Технология изготовления деталей из стали 5Х3В3МФС
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ 8
1.1 Химический состав и свойства стали 5Х3В3МФС 8
1.2 Особенности легирования стали 10
1.3 Применение и особенности эксплуатации изделий из стали 14
2 ВЫПЛАВКА СТАЛИ 15
2.1 Производство чугуна 15
2.2 Производство стали 20
2.3 Шлаки сталеплавильных процессов 22
2.4 Разливка стали в излолжницы 24
3 ОБРАБОТКА ДАВЛЕНИЕМ 24
4 ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА 26
4.1 Выбор и обоснование параметров термической обработки,
обеспечивающих получение требуемой структуры и свойств 26
4.2 Контроль качества термообработки 29
4.3 Возможные виды брака и меры его предупреждения 30
4.4 Выбор и расчет необходимого оборудования 30
4.5 Описание выбранного оборудования 33
4.6 Расчет времени нагрева металла 39
4.7 Тепловой расчет печи 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 55
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ 8
1.1 Химический состав и свойства стали 5Х3В3МФС 8
1.2 Особенности легирования стали 10
1.3 Применение и особенности эксплуатации изделий из стали 14
2 ВЫПЛАВКА СТАЛИ 15
2.1 Производство чугуна 15
2.2 Производство стали 20
2.3 Шлаки сталеплавильных процессов 22
2.4 Разливка стали в излолжницы 24
3 ОБРАБОТКА ДАВЛЕНИЕМ 24
4 ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА 26
4.1 Выбор и обоснование параметров термической обработки,
обеспечивающих получение требуемой структуры и свойств 26
4.2 Контроль качества термообработки 29
4.3 Возможные виды брака и меры его предупреждения 30
4.4 Выбор и расчет необходимого оборудования 30
4.5 Описание выбранного оборудования 33
4.6 Расчет времени нагрева металла 39
4.7 Тепловой расчет печи 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 55
Создание высокопроизводительных и стойких в эксплуатации инструментов связано, в первую очередь, с проблемой получения и обработки таких материалов, которые могли бы противостоять жестким условиям работы. Высокие механические свойства инструмента и его теплостойкость (красностойкость) достигаются специальным легированием и термической обработкой. Таким образом, определенный интерес представляет разработка и корректировка методов термической обработки.
Цель работы — провести анализ условий работы и требования предъявляемые к штамповой оснастке. Подобрать режим нагрева заготовок для последующей обработки, который обеспечит требуемую структуру и свойства изделия. Выбор, описание и расчет основного, дополнительного и вспомогательного оборудования.
В настоящей работе была рассмотрена технология изготовления деталей штамповой стали 5Х3В3МФС. Выбранная сталь используется для изготовления тяжелого нагруженного прессового инструмента типа прошивных и формующих пуансонов, инструмента для высадки для горизонтально-ковочных машин, вставки штампов
Термическая обработка применяется во всех отраслях промышленности. При помощи термообработки производится упрочнение металлов, и, следовательно, повышение их эксплуатационной долговечности. Особую роль играет правильный выбор материалов и термообработка в инструментальном хозяйстве. Изготовление различного инструмента должно решать задачи его различного применения.
Современное изготовление штампов для кузнечнопрессового производства большое внимание уделяет правильному выбору материалов, методу термоупрочнения металла и выбору эффективного оборудования.
Легированные стали - это сплавы на основе железа, в химический состав которых введены легирующие элементы, обеспечивающие при определенных способах производства и обработки требуемую структуру и свойства.
Стали, применяемые для изготовления инструмента, предназначенного для изменения формы материала деформированием без снятия стружки, относятся к штамповым.
По условиям работы штамповые стали делят на стали для холодного деформирования и стали для горячего деформирования. К штамповым сталям условно можно отнести и стали для прокатных валков. Основное требование, предъявляемые к инструментальным сталям: твердость, износостойкость, теплостойкость и др.
Штамповые стали для деформирования металлов в холодном состоянии (без снятия стружки). Деформацию металлов в холодном состоянии выполняют инструменты многочисленных типов, значительно отличающихся по своим размерам, форме и условиям работы. Эти инструменты изготовляют из разных по составу и свойствам сталей, для характеристики которых надо выделить следующие группы:
Группа 1а: стали небольшой прокаливаемости (главным образом, углеродистые заэвтектоидные);
Группа 1б: стали повышенной прокаливаемости (легированные заэвтектоидные);
Группа 1в: стали высокой прокаливаемости и износоустойчивости, имеющие минимальные объемные изменения при закалке (высокохромистые стали);
Группа 1г: стали повышенной вязкости (доэвтектоидные легированные и углеродистые стали).
Классификация по указанным группам характеризует штамповые стали по свойствам, а так же по химическому составу и структуре.
Штамповые стали для деформирования в
горячем состоянии. В этой группе,
представляющей главным образом доэвтеклоидные легированные стали, следует выделить:
Группа 2а: стали для молотовых штампов; они должны обладать высокими механическими свойствами, в том числе высокой ударной вязкостью, при новыше'нных температурах;
Группа 2б: стали для штампов высадки и прессования; эти стали более длительное время, чем стали группы 2а, испытывают воздействие высоких температур и должны обладать при нагреве большей прочностью, твердостью и износостойкостью;
Группа 2в: стали для прессформ, применяемых для литья металлов под давлением и для получения изделий из пластмасс .
По способу производства инструментальные стали являются высококачественными и качественными, так как отрицательное влияние металлургических дефектов и повышенного содержания вредных примесей и неметаллических включений особенно значительно проявляется в стали, применяемой в состоянии высокой твердости и имеющей в таком состоянии небольшую вязкость. Поэтому инструментальные стали содержат пониженное количество серы, фосфора и неметаллических включений, хорошо раскисляются и подвергаются тщательному плавочному контролю. [1]
Теплостойкие штамповые стали предназначены для инструмента, работающего в условиях многократных нагревов и охлаждений, при новыше'нных температурах, динамических нагрузках. Указанное сочетание свойств обеспечивается таким же образом, как и у быстрорежущих сталей (за исключением разгаростойкости), — карбидным упрочнением при высоком отпуске (вторичная твердость). Однако по сравнению с быстрорежущими сталями штамповые теплостойкие должны иметь повышенную вязкость. Это достигается пониже'нным содержанием в стали углерода и обработкой на твердость HRC 45 —50. При этом сохраняется и достаточная прочность: предел текучести при рабочих температурах остается высоким — не менее 900 — 1000 Мпа и обуславливает хорошее сопротивление смятию.Марка теплостойкой стали для штампового инструмента горячей обработки давлением 5Х3В3МФС относятся к сталям с карбидным упрочнением, она соответственно легированы карбидообразующими элементами — хромом, вольфрамом, молибденом и ванадием. [2]
Сталь повышенной теплостойкости 5Х3В3МФС используют для штампов, претерпевающих при деформировании разогрев поверхности до 600 - 700 °С. Из нее изготавливают инструмент (прошивные пуансоны, выталкиватели для глубоких отверстий, матрицы пресс-форм для отливок под давлением медных и алюминиевых сплавов и др.). фазовый состав этой стали в отожженном состоянии - легированный феррит и карбиды M23C6 и МбС.
Превращения в стали 5Х3В3МФС, протекающие при термической обработке, во многом сходны с превращениями в быстрорежущей стали. Эти стали при закалке нагреваются до высоких температур для растворения возможно большего количества карбидов и получения после закалки высоколегированного мартенсита. Так как при температуре закалки карбиды полностью не растворяются, стали сохраняют мелкое зерно. При отпуске твердость дополнительно повышается вследствие дисперсионного твердения мартенсита, но одновременно снижаются пластичность и вязкость. Для получения достаточной вязкости отпуск проводят при повышенных температурах на твердость HRC 45 - 50, что соответствует образованию трооститной структуры. [1]
Стали рассматриваемой группы применяются для изготовления деталей штампов горизонтально-ковочных машин, штампов прессования и высадки, а так же форм для литья цветных металлов и сплавов. [2]
Цель работы — провести анализ условий работы и требования предъявляемые к штамповой оснастке. Подобрать режим нагрева заготовок для последующей обработки, который обеспечит требуемую структуру и свойства изделия. Выбор, описание и расчет основного, дополнительного и вспомогательного оборудования.
В настоящей работе была рассмотрена технология изготовления деталей штамповой стали 5Х3В3МФС. Выбранная сталь используется для изготовления тяжелого нагруженного прессового инструмента типа прошивных и формующих пуансонов, инструмента для высадки для горизонтально-ковочных машин, вставки штампов
Термическая обработка применяется во всех отраслях промышленности. При помощи термообработки производится упрочнение металлов, и, следовательно, повышение их эксплуатационной долговечности. Особую роль играет правильный выбор материалов и термообработка в инструментальном хозяйстве. Изготовление различного инструмента должно решать задачи его различного применения.
Современное изготовление штампов для кузнечнопрессового производства большое внимание уделяет правильному выбору материалов, методу термоупрочнения металла и выбору эффективного оборудования.
Легированные стали - это сплавы на основе железа, в химический состав которых введены легирующие элементы, обеспечивающие при определенных способах производства и обработки требуемую структуру и свойства.
Стали, применяемые для изготовления инструмента, предназначенного для изменения формы материала деформированием без снятия стружки, относятся к штамповым.
По условиям работы штамповые стали делят на стали для холодного деформирования и стали для горячего деформирования. К штамповым сталям условно можно отнести и стали для прокатных валков. Основное требование, предъявляемые к инструментальным сталям: твердость, износостойкость, теплостойкость и др.
Штамповые стали для деформирования металлов в холодном состоянии (без снятия стружки). Деформацию металлов в холодном состоянии выполняют инструменты многочисленных типов, значительно отличающихся по своим размерам, форме и условиям работы. Эти инструменты изготовляют из разных по составу и свойствам сталей, для характеристики которых надо выделить следующие группы:
Группа 1а: стали небольшой прокаливаемости (главным образом, углеродистые заэвтектоидные);
Группа 1б: стали повышенной прокаливаемости (легированные заэвтектоидные);
Группа 1в: стали высокой прокаливаемости и износоустойчивости, имеющие минимальные объемные изменения при закалке (высокохромистые стали);
Группа 1г: стали повышенной вязкости (доэвтектоидные легированные и углеродистые стали).
Классификация по указанным группам характеризует штамповые стали по свойствам, а так же по химическому составу и структуре.
Штамповые стали для деформирования в
горячем состоянии. В этой группе,
представляющей главным образом доэвтеклоидные легированные стали, следует выделить:
Группа 2а: стали для молотовых штампов; они должны обладать высокими механическими свойствами, в том числе высокой ударной вязкостью, при новыше'нных температурах;
Группа 2б: стали для штампов высадки и прессования; эти стали более длительное время, чем стали группы 2а, испытывают воздействие высоких температур и должны обладать при нагреве большей прочностью, твердостью и износостойкостью;
Группа 2в: стали для прессформ, применяемых для литья металлов под давлением и для получения изделий из пластмасс .
По способу производства инструментальные стали являются высококачественными и качественными, так как отрицательное влияние металлургических дефектов и повышенного содержания вредных примесей и неметаллических включений особенно значительно проявляется в стали, применяемой в состоянии высокой твердости и имеющей в таком состоянии небольшую вязкость. Поэтому инструментальные стали содержат пониженное количество серы, фосфора и неметаллических включений, хорошо раскисляются и подвергаются тщательному плавочному контролю. [1]
Теплостойкие штамповые стали предназначены для инструмента, работающего в условиях многократных нагревов и охлаждений, при новыше'нных температурах, динамических нагрузках. Указанное сочетание свойств обеспечивается таким же образом, как и у быстрорежущих сталей (за исключением разгаростойкости), — карбидным упрочнением при высоком отпуске (вторичная твердость). Однако по сравнению с быстрорежущими сталями штамповые теплостойкие должны иметь повышенную вязкость. Это достигается пониже'нным содержанием в стали углерода и обработкой на твердость HRC 45 —50. При этом сохраняется и достаточная прочность: предел текучести при рабочих температурах остается высоким — не менее 900 — 1000 Мпа и обуславливает хорошее сопротивление смятию.Марка теплостойкой стали для штампового инструмента горячей обработки давлением 5Х3В3МФС относятся к сталям с карбидным упрочнением, она соответственно легированы карбидообразующими элементами — хромом, вольфрамом, молибденом и ванадием. [2]
Сталь повышенной теплостойкости 5Х3В3МФС используют для штампов, претерпевающих при деформировании разогрев поверхности до 600 - 700 °С. Из нее изготавливают инструмент (прошивные пуансоны, выталкиватели для глубоких отверстий, матрицы пресс-форм для отливок под давлением медных и алюминиевых сплавов и др.). фазовый состав этой стали в отожженном состоянии - легированный феррит и карбиды M23C6 и МбС.
Превращения в стали 5Х3В3МФС, протекающие при термической обработке, во многом сходны с превращениями в быстрорежущей стали. Эти стали при закалке нагреваются до высоких температур для растворения возможно большего количества карбидов и получения после закалки высоколегированного мартенсита. Так как при температуре закалки карбиды полностью не растворяются, стали сохраняют мелкое зерно. При отпуске твердость дополнительно повышается вследствие дисперсионного твердения мартенсита, но одновременно снижаются пластичность и вязкость. Для получения достаточной вязкости отпуск проводят при повышенных температурах на твердость HRC 45 - 50, что соответствует образованию трооститной структуры. [1]
Стали рассматриваемой группы применяются для изготовления деталей штампов горизонтально-ковочных машин, штампов прессования и высадки, а так же форм для литья цветных металлов и сплавов. [2]
В результате проведенной работы рассмотрена технология изготовления деталей из стали 5Х3В3МФС.
Проведен анализ условий работы и требований, предъявляемых к штамповой оснастке. Для того, чтобы изделие приобрело требуемую структуру и свойства, подобран режим термообработки.
Расписан подробный расчет основного, дополнительного и
вспомогательного оборудования.
Таким образом, цель работы достигнута, задачи — решены.
Проведен анализ условий работы и требований, предъявляемых к штамповой оснастке. Для того, чтобы изделие приобрело требуемую структуру и свойства, подобран режим термообработки.
Расписан подробный расчет основного, дополнительного и
вспомогательного оборудования.
Таким образом, цель работы достигнута, задачи — решены.
