Основные вредные примеси - это сера и фосфор. Так же к вредным примесям относятся газы (азот, кислород, водород).
Сера - вредная примесь - попадает в сталь главным образом с исход- ным сырьём - чугуном. сера нерастворима в железе, она образует с ним соединение FeS - сульфид железа. при взаимодействием с железом образу- ется эвтектика (Fe + FeS) с температурой плавения 9880 С. Поэтому при нагреве стальных заготовок для пластической деормации выше 9000 С ста- ль становится хрупкой. При горячей пластической деформации заготовка
Разрушается. Это явление называется красноломкостью. Одним из способов
Уменьшения влияния серы является введение марганца. Соединение Mns
плавится при 16200 С, эти включения пластичны и не вызывают краснолом- кости.
Содержание серы в сталях допускается не более 0.06%.
Фосфор попадает в сталь главным образом также с исходным чугуном,
используемым также для выплавки стали. До 1.2% фосфор растворяется в
Феррите, уменьшая его пластичность. Фосфор обладает большой склоннос-
Тью к ликвации, поэтому даже при незначительном среднем количестве
Фосфора в отливке всегда могут образоваться участки, богатые фосфором.
Расположенный вблизи границ фосфор повышает температуру перехода в
хрупкое состояние (хладноломкость). Поэтому фосфор, как и сера, явля- ется вредной примесью, содержание его в углеродистой стали допускается до 0.050%.
Скрытые примеси:
Так называют присутствующие в стали газы - азот, кислород, водород - ввиду сложности определения их количества. Газы попадают в сталь при её выплавки. В твёрдой стали они могут присутствовать, либо растворяясь в феррите, либо образуя химическое соединение (нитриды, оксиды). Газы могут находиться и в свободном состоянии в различных несплошностях.
|
|
Даже в очень малых количествах азот, кислород и водород сильно ухудшают пластические свойства стали. Содержание их в стали допускается
10-2 - 10-4 %. В результате вакуумирования стали их содержание уменьшает- ся, свойства улучшаются.
Углеродистые инструментальные стали бывают двух видов: качественные
И высококачественные.
Качественные углеродистые инструментальные стали маркируют буквой
“ У “ (углеродистая); следующая за ней цифра (У7, У8, У10 и т.д) пока- зывает среднее содержание углерода в десятых долях процента.
Высококкачественные стали дополнительно маркируются буквой “ А “ в конце (У10А).
Инструментальные углеродистые стали:
Обладают высокой твёрдостью (60-65 HRC), прочностью и износостой- костью и применяются для изготовления различного инструмента.
Углеродистые инструментальные стали У8 (У8А), У10 (У10А), У11 (У11А),
У12 (У12А) и У13 (У13А) вследствие малой устойчивости переохлажденного
Аустенита имеют небольшую прокаливоемость, и поэтому эти стали приме- няют для инструментов небольших размеров.
Для режущего инстумента (фрезы, зенкеры, свёрла, спиральные пилы, ша- беры, ножовки ручные, напильники, бритвы, острый хирургический инстру- мент и т.д) обычно применяют заэвтектоидные стали (У10, У11, У12 и У13),
У которых после термической обработки структура - мартенсит и карбиды.
Деревообрабатывающий инструмент, зубила, кернеры, бородки, отвёртки,
Топоры изготовляют из сталей У7 и У8, имеющих после термической обра- ботки трооститную структуру.
|
|
Углеродистые стали в исходном (отожжённом) состоянии имеют струк- туру зернистого перлита, низкую твердость (HB 170-180) и хорошо обраба-
тываются резанием. Температура закалки углеродистых инструментальных сталей У10-У13 должна быть 760-780 0 С, т.е несколько выше Ас1, но ниже
Аст для того, чтобы в результате закалки стали получали мартенситную структуру и сохраняли мелкое зерно и нерастворбнные частицы вторичного
Цементита. Закалку проводят в воде или водных растворах солей. Мелкий инструмент из сталей У10-У12 для уиеньшения деформаций охлаждают в го-
Рячих средах (ступенчатая закалка).
Отпуск проводят при 150-1700 С для сохранения высокой твёрдости
(62-63 HRC).
Сталь У7 закаливают с нагревом выше точки Ас3 (800-8200 С) и под- вергают отпуску при 275-325 0 С (48-58 HRC).
Углеродистые стали можно использовать в качестве режущето инстру- мента только для резанья материалов с малой скоростью, так как их высо-
кая твёрдость сильно снижается при нагреве выше 190-200 0 С.
Диаграмма состояния железо-карбид железа.
Стали, содержащие от 0,8 до 2.14 % С, называют заэвтектоидными.
В начале нагревания заэвтектоидный сплав имеет структуру перлита и
Вторичного цементита.
При повышении температуры до 7270 С сплав просто нагревается. В т.1 происходит эвтектоидное превращение, перлит превращается в аустенит. От точки 1 до точки 2 сплавы имеют структуру аустенит + вторичный цемен- тит. По мере приближения к точки 2 концентрация углерода в аустените увеличивается согласно линии SE.
|
|
При температурах, соответствующих линии SE (т.2), аустенит оказывается насыщенным углеродом, и при повышении температуры сплав имеет струк- туру только аустенита. До точки 3 в сплаве не происходит никаких измене- ний, просто увиличивается температура.
При повышении температуры в точки 3 твёрдый аустенит начинает плави- ться. Структура становится жидкость+аустенит. До точки 4 сплав продол- жает плавиться.
В точке 4 под влиянием высокой температуры весь аустенит расплавля- ется. Структура становится - жидкость.
3. При нагреве выше температуры 7270 С число зародышей всегда достато- чно велико и начальное зарно аустенита мелкое. Чем выше скорость нагре- ва, тем меньше зерно аустенита, так как скорость образования зародышей выше, чем скорость их роста.