Задача 1. В механическом цехе обрабатывают резанием отливки из стали Г13 с аустенитной структурой

В механическом цехе обрабатывают резанием отливки из стали Г13 с аустенитной структурой. Резцы из быстрорежущих сталей быстро изнашиваются; затупляется режущая кромка.

1. Указатьхимический состав стали Г13, её структуруи механические свойства после литья и после термической обработки.

2. Подробно объяснить, почему эта сталь плохо обрабатываете» резанием.

3. Какие сплавы надо применить для режущих инструментов при обработке стали Г13, указать химический состав и структуру этих сплавов, а также способ изготовления из них токарных резцов.

 

Решение:

I. Химический состав стали Г13:

С = 0, 9…I, 4 %; Mn = 11...I4 %; Si = 0, 2...0, 6 %;

S до 0, 03%; P до 0, 12 %.

Следовательно, главная легирующая примесь в стали - Mn. Известно, что марганец расширяет область g - твердого раствора, понижает критические точки А_С3 и А_С1; и увеличивает устойчивость аустенита.

Структура стали Г13 в литом состоянии состоит из аустенита с карбидами, располагающимися по границам зерен.

Такое распределение карбидов понижает прочность и пластичность (s_в = 1000 МПа, d = 45 %), НВ = 2200...2500 МПа.

Закалка стали Г13, вследствие получения однородной аустенитной структуры, повышает прочность и пластичность (s_в = 1000...1150 МПа и пластичность d = 50...55 %), не увеличивая твердости (НВ = 2200...2500 МПа).

Для растворения карбидов закалка производится с нагревом до 1000° и охлаждением в воде,

2. Сталь Г13, как и все стали с аустенитной структурой, имеет низкий предел текучести и повышенную способность к наклепу - при повышенных давлениях и ударных нагрузках происходит наклеп рабочих поверхностей, возрастает прочность и сопротивление износу.

Все указанное выше ухудшает обрабаты­ваемость резанием стали Г13.

Кроме этого, аустенитная структура, будучи однофазной, имеет пониженную теплопроводность по сравнению с двухфазной (например, пер­литом). Это затрудняет отвод тепла в процессе резания, приводит к концентрации тепла в зоне резания, где развиваются температуры до 1000 °С и ухудшает стойкость режущего инструмента. Быстрорежущая сталь теплостойка до температуры 600...650 °С и непригодна для изготовления резцов для обработки высокомарганцовистой стали. Резцы быстро тупятся.

3. Для обработки резанием сталей Г13 целесообразно применять инструменты из твердых сплавов.

Твердые сплавы состоят из карбидов W или карбидов Ti (или вместе взятых), связанных металлическим кобальтом. Изготовляются металлокерамическим способом (прессование порошков карбидов и спекание).

Твердость составляет HRC 70…74, что значительно превосходит твердость быстрорежущей стали. Высокая твердость обеспечивает их высо­кую износоустойчивость.

При температурах резания 900...1000 °С твердые сплавы сохраняют достаточную твердость и быстро не затупляются.

 

Таблица 13.1