Курсовая работа: Штамповая сталь Х12Ф1

Нафталинистый излом характеризуется своеобразным видом излома, что является следствием разрушения по определенным кристаллографическим плоскостям, сопровождается значительным снижением прочностных свойств и особенно ударной вязкости.

Вызывается окончанием горячей механической обработки при излишне высокой температуре (1050 – 1150^о С), если степень деформации при последнем отжигании была не большой и если последующий отжиг выполнен недостаточно полно и не обеспечил необходимого значения твердости (HB255) выполнением повторной закалки без промежуточного отжига.

Устранение нафталинистого излома и восстановление механических свойств сложно осуществить. Это достигается многократным и длительным отжигом или отпуском.

3. Проектирование технологического процесса упрочняющей термической обработки

3.1 Определение структуры упрочняющей термической обработкой

Основной механизм упрочнения это мартенситное превращение. Т.о. заключается в высокой температурной закалке (1000 – 1050^о С масло). Исходная структура П+ К _I + К_II . Особенностью закалки является высокий нагрев. Чтобы растворить вторичные карбиды хрома и получить высоколегированный аустенит. Также высокий нагрев обеспечивает получение высоколегированного мартенсита устойчивого от распада. После закалки в масле в структуре содержится наряду с мартенситом, карбидами, повышенное количество остаточного аустенита (<20%).

После закалки проводим низкий отпуск. Два варианта отпуска:

1) температура 170 -200^о С – на максимальную твердость (HRC 60 – 62);

2) температура 300 – 350^о С – на максимальную ударную вязкость (KCU 0,2 – 0,3).

В окончательной структуре стали всё равно сохраняется до 10% остаточного аустенита.

3.2 Проектирование операций закалки и отпуска

3.2.1 Закалка

От выбора температуры закалки зависит фазовый состав, размер зерна, количество остаточного аустенита, а, следовательно, свойства сталей. Оптимальная температура нагрева сталей под закалку выше линии А_с1 в заэвтектоидных сталях перлитного класса. Чем выше температура нагрева, тем выше легированность твердого раствора за счёт растворения большего количества карбидной фазы, что положительно скажется на теплостойкости стали. Но с другой стороны, интенсивность растворения карбидов при нагреве выше определённых температур вызывает интенсивный рост зерна аустенита, а, значит, снижает прочность, и особенно, ударную вязкость.

Качество термической обработки контролируют по структуре и свойствам. Лучший комплекс свойств штамповых сталей достигается при величине зерна балла 9 – 11. Увеличение размера зерна от балла 11 к баллу 9 приводит к снижению прочности и ударной вязкости примерно в 1,5 раза.

Как правило, температура закалки, необходимая для получения большей теплостойкости, лежит выше 40 – 60^о С по сравнению с температурой, позволяющей получить высокую прочность, вязкость и минимальную деформацию инструмента.

Таким образом, высокотемпературный нагрев под закалку возможен из-за наличия нерастворимых первичных карбидов, которые располагаясь по границам зерна, сдерживают его рост.

После закалки в структуре штамповых сталей обязательно присутствует остаточный аустенит. Его количество зависит от получаемой степени легированности при нагреве под закалку. С увеличением легированности твердого раствора доля остаточного аустенита возрастает. Количество остаточного аустенита после закалки у полутеплостойких высокохромистых сталей – до 20%. Присутствие остаточного аустенита снижает твердость на 0,5 – 2,0 единицы HRC, предел текучести – примерно на 50 МПа на каждый процент аустенита.

Охлаждение после аустенизации проводят в масле. Для предупреждения образования закалочных трещин и снижения коробления рекомендуется применять ступенчатую закалку.

Режим закалки для штамповой стали Х12Ф1 будет заключаться в высокотемпературной ступенчатой закалке:

· 1-ый подогрев в ванне-печи до 300 – 350^о С

· 2-ой подогрев в ванне-печи до 650 – 700^о С

· Окончательный нагрев в ванне-печи до 1000 – 1020^о С

Первый и второй подогрев проводится медленнее для превращения перлита в аустенит и выдерживается до выравнивания нужных температур по сечению детали.

Ступенчатый нагрев под закалку будем производить в соляной ванне. Широкое применение этого метода обусловлено следующими преимуществами: высокой интенсивностью и равномерностью нагрева; возможностью осуществления местного нагрева, предотвращением окисления и обезуглероживания, жидкая среда защищает нагреваемый инструмент от непосредственного воздействия воздуха, препятствует окислению его поверхности в процессе нагрева, в момент переноса закаленного инструмента в охлаждающую среду на его поверхности сохраняется тонкая пленка застывшей соли, которая защищает инструмент от интенсивного окисления в процессе охлаждения.

Ступенчатость нагрева нужна для того, чтобы обеспечить равномерный прогрев по сечению, уменьшить внутренние напряжения и деформацию, и снизить опасность образования трещин.

При нагреве инструмента под закалку будем использовать наиболее распространенную соль БМ3Ю состав по массе 96,9% BaCl₂ +3MgF₂ +0,1B; t_плав =940^о С, t_прим =1050-1300^о С. Ректификаторы вводятся (через каждые 4 часа) отдельно:

1. Бура 0,5%

2. Ферромлиций 0,3%

3. Фтористый магний 0,5%