Раздел 6. Инструментальные стали и сплавы.
Методические указания.
При изучении данной темы необходимо обратить внимание на следующее:
- вид и область применения инструментов в зависимости от марки применяемого инструментального материала;
- условия обработки в зависимости от теплостойкости материала.
Инструментальные углеродистые стали обладают малой теплостойкостью, поэтому их можно использовать только для обработки конструкционных материалов с низкой твердостью на малых скоростях резания.
Низколегированныеинструментальные стали обладают более высокой теплостойкостью по сравнению с углеродистыми. Их применяют при обработке легкообрабатываемых сплавов.
Высоколегированные инструментальные стали имеют высокую теплостойкость. Из них изготавливают высокопроизводительный режущий инструмент для обработки высокопрочных сталей и других труднообрабатываемых материалов.
Твердые сплавы –это материалы на основе высокотвердых и тугоплавких карбидов вольфрама, титана и тантала. Обладают еще более высокой теплостойкостью, чем быстрорежущие стали, но в отличие от высоколегированных работают без охлаждения.
Задания по контрольной работе
При выполнении контрольной работы по индивидуальному заданию студент должен ответить на следующие вопросы.
- Химический состав материала, его физико-механические и эксплуатационные свойства.
- Область применения материала в теплотехнике.
- Условия работы одной детали, выбранной по усмотрению студента, изменение ее эксплуатационных характеристик под влиянием испытываемых нагрузок и воздействий.
- Технологические свойства материала детали.
- Способы изготовления и ремонта детали.
Ниже приводится таблица индивидуальных заданий, содержащая 30 вариантов. В связи с ограниченностью доступа к современной нормативной базе маркировка материалов приводится в соответствии с обозначениями в рекомендованной литературе и может отличаться от обозначений, применяемых в настоящее время.
В каждом варианте указаны пять марок конструкционных материалов: сталь, чугун, цветной металл или сплав, пластмасса и резина.
По каждой из марок конструкционных материалов необходимо ответить на указанные выше пять вопросов.
В качестве образца приводится пример выполнения задания по разделу «Стали». Аналогично необходимо выполнить задание по остальным разделам.
Таблица индивидуальных заданий
| № вар. | Раздел | ||||
| I. Сталь | II. Чугун | III. Цветные металлы и сплавы | IV. Пластмасса | V. Резина | |
| СЧ10 | АЛЗ | Э2-300-02 | ИРП-1401 | ||
| СЧ25 | АЛ4 | Э2-330-02 | ИРП-1353 | ||
| 20кп | СЧ16 | АЛ5 | Э8-361-63 | ИРП-1348 | |
| 25ХГНМ | СЧ17 | АЛ6 | Э9-342-73 | ИРП-1338 | |
| 09Г2С | СЧ18 | АЛ8 | У1-301-07 | ИРП-1352 | |
| СЧ20 | АЛ9 | Сп2-342-02 | ИРП-1314-1 | ||
| СЧ21 | АЛ10В | Вх4-080-34 | ИРП-1316 | ||
| СЧЗ0 | АЛ13 | УПМ-0508 | 7-ИРП-1068 | ||
| КЧ35 | АЛ22 | УПМ-0612Л | ИРП-1401 | ||
| КЧ36 | АЛ23 | САН-А | 7-1-42 | ||
| 60С2А | КЧ37 | АЛ25 | АБС-2020 | 7-3827 | |
| 38ХА | КЧ50 | АЛ2 | ПЭНД-КН | 7-4908 | |
| 40Х | ВЧ30 | АЛ28 | ПЭВД | 51-3059 | |
| 40ХН | ВЧ50 | АЛЗ0 | СЭВ | 7-ИРП-1100 | |
| 15Х | ЧХ16М2 | АЛ32 | ПЭНД | 51-3045 | |
| 12ХН | ЧХ28Д2 | АК9 | ПП | 7-ИРП-1402 | |
| 40Х9С2 | ЧХ9Н5 | АК10М2Н | Э2-300-02 | 7-ИРП-1134 | |
| 40Х10С2М | ЧН4Х2 | Л60 | Э2-330-02 | 7-ИРП-1346 | |
| 19ХГН | ЧХ3Т | ЛМцАЖН | Э8-361-63 | 7-ИРП-1347 | |
| 55Х20Г2АН4 | ЧЮ22П | Л70 | Э9-342-73 | 7-ИРП-1348 | |
| АЧС-1 | Л85 | У1-301-07 | 7-ИРП-1315 | ||
| АЧС-5 | Л90 | Сп2-342-02 | 7-ИРП-1357 | ||
| 18ХГТ | СЧЗ0 | Л96 | Вх4-080-34 | ИРП-1401 | |
| 55ПП | КЧ35 | ЛО90-1 | УПМ-0508 | ИРП-1353 | |
| 20Х | ВЧ50 | Л60-1 | УПМ-0612Л | ИРП-1348 | |
| 15ХГНТА | ЧХ16М2 | ЛС59 | САН-А | ИРП-1338 | |
| З0Х | АЧВ-1 | ЛС74 | АБС-2020 | ИРП-1352 | |
| 35Х | АЧВ-2 | ЛМцСКА | ПЭНД-КН | ИРП-1314-1 | |
| 50ХГА | АЧК-1 | БРОЦС5 | ПЭВД | ИРП-1316 | |
| АЧК-2 | ЛЦ14КЗСЗ | СЭВ | 7-ИРП-1068 |
Пример выполнения задания
Вариант 30. Раздел I. Сталь 08.
1. Химический состав материала, его физико-механические и эксплуатационные свойства.
Сталь 08 – низкоуглеродистая нелегированная качественная конструкционная сталь ГОСТ 1050-81.
| Химический состав, % | |||||
| Углерод | Кремний | Марганец | Хром, не более | Сера, не более | Фосфор, не более |
| 0,05-0,12 | 0,17-0,37 | 0,35-0,65 | 0,10 | 0,04 | 0,35 |
| Механические свойства | ||||
| Временное сопротивление σв, МПа | Предел текучести σт , МПа | Относительное удлинение δ5 ,% | Ударная вязкость, анкДж/м2 | Твердость без термической обработки НВ, не более |
| - |
Физические свойства
| Плотность γ, г/см3 | Теплопроводность λ, Вт/(м·ºС) | Коэффициент линейного расширения α·106, 1/ºС |
| 7,83 | 11,6 |
Обычно сталь высокой пластичности применяют для малонагруженных, термически необрабатываемых и нецементуемых деталей, а также для деталей, получаемых методом холодной штамповки.
2. Область применения материала в теплотехнике.
Сталь марки 08 обычно применяют для изготовления корпусов стеклоподъемников и дверных замков, кожухов системы охлаждения, брызговиков двигателя, дверок кабин, крыльев, глушителей, щитков радиатора, панелей капота, корпуса воздушного фильтра, деталей кабин и кузовов, кронштейнов, топливных баков, крышек клапанных механизмов, регулировочных прокладок, маслоотражателей, гаек, шурупов, деталей приспособлений, нестандартного оборудования и др. Из выше перечисленных деталей для дальнейшего рассмотрения выберем топливный бак.
3. Условия работы выбранной детали, изменение ее эксплуатационных характеристик под влиянием испытываемых нагрузок и воздействий.
Топливный бак испытывает различные динамические нагрузки, в основном под действием сил инерции. Также он подвергается коррозионному, эрозионному и абразивному изнашиванию.
Основными дефектами топливных баков являются пробоины или сквозная коррозия стенок, разрушение сварного шва в месте приварки наливной трубы, вмятины стенок и наливной трубы, нарушение соединения перегородок со стенкой, нарушение герметичности в местах сварки и пайки, повреждение резьбы.
4. Технологические свойства материала детали.
Заготовки и детали, изготовленные из стали 08, обычно не подвергаются термообработке и хорошо свариваются всеми способами. При необходимости может проводиться их цементация (или цианирование) с закалкой и низкотемпературным отпуском, но после химико-термической обработки ухудшается свариваемость.
Сталь 08 имеет высокий коэффициент механической обрабатываемости: при использовании резцов из стали Р18 он составляет 1,5…1,65, а из сплава Т5К10 – 2,1.
5. Способы ремонта детали.
При общей площади пробоин и сквозных коррозионных разрушений более 600 см2 топливный бак бракуют. При меньшей площади повреждений бак ремонтируют постановкой заплат с последующей их приваркой или припайкой высокотемпературным припоем. Накладки приваривают проволокой Св-08 или Св-08ГС.