квадрате 40х40 мм карбидную неоднородность стали Р6М5 с баллами, выбранными по индивидуальному заданию по шкале ГОСТ 19265-73 (шкала 2).
3.4. Произвести расчет механических свойств (предел прочности при изгибе σи и число циклов до разрушения N) по формулам (1, 2).
3.5. Построить графики влияния балла карбидной неоднородности на механические свойства.
3.6. Произвести расчет стойкости режущего инструмента при точении и фрезеровании с использованием уравнений (3, 4).
3.7. Построить графики влияния балла карбидной неоднородности и вторичной твердости на стойкость режущего инструмента из быстрорежущей стали.
3.8. Сделать выводы по работе.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
4.1. Наименование работы.
4.2. Цель работы.
4.3. Схема карбидной неоднородности стали Р6М5 с баллами, выбранными по индивидуальному заданию.
4.4. Расчет механических свойств (предел прочности при изгибе σи и число циклов до разрушения N) по формулам (1,2).
4.5. Графики влияния балла карбидной неоднородности на предел прочности при изгибе σи и число циклов до разрушения N.
4.6. Расчет стойкости режущего инструмента при точении и фрезеровании с использованием уравнений (3,4).
4.7. Графики влияния балла карбидной неоднородности и вторичной твердости на стойкость режущего инструмента из быстрорежущей стали.
4.8. Выводы по работе.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
5.1. Расшифруйте марки быстрорежущих сталей: Р6М5К5, Р12Ф3, Р12МФ5-Ш.
5.2. Какова теплостойкость быстрорежущих сталей?
5.3. Что такое карбиды и какими свойствами они обладают?
5.4. Как влияет карбидная неоднородность на механические и технологические свойства инструмента из быстрорежущей стали?
5.5. Какую форму имеет карбидная неоднородность в обычном слитке после дуговой выплавки?
5.6. Какими методами можно разрушить карбидную сетку?
5.7. Какие компоненты повышают, а какие понижают размер карбидных частиц в быстрорежущих сталях?
5.8. В каком металле (литом, деформированном, порошковом) определяется карбидная неоднородность по шкале ГОСТ 19265-73?
5.9. Какая термическая обработка применяется для улучшения режущих свойств инструмента из быстрорежущих сталей?
5.10. Назовите режимы упрочняющей термообработки быстрорежущей стали.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Геллер Ю.А. Инструментальные стали./ Ю.А. Геллер. – М.: Металлургия, 1983. –С. 191-201, 322-393.
2. Лахтин Ю.М. Материаловедение. / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. - М.: Машиностроение, 1991. - 487 с.
3. Пахолюк А.П. Основи матеріалознавства i конструкцiйнi матерiали /А.П. Пахолюк, О.А. Пахолюк. – Львiв: видавництво “Свiт”, 2005. – 172с.
4. Гуляев А.П. Металловедение / А.П.Гуляев. – М.: Металлургия, 1986. – 851с.
5. Материаловедение / Под ред. Б.Н.Арзамасова. – М.: Машиностроение, 1986. – 611с.
6. Технология конструкционных материалов/ Под ред. А.М.Дальского. – М.: Машиностроение 1999. – 764с.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)
Таблица А1 – Механические свойства углеродистых сталей (ГОСТ 1435-99)
| Марка стали | Свойства после отжига | Свойства после закалки и отпуска | |||
| НВ, МПа | σв, Мпа | δ,% | НRC | σизг, Мпа | |
| У7, У7А | 57-59 | ||||
| У8, У8А | 57-59 | ||||
| У9, У9А | 58-59 | ||||
| У10, У10А | 58-59 | ||||
| У11, У11А | - | 58-59 | |||
| У12, У12А | 600-700 | 58-59 | |||
| У13, У13А | - | 58-59 |
Таблица А2 – Применение углеродистых сталей
| Марка материала | Применение |
| У7, У7А | Деревообрабатывающий инструмент: топоров, стамесок, долот. Пневматические инструменты небольших размеров: зубила, бойки. Кузнечные штампы. Слесарно-монтажный инструмент: молотки, кувалды, отвертки, комбинированные плоскогубцы, боковые кусачки. |
| У8, У8А, У8Г, У8ГА, У9, У9А | Инструмент, работающий в условиях, не вызывающих перегрева режущей кромки. Деревообрабатывающий инструмент: фрезы, зенковки, топоры, стамески, долота, пилы продольные и дисковые. Слесарно-монтажный инструмент: кернеры, отвертки, комбинированные плоскогубцы, острогубцы, боковые кусачки. Накатные ролики и калибры простой формы. |
| У10А, У10А | Столярные пилы, ручные ножовки, слесарные шаберы, напильники, накатные ролики, штампы для холодной штамповки. |
| У11, У11А | Деревообрабатывающий инструмент: пилы ручные и машинные, поперечные и столярные, сверла спиральные. Штампы холодной штамповки (вытяжные, высадочные, обрезные и вырубные) небольших размеров и без резких переходов по сечению. Калибры простой формы и пониженным классом точности, накатные ролики, напильники. |
Окончание таблицы А2
| У12, У12А | Метчики ручные, напильники, шаберы слесарные. Штампы для холодной штамповки обрезные и вырубные небольших размеров и без переходов по сечению, холодновысадочные пуансоны и штемпели мелких размеров, калибры простой формы и пониженных классов точности. |
| У13, У13А | Инструменты с повышенной износостойкостью при умеренных и значительных удельных давлениях (без разогрева режущей кромки); напильники, бритвенные лезвия и ножи, острые хирургические инструменты, шаберы, гравировальные инструменты. |
Таблица А3 – Механические свойства некоторых
инструментальных легированных сталей (ГОСТ 5950-2000)
| Марка стали | Твердость после отжига НВ | Твердость НRC после | Температура отпуска, 0С | |
| закалки | отпуска | |||
| 9Х | 179-217 | 62-64 | 59-60 | 160-200 |
| 9ХС | 197-241 | 62-65 | 63-64 | 160-200 |
| ХВГ | 207-255 | 63-65 | 62-63 | 160-200 |
| ХГ | 197-241 | 62-65 | 61-64 | 150-200 |
| ХВСГ | 196-241 | 62-65 | 63-64 | 200-300 |
| 11Х | 179-217 | 62-65 | 60-64 | 160-200 |
| 13Х | 187-241 | 62-65 | 60-64 | 160-200 |
| Х12 | 207-255 | 62-65 | 60-63 | 160-200 |
| Х12М | 207-255 | 62-64 | 62-63 | 160-200 |
| Х12Ф1 | 207-255 | 62-63 | 59-62 | 160-200 |
| 5ХГМ | 197-241 | 53-58 | 40-46 | 500-600 |
| 5ХНСВ | 207-255 | 55-59 | 35-41 | 500-600 |
| 4Х5В2ФС | 180-229 | 52-54 | 52-51 | 500-600 |
| 4Х3В2М2Ф2 | 207-269 | 42-46 | 500-600 | |
| 3Х2В8Ф | 207-255 | 49-52 | 40-45 | 500-600 |
| 7Х3 | 229-187 | 54-56 | 44-46 | 500-600 |
| 5ХНМ | 200-240 | 52-58 | 33-37 | 580-610 |
| 4ХВ2С | 220-230 | 53-55 | 39-40 | 580-600 |
| 3Х3М3Ф | 210-229 | 50-53 | 45-49 | 500-550 |
| 3Х2Н2МФ | 44-46 | 36-39 | 530-620 2-х кратн. |
Окончание таблицы А3
| 4ХМФС | 239-241 | 54-56 | 40-42 | 580-600 |
| 5ХВ2С | 225-229 | 56-60 | 54-59 | 200-250 |
| 6ХВГ | 215-217 | 56-58 | 49-51 | 380-400 |
| 7Х3 | 62-64 | 40-44 | 480-500 | |
| 7ХГ2ВМФ | 250-255 | 63-65 | 58-59 | 180-200 |
| 8Х3 | 62-64 | 44-48 | 480-550 | |
| Х6ВФ | 239-241 | 61-64 | 57-59 | 180-200 |
| ХВ4Ф | 255-260 | 65-66 | 63-65 | 180-200 |
Таблица А4 – Применение инструментальной легированной стали
| Марка материала | Применение |
| 9ХС, ХВГ | Инструменты относительно больших размеров, работающие в тяжелых условиях, резьбонарезные инструменты (круглые плашки с мелким шагом) |
| ХВСГ | Инструменты типа протяжек, длинные метчики |
| ХГ | Мерительный инструмент, штампы для холодной деформации |
| 11Х, 13Х | Ленточные пилы, ножовочные полотна |
| Х12, Х12М, Х12Ф1, Х6ВФ | Инструменты, деформирующие металл в холодном состоянии: накатные плашки, ролики, фильеры (волоки) для волочения |
| ХНМ, 5ХГМ, 5ХНСВ | Инструмент, деформирующий металл в горячем состоянии: молотовые штампы |
| 4Х5В2ФС, 4Х3В2М2Ф2 | Инструмент, деформирующий металл в горячем состоянии: штампы горизонтально-ковочных машин и ударный инструмент |
| 3Х2В8Ф | Штампы, работающие при больших удельных давлениях и высоких температурах, а также прессовый инструмент и детали пресс-форм для литья под давлением |
| 7Х3 | Матрицы пуансоны для горячей обработки металлов давлением |
| 5ХНМ | Матрицы для холодного деформирования |
| 4ХВ2С | Для инструментов ударного деформирования в холодном состоянии (зубила, обжимки, вырубные и отрезные штампы) |
Окончание таблицы А4
| 3Х3М3Ф | Для инструмента горячего деформирования, пресс-форм для литья под давлением медных сплавов |
| 3Х2Н2МФ | Детали прессового инструмента, пресс –штампы |
| 4ХМФС | Молотовые штампы для деформации легированных конструкционных сталей, прессового инструмента для обработки алюминиевых сплавов |
| 5ХВ2С | Ножи для холодной резки металла, резьбонакатные плашки, пуансоны и обжимные матрицы при холодной обработке давлением |
| 6ХВГ | Пуансоны для холодной прошивки, мелкие штампы для горячей штамповки |
| 7Х3 | Инструмент для горячей высадки заготовок из углеродистых и низколегированных сталей, матрицы, пуансоны |
| 7ХГ2ВМФ | Штампы для холодного деформирования цветных сплавов и малопрочных конструкционных сталей |
| 8Х3 | Инструменты для горячей высадки, деталей штампов для горячего прессования и выдавливания |
| Х6ВФ | Ролики, плашки, ручные ножовочные полотна, матрицы, пуансоны для холодного деформирования |
| ХВ4Ф | Резцы и фрезы при обработке с небольшими скоростями резания металлов, прошивные пуансоны |
Таблица А5 – Механические свойства некоторых быстрорежущих сталей (ГОСТ 19265-73)
| Марка стали | В отожженном состоянии | После закалки и отпуска (3-х кратного) твердость НRC | ||
| σ0,2, Мпа | δ, % | НВ | ||
| Р6М5 | 600-659 | 6-8 | 65-66 | |
| Р6М3 | 590-650 | 7-8 | 63-65 | |
| Р12Ф3 | 560-580 | 9-10 | 65-66 |
Окончание таблицы А5
| Р8М3К6С | 600-640 | 4-5 | 68-70 | |
| Р12Ф4К5 | 580-600 | 8-9 | 66-67 | |
| Р12М3Ф2К8 | ||||
| Р9М4К8 | 66-67 |
Таблица А6 – Применение быстрорежущих сталей
| Марка материала | Применение |
| Р6М5, Р8М3К6С, Р12Ф3 | Для изготовления всех типов режущих инструментов, работающих при больших скоростях резания: сверла, резцы, фрезы. |
| Р12Ф4К5 | Для резания жаропрочных нержавеющих сталей |
| Р6М3 | Для изготовления сверл для обработки металла с НВ до 260 |
| Р12М3Ф2К8 | Для изготовления резьбовых и червячных фрез для резания труднообрабатываемых сплавов |
| Р9М4К8 | Зубо-фрезерный инструмент, фрезы, фасонные резцы, зенкеры, метчики для обработки высокопрочных и жаропрочных сталей. |
Таблица А7 – Применение твердых сплавов
| Марка материала | Применение |
| ВК1, ВК3-М, ВК3 | Для обработки чугуна, цветных металлов и неметаллических материалов. |
| ВК4, ВК6, ВК6-М | Для чернового точения, фрезерования, рассверливания, зенкерования при обработке чугуна, жаропрочных сплавов, цветных металлов и неметаллических материалов. |
| ВК8 | Для чернового точения и других видов черновой обработки чугуна, жаропрочных сплавов и цветных металлов. Для изготовления волок. |
| Т5К10, Т15К6 | Для чернового точения, фрезерования и строгания сталей. |
| Т30К4 | Для чистового точения, фрезерования и строгания сталей. |
Окончание таблицы А7
| ТТ20К9 | Для прерывистого резания (фрезерования) |
| ТТ7К12, ТТ10К8-Б | Для черновой и чистовой обработки труднообрабатываемых материалов, жаропрочных сплавов и сталей. |
| ТН-20,ТН-25, ТН-30, КНТ-16,КТС-1, КТС-2 | Для получистового и чистового точения и фрезерования сталей и цветных металлов |
Таблица А8 - Физические и механические свойства некоторых композиционных материалов
| Материал | Плотность r, г / см3 | Твердость HV, ГПа |
| Композит 01 (Эльбор-Р) | 3,4 | |
| Композит 03 (Петбор) | 3,48 | |
| Композит 10 (Гексанит-Р) | 3,4 | 30,5 |
Таблица А9 – Применение и состав синтетических поликристаллических материалов (композитов)
| Марка материала | Состав | Применение |
| Композит 01 (Эльбор-Р) | 98% кубического нитрида бора (BN) | Чистовая обработка закаленных сталей и чугунов |
| Композит 03 (Петбор) | Кубический нитрид бора (BN)+ керамическая связка | Обработка (непрерывная и прерывистая) закаленных сталей, отбеленных и серых перлитных чугунов, высокотвердых наплавленных материалов |
| Композит 10 (Гексанит-Р) | 40-60% кубического нитрида бора + вюрцтитный нитрид бора | Непрерывное и прерывистое резание термообработанных сталей, чугунов, твердых сплавов с содержанием Со >15%, наплавленных и напыленных покрытий. |
Таблица А10 - Механические свойства керамики
| Марка | Группа | Твердость | sи, МПа |
| ЦМ-332 | Оксидная | HRA 90 | 300-400 |
| В3 | Оксидно-карбидная | HRA 92-94 | 450-750 |
| ВОК-60 | Оксидно-карбидная | HRA 92-94 | 600-750 |
| ВОК-63 | Оксидно-карбидная | HRA 92-93 | 650-750 |
| Силинит-Р | Оксидно-нитридная | HV 32 ГПа | 500-700 |
Таблица А11 – Применение минералокерамических материалов
| Марка материала | Применение |
| ЦМ-332 | Чистовое обтачивание чугуна, стали, неметаллических материалов и цветных металлов с большими скоростями и ограниченным числом перерывов в работе |
| ВШ | Чистовое точение углеродистых и малолегированных сталей, а также чугунов с твердостью НВ≤260. Прерывистое точение керамики марки ВШ дает неудовлетворительные результаты. |
| ВЗ | Прерывистое точение |
| ВОК-60, ВОК-63 | Фрезерование закаленной стали и высокопрочных чугунов. |
| Силинит-Р | Чистовое точение сталей, чугуна, алюминиевых сплавов и титана. |
| ТаблицаА12-Характеристики инструментальных материалов | Теплостойкосто (красностойкость), о С. | До 700 | 800…1000 | |||
| Предел прочности при сжатии sсж, МПа | До 4000 | »5900 | »3000 »5600 | »6500 | »2000 | |
| Предел прочности при изгибе sи, МПа | До 4000 | »1800 | »950 »980 | »1000 | »300 | |
| Твердость HRA, не менее | До 80 | 87...92 | До 94 »95,3 | - | - | |
| Плотность r, г / см3 | 7,9…8,75 | 11,1…14,8 | 3,6…4,0 4,4…4,7 | 3,45 | 3,48…3,56 | |
| Материал | Быстрорежущая сталь | Твердые сплавы | Минерало керамика: оксидная смешанная (керметы) | Кубический нитрид бора | Алмазы искусственные |
Таблица А13 – Химический состав некоторых инструментальных сталей (по массе)
| № | Сталь | Массовая доля элементов, % | ||||||
| С | Si | Cr | W | Mo | V | Др. | ||
| 5ХНМ | 0,5-0,6 | - | 0,5-0,8 | - | 0,1-0,3 | - | 1,4-1,8 Ni | |
| 5ХНВ | 0,5-0,6 | - | 0,5-0,8 | 0,4-0,7 | - | - | 1,4-1,8 Ni | |
| 9ХФ | 0,8-0,9 | 0,15-0,35 | 0,4-0,7 | - | - | - | 0,3-0,6 Mn | |
| 7Х3 | 0,6-0,75 | 0,15-0,35 | 3,2-3,8 | - | - | - | 0,15-0,4 Mn | |
| 4Х5В2ФС | 0,3-0,4 | 0,8-1,2 | 4,5-5,5 | 1,6-2,2 | - | 0,6-0,9 | - | |
| 6. | ХВСГ | 0,95-1,05 | 0,65-1,0 | 0,6-1,0 | 0,7-1,0 | 0,05-0,15 | 0,6-0,9Mn | |
| 7. | Х | 0,95-1,0 | 0,15-0,35- | 1,3-1,65 | - | - | - | 0,15-0,4 Mn, 0,35 Ni |
| 8. | 6ХС | 0,6-0,7 | 0,6-1,0 | 1,0-1,3 | - | - | - | 0,2-0,4Mn 0,35 Ni |
| 9. | ХВГ | 0,9-1,05 | 0,15-1,3 | 0,5-0,8 | 0,5-0,8 | - | - | 0,8-1,1 Mn, 0,35 Ni |
| 10. | 7НГ2ВМ | 0,7-0,8 | 0,3-0,7 | 1,5-1,8 | 0,9-1,3 | 0,5-0,8 | 0,1-0,25 | 1,8-2,3Mn, 1,4-1.8 Ni |
| 11. | 4ХС | 0,35-0,45 | 1,2-1,6 | 1.3-1,6 | - | - | - | 0,2-0,4 Mn, 0,25 Ni |
| 12. | 11ХФ | 1,05-1,14 | 0,15-0,35 | 0,4-0,7 | - | - | 0,15-0,30 | 0,4-0,7 Mn, 0,25 Ni |
| 13. | 5НГМ | 0,5-0,6 | 0,25-0,65 | 0,6-0,9 | - | - | 0,15-0.3 | 1,2-1,6Mn, 1,4-1,8 Ni |
| 14. | 5ХНСВ | 0,5-0,6 | 0,6-0,9 | 1,3-1,6 | - | - | 0,4-0,7 | 0,3-0,6Mn, 0,8-1,2 Ni |
| 15. | 7ХФ | 0,63-0,73 | 0,15-0,35 | 0,4-0,7 | - | - | 0,15-0,3 | 0,3-0,6 Mn 0,35 Ni |
| Таблица А14 - Применение наиболее потребляемых марок быстрорежущих сталей в Украине | Виды инструментов | Зубо- нарезной | Р6М5; Р6М5-Ш; Р6М5-МП; Р6М5К5; Р6М5К5-Ш; Р6М5К5-МП; Р6М5Ф3; Р6М5Ф3-Ш; | Р6М5К5; Р6М5К5-Ш; Р9М4К8; Р9М4К8-Ш; Р9М4К8-МП | Р9М4К8; Р9М4К8-Ш; Р9М4К8-МП |
| Фрезы дисковые, концевые и др., долбяки, шаверы | Р6М5; Р6М5-Ш; Р6М5К5; Р6М5Ф3; Р6М5Ф3-Ш; Р7М2Ф5; Р7М2Ф5-Ш; Р7М2Ф5-МП | Р6М5К5; Р6М5К5-Ш; Р6М5Ф3; Р6М5Ф3-Ш; Р12М3Ф2К8; Р12М3Ф2К8 | Р6М5К5; Р9М4К8; Р9М4К8-Ш; Р9М4К8-МП; Р12М3Ф2К8 | ||
| Метчики, протяжки, плашки | Р6М5; Р6М5-Ш; Р6М5Ф3; Р6М5Ф3-Ш; Р12МФ5; Р12МФ5-Ш | Р6М5; Р6М5-Ш; Р6М5К5; Р6М5К5-Ш; Р7М2Ф6; Р7М2Ф6-Ш; Р7М2Ф6-МП; Р18-МП | Р6М5К5; Р6М5К5-Ш; Р6М5К5-МП; Р6М5Ф3; Р6М5Ф3-Ш; Р6М5Ф3-МП; Р12М3Ф2К8; Р12М3Ф2К8-Ш | ||
| Сверла, развертки, зенкеры | Р6М5; Р6М5-Ш; Р6М5К5; Р6М5К5-Ш; Р6М5К5-МП; Р6М5Ф3; Р6М5Ф3-Ш; Р6М5Ф3-МП | Р6М5К5; Р6М5К5-Ш; Р6М5К5-МП; Р7М2Ф3К8; Р7М2Ф3К8-Ш; Р7М2Ф3К8-МП; Р9М4К8; | Р6М5К5; Р6М5К5-Ш; Р6М5К5-МП; Р12М3Ф2К8; Р12М3Ф2К8-Ш; Р12М3Ф2К8-МП | ||
| Резцы | Р6М5К5; Р6М5К5-Ш; Р12 М3Ф2К8; Р12М3Ф2К8-Ш; Р12Ф4К5 | Р6М5К5; Р6М5К5-Ш; Р6М5К5-МП; Р12Ф2М3К8; Р12Ф2М3К8-Ш; Р12Ф2М3К8-МП; Р12Ф4К5 | Р6М5К5; Р6М5К5-Ш; Р6М5К5-МП; Р12Ф2М3К8; Р12Ф2М3К8-Ш; Р12Ф2М3К8-МП; Р12Ф4К5; Р12Ф4К5-Ш; Р12Ф4К5-МП | ||
| Обрабатываемый материал | Углеродистые, низко- и среднелегированные конструкционные стали с прочностью до 1000 МПа, машиностроительные чугуны | Легированные улучшенные конструкционные стали с прочностью до 1200 МПа и нержавеющие стали | Жаропрочные стали и сплавы, высокопроч- ные конструкционные стали с прочностью до 1500 МПа, нержавеющие стали с аустенитной структурой, титановые сплавы |
Заказ №________________ от «______» 2008г.
Тираж _____________________экз.