Матеріалознавство

Матеріал для самостійної роботи з предмета «Матеріалознавство»

для учнів гр.ОТН-9-1/2
16.03.2020 Урок № 29 . Контрольна робота

з предмета «Матеріалознавство» на тему: Основні відомості про неметалічні та інструментальні матеріали, термічну обробку

Професія: Верстатник широкого профілю 2 розряду

1 варіант

1 рівень

1. Які матеріали відносяться до неметалічних?

А- чавун; Б- сталь, В- полімери; Г- бронза

2. Які матеріали відносяться до інструментальних сталей?

А- У13А; Б- СЧ-15, В- Ст3; Г- Т15К6

3. Назвіть марку двокарбідного твердого сплаву, який містить 5 відсотків карбіду титану, 10 відсотків кобальту, 85 відсотків карбіду вольфраму:

А – Т5К10; Б – Т15К6; В – Т5К85.

За кожну вірну відповідь -1 бал

2 рівень

1. Які Ви знаєте види інструментальних сталей? Наведіть приклади.

2. Як класифікують металокерамічні матеріали?

3. Дайте визначення поняттю «термічна обробка». Які види термічної обробки Ви знаєте?

За кожну вірну відповідь -1 бал

3 рівень

Розшифруйте марки інструментальних матеріалів: У7А, Р18, ВК3, Р6М5, Т30К4, ХВГ.

За кожну вірну відповідь -0,5 бала

4 рівень

Опишіть технологію виготовлення різальних пластин методом порошкової металургії.

2 варіант

1 рівень

1. Які матеріали відносяться до неметалічних?

А- полімери; Б- сталь, В- чавун; Г- бронза

2. Які матеріали відносяться до інструментальних сталей?

А- Т15К6; Б- СЧ-15, В- Ст3; Г- У7А

А – Т5К70; Б – Т15К6; В – Т5К10

За кожну вірну відповідь -1 бал

2 рівень

1. Які Ви знаєте види швидкорізальних сталей? Наведіть приклади.

2. Як класифікують надтверді матеріали?

3. Дайте визначення поняттю «відпал». З якою метою його використовують?

За кожну вірну відповідь -1 бал

3 рівень

Розшифруйте марки інструментальних матеріалів: У13, Р9, ВК8, Р6М5К5, Т15К6, 9ХС.

За кожну вірну відповідь -0,5 бала

4 рівень

Опишіть технологію термічної обробки. Які види термічної обробки Ви знаєте?

18.03.2020 Урок № 30 .Структура чавуну

Чавун - залізовуглецевий сплав з вмістом вуглецю понад 2,14 %. У чавуні присутні також кремній, марганець, сірка, фосфор. Залежно від хімічного складу, умов кристалізації та швидкості охолодження вуглець у чавуні може бути в хімічно зв'язаному (цементит Fe₃C) або у вільному стані (графіт). За умов швидкого охолодження вуглець виділяється переважно у вигляді цементиту, а за повільного охолодження - у вигляді графіту. Графіт зумовлює сіре забарвлення на зламі - такий чавун називают сірим. Чавун, у якому вуглець знаходиться у вигляді цементиту (злам має специфічний білий колір) і перліту, називають білим.

Білий чавун має високу твердість, крихкий, практично не обробляється різальними інструментами. За структурою, згідно діаграми залізо-цементит, білі чавуни поділяють на доевтектичні, евтектичні й заевтектичні. До складу всіх білих чавунів входить ледебурит (евтектичне поєднання перліту і цементиту) з вмістом вуглецю 4,3 % С, який має високі показники крихкості й твердості.

Структура доевтектичного білого чавуну (2,14-4,3 % С) складається з перліту, ледебуриту й вторинного (рис. 1., а) цементиту. Евтектичний білий чавун (4,3 % С) формується з однієї евтектики - ледебуриту (рис. 1, 6). Структура заевтектичного білого чавуну (4,3-6,67 % С) складається з ледебуриту і первинного цементиту (рис. 1., в, г).

Рис1.. Структури доевтектичного (а); евтектичного (б) і заевтектичного (в, г) білого чавуну

Через високу твердість (НВ > 450) і крихкість білі чавуни у машинобудуванні майже не використовуються. Заевтектичний і евтектичний чавуни переплавляють, а доевтектичний за допомогою спеціальної термічної обробки переробляють на ковкий чавун.

Використовують так званий відбілений чавун - сірий з тонким шаром білого на поверхні (10-30 мм). Відбілювання є наслідком швидкого охолодження поверхні під час кристалізації чавуна у металевій формі (кокіль). Відбілений чавун має високі поверхневу твердість і стійкість проти спрацювування. Використовується для виготовлення прокатних валків, коліс, виробів для залізничного транспорту тощо.

Сірий чавун (до 3,8 % С) -чавун, у якому структурно вільний вуглець знаходиться у вигляді графіту (вигнуті пластини, пелюстки), а у зв'язаному стані (не більше 0,8 % С) - у вигляді цементиту. Графітизацію при кристалізації забезпечують повільне охолодження та хімічний склад чавуну. Присутність вуглецю і кремнію посилює графітизацію. Марганець і сірка сприяють відбілюванню. Змінюючи співвідношення Si та Мп, можна одержати різну кількість вільного вуглецю. Ступінь графітизації визначає характер структури металевої основи сірого чавуну. Розглянемо, як поділяються сірі чавуни за структурою металевої основи (рис. 2).

Рис.2. Феритною (а); феритно-перлітною (б); перлітною (в) основами, х200

Феритний - з феритною структурою основи і пластин графіту. Увесь вуглець присутній у формі графіту, який має вигляд темних смуг, зерна фериту світлі з темними краями.

Ферито-перлітний з структурою металевої основи ферит + перліт і графітом у вигляді пластин. Кількість зв'язаного у Fe₃C вуглецю менша 0,8 %.

Перлітний - структура ча вуну складається з перліту і вкра плень графіту у вигляді прожи лок. Кількість зв'язаного вуглецю відповідає евтектоїдній структурі (0,8 %), решта вуглецю знаходиться у формі графіта.

Таким чином, структури металевої основи сірих чавунів відповідають структурі доевтектоїдної, евтектоїдної сталі та заліза, а специфічні властивості чавунів визначає кількість і морфологія графітових вкраплень.

Графіт у чавунах має три основні морфологічні форми (рис. 1.36): пластинчастий у вигляді прожилок, пластин, пелюсток; кулястий і пластівчастий з компактною, рівновісною, але не сферичною формою. Залежно від форми графіту чавун з пластинчастим графітом називають звичайним сірим чавуном, з кулястим - високоміцним, з пластівчастим - ковким чавуном.

Форму графітових вкраплень у сірому чавуні можна змінити, якщо при кристалізації до його складу додати невелику кількість спеціальних елементів - модифікаторів. Так, якщо увести в розплавлений чавун перед розливкою 0,5 % феросиліцію або алюмінію, графіт подрібнюється і набуває кулястої форми. Це підвищує механічні властивості чавуну (σ_в = 400 МПа). Такий чавун називають модифікованим. Застосування таких модифікаторів, як Мg або Се зумовлює виділення графіту кулястої форми та підвищує міцність і пластичність чавуну (високоміцний чавун). Металева основа високоміцного чавуну складається з фериту, перліту або їх суміші. Вміст вуглецю знаходиться у межах 3,0-3,6 %. Високоміцний чавун за механічними властивостями переважає сірий і ковкий, застосовується для виготовлення відповідальних деталей (колінчастих валів, зубчастих коліс тощо).

Ковкий чавун отримують з білого чавуну тривалим спеціальним відпалом - «томленням». Нестійкий цементит розпадається на залізо і вуглець. Графіт, що утворюється, набуває потрібної пластівчастої форми. Залежно від режиму відпалу металічна основа може бути феритною або перлітною. Вміст вуглецю у ковких чавунах - 2,4-3,4 %. Твердість феритного ковкого чавуну 160 НВ, перлітного - 270 НВ. Відсутність ливарних напружень, що знімаються при відпалі, сприятлива форма та ізольованість графіту зумовлюють високі механічні властивості ковкого чавуну.

Рис. 3. Морфологічні форми графіту в сірому (а); ковкому (б,в) і високоміцному (г,д) чавунах, х200

Виливки з нього використовують для роботи при ударних навантаженнях, а також для виготовлення тонкостінних деталей.

Матеріалознавство, 2 розряд, 1 курс, професія: «Верстатник широкого профілю»

18.03.2020. Урок № 31. Класифікація сталей

Сталі поділяють на вуглецеві та леговані. Вуглецеві сталі поділяють за структурою, способом виробництва і розкиснення, якістю та призначенням (рис. 1)

Рис. 1. Загальна класифікація сталей

За структурою розрізняють:

доевтектоїдну сталь, що містить до 0,8 % С, структура якої складається із фериту і перліту;
евтектоїдну, що містить близько 0,8 % С, структура якої складається тільки з перліту;
заевтектоїдну, що містить 0,8—2,14 % С, структура якої складається із зерен перліту, навколо яких розміщена сітка цементиту.

За способом виробництва розрізняють сталі виплавлені:

у кисневих конверторах;
у електропечах;
у мартенівських печах.

За способом роскислення розрізняють сталі:

киплячі;
напівспокійні;
спокійні.

Усі вони за однакової масової частки вуглецю мало відрізняються статичною міцністю, проте мають різні пластичні властивості, зумовлені неоднаковою масовою часткою кремнію, яка є найбільшою в спокійній сталі (0,15—0,30 %) та найменшою в киплячій (до 0,05 %). Через найменшу кількість кремнію, розчиненого у фериті, кипляча сталь є найпластичнішою.

За якістю розрізняють сталі:

звичайної якості;
якісні;
високоякісні.

Сталі звичайної якості містять не більше 0,05 % S і не більше 0,04 % Р. Якісні сталі містять не більше 0,04 % S (у випадку інструментальних сталей до 0,03 % S) і не більше 0,035 % Р, вони менш забруднені неметалевими включеннями і газами. В особливо відповідальних випадках ці сталі містять менш ніж 0,02 % S і 0,03 % Р.

Тому при однаковому вмісті вуглецю якісні сталі мають вищі пластичність і в'язкість, особливо при низьких температурах, їх застосовують ширше для виготовлення виробів, що експлуатуються при низьких кліматичних температурах.

Сталі звичайної якості виготовляють згідно з ГОСТ 380—88. Виплавляння їх здійснюється у великих мартенівських печах і кисневих конверторах. Позначають їх літерами «Ст» і цифрами від 0 до 6, наприклад: СтО, Ст1, Ст6. Букви «Ст» означають «Сталь», цифри — умовний номер марки сталі залежно від її хімічного складу. В кінці позначення марки стоять літери «кп», «пс», «сп», які вказують на метод розкиснення: «кп» — кипляча, «пс» — напівспокійна, «сп» — спокійна.

Чим більша цифра умовного номера сталі, тим вищий вміст вуглецю. У сталях усіх марок крім Ст0, повинно бути не більше 0,05 % S та 0,04 % Р. У сталі марки Ст0 міститься не більше 0,06 % S та 0,07 % Р.

Якісні вуглецеві сталі виплавляються в електропечах, кисневих конверторах і мартенівських печах відповідно до ГОСТ 1050—88. Якісні сталі поділяють за хімічним складом і за механічними властивостями . До них висувають жорстокіші вимоги щодо вмісту шкідливих домішок: S не більше 0,04 % та Р — 0,035 %.

Якісні вуглецеві сталі маркують двозначними цифрами 05, 10, 15—60, які вказують на середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка.

При позначенні киплячої або напівспокійної сталі в кінці марки зазначається ступінь розкисненості літерами «кп», «пс». У випадку спокійної сталі ступінь розкисненості не вказується.

За вмістом вуглецю якісні вуглецеві сталі поділяються на низьковуглецеві (до 0,25 % С), середньовуглецеві (0,3—0,5 % С) високовуглецеві конструкційні (до 0,65 % С).

Для виробів відповідального призначення застосовують високоякісні сталі з нижчим вмістом сірки і фосфору. Низький вміст шкідливих домішок у високоякісних сталях не більше 0,02% S та 0,03 % Р, ускладнює їх виробництво і робить їх дорожчими, тому високоякісними сталями виготовляють не вуглецеві, а леговані сталі. При позначенні високоякісних сталей у кінці марки додається літера «А», наприклад сталь У10А.

Вуглецеві сталі, що містять 0,7—1,3 % С, використовують для виготовлення ударного і різального інструменту, їх маркують У7, У13, де літера «У» означає вуглецеву сталь, а цифра — вміст вуглецю в десятих частках відсотка.

Відповідно до призначення сталі поділяють:

на конструкційні з масовою часткою вуглецю до 0,65 %;
інструментальні з масовою часткою вуглецю в межах від 0,65—1,35 %.

Конструкційні сталі використовують для виготовлення деталей машин, металевих конструкцій і будівельних споруд.

Iнструментальнi вуглецеві сталi

Сталі інструментальні нелеговані (вуглецеві) можуть бути міцними та високоякісними.

Сталі інструментальні нелеговані (вуглецеві) можуть бути якісними та високоякісними. Масова частка шкідливих домішок у якісних сталях становить не більше ніж 0,030 % P та не більше ніж 0,028 % S, а у високоякісних сталях — не більше ніж 0,025 % P та не більше ніж 0,018 % S

Марки інструментальних нелегованих сталей позначають літерою У (вуглецева) та числами, що означають середню масову частку вуглецю у десятих частках відсотка (У7, У12). У сталі У7 маємо в середньому 0,7 % вуглецю, а у сталі У12 відповідно 1,2 %. За наявності підвищеної кількості марганцю у сталі після числа дописують літеру Г (У8Г). Високоякісні сталі позначають у кінці марки літерою А (У8А, У12А).

Інструменти для різання металів працюють в умовах високого тиску, температури й тертя. Для того щоб ефективно їм протистояти, ці матеріали повинні мати високу твердість, зносостійкість, теплостійкість і міцність.

Твердість різальної частини інструмента має значно перевищувати твердість оброблюваного матеріалу.

Під зносостійкістю інструменту розуміється його здатність якомога довше протистояти поступовому його руйнуванню з боку матеріалу заготовки. Внаслідок такого руйнування різальний інструмент затуплюється. Що твердіший матеріал інструмента, то вищою буде його зносостійкість.

Під теплостійкістю розуміють температуру, при нагріванні до якої твердість інструмента починає стрімко знижуватися внаслідок небажаних структурних змін.

Міцність різального інструмента повинна бути достатньою, щоб сприймати великі сили різання.

Із сталей У7,У8 виготовляють рисувалки для розмічання, рихтувальні молотки, ножі важільних ножиць. Для виготовлення кернерів, зубил, крейцмейселів, слюсарних молотків використовуються сталі У7А, У8А.

Із сталей У10, У10А, У12, У12А виготовляють металообробний інструмент, що працює при невисоких температурах (напилки, ножівкові полотна, спіральні та перові свердла, шабери) .

Матеріалознавство, 2 розряд, 1 курс, професія: «Верстатник широкого профілю»

23.03.2020 Урок № 32. Вуглецеві та леговані сталі

Застосування вуглецевих сталей

Класифікація легованих сталей

За хімічним складом сталі поділяють на вуглецеві та леговані. Леговані сталі бувають низько - (до 2 % легуючих елементів), середньо - (2-5 %) і високо леговані (понад 5 %).

Залежно від хімічного складу леговані сталі поділяють на трійні, що містять один легуючий елемент (хромисті, нікелеві); що містять два елементи (хромонікелеві), та складні, що містять три та більше легуючих елементів (хромонікелевотитанові).

Основними легуючими елементами конструкційних сталей є хром у кількості до 1,8 % (частіше 0,8 – 1,1 %), нікель (0,5 – 4,5 %), кремній (0,5 – 1,2 %) і марганець (0,8 – 1,8 %).

Вольфрам, молібден, ванадій, титан, бор, інші легуючі елементи як самостійні домішки не використовують, а вводять у сталь, поєднуючи з хромонікелем і марганцем для поліпшення властивостей. Зазвичай у конструкційних сталях міститься

- молібдена МО – 0,15 – 0,45 %;

- вольфрама W - 0,5 – 1,2 %;

- ванадія V – 0,1 – 0,3 %;

- титана Ti – 0,06 – 0,12 %.

Нікель легує метал, поліпшує прокатування, підвищує границю текучості та міцності, зменшує чутливість до перенагрівання, підвищує корозійну стійкість, впливає на магнітні і ливарні властивості, прискорює твердіння виливків, зменшує теплопровідність, що сприяє утворенню великих усадкових раковин і збільшенню термічних напружень.

Хром легує сталь, збільшує прогартованість, сприяє появі однакової твердості по всьому перетину, підвищує опірність пластичним деформаціям і зніжує корозійну стійкість, жароміцність. Головним недоліком хромистої сталі є висока в’язкість, схильність до крупнокристалічної будови, перегрівання, що призводить до появи усадкових раковин і тріщин.

Молібден підвищує відношення границі текучості до границі міцності під час розриву, покращує прогартованість, зніжує крихкість відпускання та підвищує опірність повзучості, дещо знижує жароміцність.

Ванадій сприяє утворенню дрібнозернистої структури, підвищує міцність і в’язкість, а за температури нижче 0⁰ С – ударну в’язкість.

Вольфрам поліпшує властивості інструментальної сталі, але сприяє появленню усадкових раковин.

Маркуання легованих сталей.

Хімічний склад легованих сталей є основною для їх маркування літерно-цифровою системою. Літерами позначають легуючі елементи. Якщо вміст легуючого елемента більше 1 %, то після літери пишуть число, яке вказує на відсотковий вміст його в сталі. Прийнято такі позначення:

Х – хром, Н – нікель, Г – марганець, С – силіцій, Т – титан, В – вольфрам, М – кобальт, Р – бор. А в кінці марки означає, що сталь високоякісна і вміст шкідливих домішок найменший

Високолеговані сталі позначають літерами, які ставлять спочатку марки, наприклад: Ш – шарикопідшипникова, Р – швидкорізальна. Число, що стоїть після літери означає середній вміст легуючих елементів у процентах. За цифрами стоять літери умовних назв легуючих елементів і числа. Які вказують відсотковий вміст їх у складних легованих сталях.

https://www.youtube.com/watch?time_continue=322&v=hjDm5y5LPmA&feature=emb_logo – відео Види сталей

https://www.youtube.com/watch?v=HOKLrd0C4S4&feature=emb_logo урок на тему :Вуглецеві та леговані сталі

https://www.youtube.com/watch?time_continue=1&v=WK6tWWj1T34&feature=emb_logo – відео- Легована сталь

Матеріалознавство, 2 розряд, 1 курс, професія: «Верстатник широкого профілю»

23.03.2020 Урок № 33. Масла і консистентні мастила.

Мастильні матеріали класифікують за агрегатним станом, способом отримання і цільовим призначенням (табл. 1).

Таблиця 1 Класифікація мастильних матеріалів

Мастильні матеріали
За агрегатним станом			За способом отримання			За цільовим призначенням
Рідкі — оливи	Тверді — тверді мастила	Мазеподібні — пластичні мастила	Нафтові	Синтетичні	Змішані	Моторні	Газотурбінні	Трансмісійні	Індустріальні	Спеціальні (компресорні, трансформаторні, холодильні)

Речовини, які використовуються як мастильні матеріали, залежно від їх агрегатного стану поділяють:

на рідкі — мастила;
тверді — тверді мастила;
мазеподібні — пластичні мастила.

За способом отримання мастильні матеріали поділяють:

на нафтові;
синтетичні;
змішані.

До нафтових належать усі мастильні матеріали на нафтовій основі, до змішаних — такі, що містять нафтові й синтетичні компоненти.

Залежно від призначення розрізняють:

моторні мастила, що використовуються для поршневих ДВЗ;
газотурбінні мастила — для мащення газотурбінних двигунів;
трансмісійні мастила — для мащення зубчастих передач різних типів та інших рухомих елементів машин і механізмів (шарнірів, рейкових передач тощо);
індустріальні мастила — для мащення промислового обладнання і приладів;
спеціальні мастила — використовуються у конкретних галузях машинобудування (компресорні, трансформаторні, холодильні тощо).

Властивості мастильних матеріалів мають максимально задовольняти вимогам, що висуваються під час їх експлуатації, а також під час зберігання і транспортування.

У загальному випадку до мастильних матеріалів висувають такі вимоги (рис. 1.):

наявність мастильних властивостей, тобто поєднання антифрикційних, протизносних і протизадирних властивостей;
в'язкісно-температурні і депресорні властивості, тобто мінімальна залежність в'язкості і інших фізичних показників від температури;
стабільність властивостей, тобто здатність зберігати показники якості як при зберіганні, так і при роботі у двигунах за заданих експлуатаційних умов протягом якомога більшого часу експлуатації;
антикорозійні і консерваційні властивості, тобто здатність захищати конструкційні матеріали від корозії;
мийно-диспергуючі і промивні властивості, тобто здатність запобігати утворенню відкладень у двигуні;
здатність відводити тепло і продукти зносу від деталей двигунів і ущільнювати зазори між поверхнями тертя;
мінімальна токсичність і пожежна безпека;
висока економічна ефективність.

Рис. 1. Основні вимоги до властивостей мастильних матеріалів

https://www.youtube.com/watch?v=wGPKTeSzNso відео – змащення фрезерних верстатів

Матеріалознавство, 2 розряд, 1 курс, професія: «Верстатник широкого профілю»

26.03.2020 Урок № 34. Мінеральні масла

Мінера́льна оли́ва, мінеральне мастило— суміш рідких вуглеводнів, яку видобувають із мінеральних речовин, являють собою продукт перегонки нафти, вугілля і смолистих сланців; рідкі суміші висококиплячих вуглеводнів (tкип = 300—600°С), головним чином алкілнафтенових і алкілароматичних. Використовується в техніці як мастильний, електроізоляційний, консерваційний матеріал, робоча рідина, зв'язуюча речовина (ДСТУ 3437).

Оливи — найбільш низькомолекулярні вуглеводневі гібриди. Вони надають зв'язуючим рухливість, плинність і служать джерелом утворення смол. Адгезійна активність у масел незначна. Вуглеводневий склад масел у різних зв'язуючих неоднаковий.

Розрізняють мастильні, моторні, газотурбінні, трансмісійні, циліндрові, індустріальні, трансформаторні, компресорні, антикорозійні та інші оливи

Мінеральні мастила розрізняються:

за способом виробництва — дистилятні (отримують дистиляцією нафти), залишкові (видаленням небажаних компонентів з масляних гудронів), компаундовані (змішуванням дистилятних і залишкових);

за ділянками застосування — мастильні і немастильні.

Мінеральні мастила поділяють на конструкційні (індустріальні, моторні, трансмісійні тощо) і технологічні, що застосовуються для обробки металів (рис. 1.).

Рис. 1. Класифікація мінеральних мастил

https://www.youtube.com/watch?v=ot6D4OIsESs відео -СИСТЕМА змащування коробки подач верстатів ТВ-4.6.7

Індустріа́льна оли́ва (англ. industrial oil) — мастильна олива для верстатів та механізмів промислового устаткування. До цього виду олив відносяться дистилятні нафтові оливи малої та середньої кінематичної в'язкості, що використовуються як мастильні матеріали, переважно у вузлах тертя верстатного та енергетичного обладнання, а також як основа при створенні гідравлічних рідин, пластичних та технологічних мастил. Індустріальні оливи з комплексом присадок (антиокиснювальною, протизносною, антикорозійною тощо) застосовуються для змащення вальниць, редукторів та гідравлічних систем промислового обладнання.

В основу сучасної класифікації індустріальних олив різного призначення покладений принцип їх поділу на групи в залежності від області використання і експлуатаційних властивостей.

Міжнародною організацією зі стандартизації (ISO) розроблено низку стандартів, що стосуються класифікації індустріальних олив. З врахуванням вимог ISO та ГОСТ 17479.0-85— розроблено ГОСТ 17479.4-87 Масла индустриальные технические требования та ДСТУ 4129-2002 (ISO 6743/0-81).

Класифікація за ДСТУ 4129-2002 (ISO 6743/0-81)

Класифікація за ДСТУ 4129-2002 (ISO 6743/0-81) становить 18 груп продуктів, на які поділяється клас L (індустріальних олив та споріднених продуктів мастильного призначення) залежно від області застосування.

Кожна категорія позначається набором символів (літер та цифр), розділених при запису дефісом.

Перша буква L ідентифікує групу продукту, наступні букви, взяті окремо не мають спеціального змісту.

За необхідності позначення категорій можуть доповнятися класом в'язкості за ISO 3448:1992.

Класифікація за групами мастильних матеріалів, індустріальних олив та споріднених продуктів:

A — відкриті системи мащення;

B — мащення ливарних форм;

C — зубчасті передачі;

D — компресори (холодильні машини і вакуумні насоси);

E — двигуни внутрішнього згорання;

F — Шпинделі, підшипники і спряжені з ними з'єднання;

G — спрямувачі ковзання;

H — гідравлічні системи;

M — механічна обробка металів;

N — електроізоляція;

P — пневматичні інструменти;

Q — системи терморегулювання;

R — тимчасовий захист від корозії;

T — турбіни;

U — термічна обробка;

X — галузі, що потребують застосування пластичних мастил;

Y — інші області застосування;

Z — циліндри парових машин.

У даній системі класифікації продукти позначають єдиним способом. Таким чином окремий продукт може позначатись: ISO-L-AN-32 або у скороченому виді L-AN-32 (число вказує на клас в'язкості за ISO 3448:1992).

https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%86%D0%BD%D0%B4%D1%83%D1%81%D1%82%D1%80%D1%96%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0_%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D0%B0 – джерело інформації

Матеріалознавство, 2 розряд, 1 курс, професія: «Верстатник широкого профілю»

27.03.2020 Урок № 35. Марки змащувальних матеріалів

Класифікація і позначення за ГОСТ 17479.4-87

Маркування індустріальних олив за ГОСТ 17479.4-87 розроблене на базі стандарту ISO 6743/0-81 і містить групу знаків, розділених дефісом:

Перший символ (велика літера «И») — спільний для усіх марок незалежно від складу, властивостей та призначення оливи.

Другий символ (велика літера) — приналежність до групи за призначенням:

Л — легко навантажені вузли (шпинделі, підшипники та спряжені з ними з'єднання);

Г — гідравлічні системи;

Н — спрямовувачі ковзання;

Т — важко навантажені вузли (зубчасті передачі).

Третій символ (велика літера) — приналежність до підгрупи за експлуатаційними властивостями:

А — нафтові оливи без присадок;

В — нафтові оливи з антиокислювальними та антикорозійними присадками;

С — нафтові оливи з антиокислювальними, антикорозійними та протизносними присадками;

Д — нафтові оливи з антиокислювальними, антикорозійними, протизносними та протизадирними присадками;

Е — нафтові оливи з антиокислювальними, адгезійними, протизносними, протизадирними та протистрибковими присадками.

четвертий знак (цифра) — приналежність до класу в'язкості.

Ряд значень класів в'язкості: 2, 3, 5, 7, 10, 15, 22, 32, 46, 68, 100, 150, 220, 320, 260, 680, 1000, 1500, які приблизно відповідають значенню кінематичної в'язкості оливи при температурі 40 °C вираженому у мм²/с (сСт) і повністю ідентичні ряду класів в'язкості за ISO 3448:1992.

Приклад: И-ГН-Е-68,

де И — індустріальна олива,

ГН — олива призначена для гідравлічної системи і спрямовувачів ковзання,

Е — олива з антиокислювальними, адгезійними, протизносними, протизадирними і протистрибковими присадками для машин та механізмів промислового обладнання з підвищеними вимогами до умов роботи

68 — клас в'язкості.

https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%86%D0%BD%D0%B4%D1%83%D1%81%D1%82%D1%80%D1%96%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0_%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D0%B0 –джерело інформації

До конструкційних належать мастила, що застосовуються для змащування виробничого обладнання, яке експлуатується в закритих приміщеннях при більш чи менш сталих навантаженнях і швидкостях і відсутності агресивних середовищ. ГОСТ 20799—75 передбачає випуск індустріальних мастил загального призначення таких марок: И-5А, И-8А, И-12А, И-20А, И-25А, И-30А, И-40А, И-50А, И-70А, И-100А. У позначеннях марок літера «И» означає, що мастилоіндустріальна, А — без присадок, цифри — середнє значення кінематичної в'язкості в сСт (сантистоксах) при 50 °С.

Для змащення деталей і механізмів верстатів застосовують мінеральні олії і мазі (солидолы). Основний характеристикою мінеральних масел є відносна в'язкість, а мазей - температура каплепадіня.

В'язкість масла повинна бути тим нижче, чим менше навантаження і більше швидкість відносного переміщення поверхонь, що труться. Так, для змащення напрямних рекомендується застосовувати масло індустріальне 45, для коробок швидкостей - індустріальне 12-20, для коробок подач і фартуха - індустріальне 30.

Густі мастила використовуються в основному для підшипників, встановлених в закритому корпусі. Для цього рекомендується застосовувати универсальну среднеплавкую змазку УС (солідол жировий) наступних марок: УС-1 -для підшипників, що працюють при температурах до 40-50° С; УС-2 - до 50° С; УС-3 - до 70° Пн.

У токариых верстатах використовуються наступні способи змащування: ручний, картерный, гнотовий і циркуляційний.

Ручний спосіб застосовується для змащення поодиноких місць: підшипників ходового гвинта і валика, напрямних каретки, пінолі задньої бабки, гвинта пінолі, деяких підшипників коробки подач та ін. Вручну також змащують відкриті тертьові поверхні верстата: направляючі станини і полозка супорта, ходовий гвинт, маткову гайку.

Масло заливають через кулькові маслянки або ковпачок. Густа змазка нагнітається шприцом у прес - маслянки.

Періодичність ручної мастила залежить від характеру роботи верстата, але повинна виконуватися не рідше одного разу в зміну.

Картерне мастило здійснюється розбризкуванням масла, заливається до певного рівня в резервуар, що обертаються зубчастими колесами. Така система змащення застосовується в коробках швидкостей, подач, для змащення черв'ячної передачі фартуха. Рівень масла контролюється за контрольним очках або трубчастого маслопоказнику.

Циркуляційна мастило здійснюється примусовою подачею масла але трубкам до найбільш відповідальним місцях коробки швидкостей (підшипників шпинделя, багатодисковим муфтам та ін), а також до деталей коробок подач, фартуху і змінних коліс гітари.

Кожен верстат залежно від конструкції та умов роботи має свої особливості розташування маслюк, вимагає певної системи змащування та періодичності її виконання.

Матеріалознавство, 2 розряд, 1 курс, професія: «Верстатник широкого профілю»

31.03.2020 Урок № 36. Правила застосування змащувально-охолоджувальних рідин

Зма́щувально-охоло́джувальні ріди́ни (ЗОР) — звичайно складні багатокомпонентні системи, призначені в основному для змащування і охолоджування металообробних інструментів і деталей, сприяють зниженню зносу інструментів і підвищенню точності оброблених деталей (в процесі обробки матеріалів ЗОР виконують, крім того, ряд інших функцій: вимивають абразивний пил і стружку, захищають оброблені деталі, інструмент і устаткування від корозії, покращують санітарно-гігієнічні умови роботи).

Класифікація ЗОР

Залежно від складу розрізняють три групи ЗОР:

Чисті мінеральні оливи або оливи з протизносними і протизадирними присадками жирів, органічних сполук сірки, хлору, фосфору; часто до них додають також антикорозійні, антиокислювальні і протипінні присадки в кількості 5-50 %.
Водні емульсії мінеральних олив, які одержують на місці використання розбавленням водою емульсолів, що складаються з 40-80 % мінеральної оливи і 20-60 % емульгаторів, зв'язуючих речовин, інгібіторів корозії, антівспінювачів, бактерицидів.
Водні розчини поверхнево-активних речовин і низькомолекулярних полімерів, які, аналогічно емульсолам, одержують з концентратів, що містять 40-60 % поверхнево-активних речовин, полімерів, інгібіторів корозії, протиспінювачів, бактерицидів і 40-60 % води.

Концентрація робочих емульсій і розчинів залежить від умов застосування і звичайно становить 2-10 %. ЗОР одержують змішуванням базової основи з присадками.

Застосування ЗОР

Застосовуються ЗОР головним чином при обробці металів різанням, обробці металів тиском, при обробці пластмаси і металокераміки ( рис.1)

Рис.1. Застосування змащувально-охолоджувальних рідин на металорізальних верстатах

У кожному окремому випадку вибір ЗОР визначається виглядом і режимом обробки, складом і властивостями інструментального і оброблюваного матеріалів, вимогами до якості обробленої поверхні, способом подачі рідини і ін. Оливні ЗОР, завдяки їх високим змащувальним властивостям, широко застосовують при важких режимах обробки (низькі швидкості, великі глибини різання); водні ЗОР з урахуванням їх охолоджувальних властивостей використовують головним чином для високошвидкісної обробки.

uk.wikipedia.org/wiki/Змащувально-охолоджувальні_рідини –джерело інформації

https://ppt-online.org/27478 презентація «Охолоджуючи рідини»

https://www.youtube.com/watch?time_continue=628&v=vtaEQnN8HSs&feature=emb_logo Змащення токарного верстата та використання ЗОР- відео

Матеріалознавство, 2 розряд, 1 курс, професія: «Верстатник широкого профілю»

31.03.2020 Урок № 37 Основні відомості про інструментальні сталі для токарної обробки.
2.04.2020 Урок № 38 властивості і маркування інструментальних сталей.

Відповідно до призначення сталі поділяють:

на конструкційні з масовою часткою вуглецю до 0,65 %;
інструментальні з масовою часткою вуглецю в межах від 0,65—1,35 %.

Таблиця 2.3Хімічний склад інструментальних нелегованих сталей

Марка сталі	Масова частка елементів, %
	вуглець	кремній	марганець	сірка	фосфор
	вуглець	кремній	марганець	не більше ніж
У7	0,65—0,74	0,17—0,33	0,17—0,33	0,028	0,030
У8	0,75—0,84	0,17—0,33	0,17—0,33	0,028	0,030
У8Г	0,80—0,90	0,17—0,33	0,33—0,58	0,028	0,030
У9	0,85—0,94	0,17—0,33	0,17—0,33	0,028	0,030
У10	0,95—0,109	0,17—0,33	0,17—0,33	0,028	0,030
У12	1,10—1,29	0,17—0,33	0,17—0,33	0,028	0,030
У7А	0,65—0,74	0,17—0,33	0,17—0,33	0,018	0,025
У8А	0,75—0,84	0,17—0,33	0,17—0,33	0,018	0,025
У8ГА	0,80—0,90	0,17—0,33	0,33—0,58	0,018	0,025
У9А	0,85—0,94	0,17—0,33	0,17—0,33	0,018	0,025
У10А	0,95—0,109	0,17—0,33	0,17—0,33	0,018	0,025
У12А	1,10—1,29	0,17—0,33	0,17—0,33	0,018	0,025

Твердість різальної частини інструмента має значно перевищувати твердість оброблюваного матеріалу.

Міцність різального інструмента повинна бути достатньою, щоб сприймати великі сили різання.

Рис.1. Молотки

Рис.2. Ножівкові полотна

Рис.3. Керн, зубило, крейцмесель

Рис.4. Шабери

Рис.5. Ножиці важільні

Рис.6. Напилки

Матеріалознавство, 2 розряд, 1 курс, професія: «Верстатник широкого профілю»

2.04.2020 Урок № 39 Марки сучасних інструментальних матеріалів для виготовлення різальних інструментів

Ефективність роботи різальних інструментів, а в кінцевому результаті і продуктивність праці при обробці матеріалів різанням в значній мірі залежить від властивостей інструментального матеріалу ( рис.1). Основна вимога до матеріалу і геометрії різального інструменту - забезпечення гостроти леза (різальних властивостей) по-можливості довший час.

Рис.1. Сучасні конструкції різальних інструментів

Інструментальні сталі, які використовуються для виготовлення різального інструменту, в залежності від хімічного складу поділяються на вуглецеві, леговані і швидкорізальні (високолеговані).

Вуглецеві інструментальні сталі (ГОСТ1435-74) випускаються середньої якості і високоякісні, що мають менший вміст сірки і фосфору (рис.2). Найбільш широке розповсюдження одержали сталі марок У8;У8А;У10А;У12А, які містять 0,8;1,0-1,2% вуглецю. А-високоякісна сталь. Ці сталі мають низьку теплостійкість (200-250оС), досить технологічні і недорогі. Вони використовуються для виготовлення ручного інструменту, який працює при невисоких швидкостях різання.

Рис.2. Заготовки з вуглецевої інструментальної сталі

Леговані інструментальні сталі (ГОСТ5950-73) мають до1% вуглецю і додатково леговані вольфрамом, хромом, ванадієм і іншими елементами (до 6%) які повищають теплостійкість сталі до 3000С. Найбільшого розповсюдження набули сталі 9ХС, ХВГ, Х6ВФ, 9ХФМ, 7ХНМФБ, 8Н1А, 6ХС, 9Х5ВФ, Х12, Х12Ф і інші. Використовуються вони для виготовлення інструменту, що працює при невисоких швидкостях різання (до 20 м/хв) – це мітчики, плашки, прошивки, протяжки, штампи, деревообробний інструмент ( рис. 3). Ці сталі непогано обробляються відносно недорогі і після термообробки мають твердість НRC62-64. Низьколеговані сталі мають міжнародне позначення згідно ISO4957 SP (Special alloy tool steel). Високолеговані сталі позначаються НР (High alloy tool steel) і містять більше 5% легуючих елементів, до 2% вуглецю і до 12% хрому і відповідають нашим Х12 і Х12Ф.

Рис.3 Інструменти з легованої інструментальної сталі

Швидкорізальні сталі (ГОСТ19265-73) мають вищу теплостійкість у порівнянні з вуглецевими і легованими сталями, тому можуть працювати при вищих швидкостях різання (45-60 м/хв). З них виготовляють біля 60% всіх лезових інструментів, що використовуються в машинобудуванні ( рис.4). Найважливішим легуючим елементом, який входить в склад цих сталей, є вольфрам (6-18%), крім того хром, молібден, кобальт, ванадій. У зв’язку з дефіцитом вольфраму розроблено безвольфрамову сталь 11М5Ф (С=1,1%, Мо=5,5%, Сr=4%, V=1,5%). Вона має твердість 62-64 НКС, теплостійкість 620 оС, міцність на згин 3Б4-4,0 гПа і використовується для обробки відпалених вуглецевих сталей, легованих конструкційних сталей, кольорових металів. Згідно з міжнародними нормами швидкорізальна сталь, яка має у своєму складі до 12% легуючих компонентів позначається SS, а коли більше 12%, то –НSS.

Рис.4 Інструмент зі швидкорізальної високолегованої сталі

Тверді сплави виготовляють методами порошкової металургії. Основні компоненти: карбід вольфраму (WC), карбід титану (ТіС) і карбід танталу (ТаС), зв’язкою служить металічний кобальт, нікель, або молібден. Теплостійкість твердих сплавів різних марок становить 800-1100 оС, що позволяє значно підняти швидкість різання (до 150-200 м/хв). Недолік їх – відносно низька міцність на згин σзг=0,9-1,6 гПа, а у швидкорізальної сталі σзг=3-3,5 гПа. Міцність на стиск σст=4-6гПа, а твердість 90-96 НRA рис.5).

В залежності від хімічного складу тверді сплави поділяються на 4 групи: однокарбідні, двохкарбідні, трьохкарбідні і безвольфрамові.

Однокарбідні тверді сплави (ВК) містять карбід вольфраму і кобальт. Широко відомі марки ВК3; ВК4; ВК6; ВК8; ВК10; ВК15. Цифрою вказано процентний вміст кобальту, а решта –карбід вольфраму.

Двохкарбідні тверді сплави (ТК) у своєму складі містять карбід вольфраму (основна складова), карбід титану і кобальт. Широко застосовуються марки Т30К4, Т5К10, Т15К6 (15% ТіС; 5%Со, 80%WC).

Трьохкарбідні тверді сплави (ТТК) складаються з карбіду вольфраму, карбіду титану, карбіду танталу і металічного кобальту (зв’язки). Використо-вуються марки ТТ7К12 і ТТ20К4

Безвольфрамові тверді сплави створені на основі карбіду і карбонітриду титану, карбіду хрому і тугоплавких зв’язок, зокрема кобальт нікелевої. Ці сплави характеризуються окалиностійкістю, низьким коефіцієнтом тертя, пониженою схильністю до адгезії з оброблюваним матеріалом, але вони мають нижчу міцність, яку втрачають при підвищенні температури, мають низьку теплопровідність. Це сплави: КНТ16;ТН20;ТН30;ТМ1;ТМ3;КХН30

Інститутом надтвердих матеріалів ім. В.М.Бакуля НАН України розроблені нові тверді сплави (ВН і ВКН), які за своїми властивостями близькі до сплавів ВК з однаковою кількістю зв’язки. Дослідження експлуатаційних властивостей цих сплавів при обробці різанням чавунів, сталей, в буровому і штамповому інструменті підтвердило їх добру якість. Це сплави ВН6;ВН8;ВН10;ВН15.

Розробка цих інструментальних матеріалів викликана відсутністю в Україні необхідної сировинної бази (кобальту). Нікель в 2_3 рази дешевший кобальту. Собівартість твердих сплавів на нікелевій основі на 10-20% нижча ніж сплавів ВК.

Рис.5. Різальні інструменти зі змінними пластинами з твердих сплавів

Інтенсивний розвиток виробництва, дефіцитність вольфраму, інтенсивний розвиток кераміки привело до створення керамічних інструментальних матеріалів (рис.6). В залежності від хімічного складу, способу виробництва вони поділяються на три групи.

Оксидна (біла) кераміка складається з оксиду алюмінію (Al2O3)≈99% з незначними домішками оксиду магнію (MgO) і інших елементів. Сюди відносяться марки ВО13;ЦМ332;ВШ75. Пластинки з білої кераміки виготовляють методом холодного пресування з послідуючим спіканням.

Оксидно-карбідна (чорна) кераміка складається з оксиду алюмінію (60-80%) і карбідів тугоплавких металів (TiC;WC;MoC) – до 40%. Сюди відносяться матеріали марок В3;ВОК60;ВОК63.

Оксидно-нітридна кераміка складається з нітриду кремнію і тугоплавких металів з домішками оксиду алюмінію і деяких інших компонентів – це матеріали картиніт ОНТ20 і силініт-Р

Рис.6. Мінералокерамічні пластини для токарних різців

Полікристаличні надтверді матеріали

До цієї групи відносяться алмази і кубічний нітрид бору. Різальні інструменти виготовляють як з природних так і з штучних алмазів.

Композити. Основою полікристалічних надтвердих матеріалів, які мають комплект унікальних фізико-механічних і експлуатаційних властивостей, складає нітрид бору Кубічний нітрид бору (КБН) синтетичний надтвердий матеріал на основі нітриду бору відноситься до числа ефективних інструментальних матеріалів і широко використовується для різних видів абразивних і лезових інструментів (рис.7).

Рис.7 Інструменти з надтвердих матеріалів

На основі кубічного нітриду бору випускаються матеріали марок “ельбор Р” (К01), який використовується для чистової обробки загартованих сталей і чавунів; гексаніт (К10) використовується для чистової обробки гартованих сталей(НRC 40-68), чавунів і твердих сплавів; композит К05 використовується для напівчистової обробки чавунів і інших матеріалів, які дають стружку надлому. Цілий ряд такого класу матеріалів випускають фірми Японії, США, Англії, Німеччини.

Випускаються ці матеріали у вигляді непереточуваних твердосплавних пластинок з нанесеним на них шаром надтвердого покриття.

https://building-ooo.ru/vse-dlya-stroitelstva-stati/instrumentalnye-materialy-instrumentalnye-stalitverdye-splavymineralokeramicheskie-materialyabrazivnye-materialy-i-dr/.html джерело

https://www.youtube.com/watch?time_continue=178&v=kCQjEvFezSM&feature=emb_logo відео – Інструментальні сталі

https://www.youtube.com/watch?v=duRwmp-2hFg відео – Інструментальні сталі

https://www.youtube.com/watch?v=qQtDwS-t5Y0 відео –Тверді сплави

https://www.youtube.com/watch?v=lLTtR1rXJ7g відео – Надтверді матеріали

https://www.youtube.com/watch?v=gfyBUYQM9OQ відео – Інструментальні матеріали ( без перевода)

Матеріалознавство, 2 розряд, 1 курс, професія: «Верстатник широкого профілю»

3.04.2020 Урок № 40-41. Ознаки та класифікація вуглецевих сталей. Склад та маркування вуглецевих сталей.

Вуглеце́ва сталь (англ. carbon steel) або нелего́вана сталь (англ. unalloyed steel)— сталь, що містить вуглець (до 2%) поряд з іншими домішками ( рис.1).

Рис.1 Вплив домішок на властивості вуглецевих сталей

На відміну від чистих залізовуглецевих сплавів в ній, крім заліза і вуглецю, є постійні домішки (марганець, кремній, сірка, фосфор, кисень, азот, водень) і домішки випадкові (хром, мідь, нікель тощо).

Вуглецеві сталі класифікують за різними ознаками ( рис.2)

Рис.2 Класифікація вуглецевих сталей

Вуглецеві сталі бувають низько- (до 0,3% С), середньо- (0,3-0,5% С) і високовуглецеві (понад 0,5% С) ( рис.3); доевтектоїдні (0,02-0,8% С) з феритоперлітною структурою, евтектоїдні (0,8% С) з перлітною структурою і заевтектоїдні (0,8-2% С), структура яких складається з перліту і вторинного цементиту.

Рис.3 Класифікація вуглецевих сталей за хімічним складом

Вуглецеві сталі за призначенням ( рис.4) поділяються на: конструкційні сталі, інструментальні сталі і сталі спеціального призначення (наприклад, для виготовлення котлів, конструкцій мостів). Механічні властивості вуглецевих сталей залежать в основному від вмісту вуглецю. З підвищенням його вмісту збільшуються твердість і міцність, зменшуються пластичність і ударна в'язкість. Вуглецеві сталі застосовують у машинобудуванні, будівництві тощо.

Рис.4 Класифікація вуглецевих сталей за призначенням

Якість конструкційних вуглецевих сталей визначається наявністю в них шкідливих домішок фосфору (P) і сірки (S). Фосфор додає сталі холодноламкості (крихкості). Сірка (найшкідливіша домішка) — додає сталі червоноламкості ( рис.5) Вміст шкідливих домішок у залежності від групи якості для конструкційних сталей наступний:

Звичайної якості (ДСТУ 2651:2005/ГОСТ 380–2005, ISO 1052—82)[2] — P і S до 0,05% (маркування Ст за ДСТУ або Fe за ISO).

Якісна — P і S до 0,035% (маркування сталь).

Рис.5 Класифікація вуглецевих сталей за якістю.

Конструкційні вуглецеві сталі звичайної якості

Широко застосовуються при виготовленні конструкцій масового призначення в будівництві та машинобудуванні, як відносно дешеві, технологічні і що характеризуються необхідними властивостями. В основному ці сталі використовують в гарячекатаному стані без додаткової термічної обробки з феритно-перлітною структурою.

За ступенем розкислення ( рис.6) вуглецеві сталі звичайної якості поділяються на спокійні (сп), напівспокійні (пс), киплячі (кп). Ступінь розкислення визначається вмістом кремнію (Si) у цій сталі:

спокійні — 0,12…0,03% (Si),

напівспокійні — 0,05…0,17% (Si),

киплячі — менше 0,07% (Si).

Рис.6 Класифікація вуглецевих сталей за ступенем розкислення

Маркування вуглецевих сталей ( рис.7)

Рис.7 Маркування сталей

Залежно від подальшого призначення конструкційні вуглецеві сталі звичайної якості поділяють на три групи: А, Б, В.

Сталі групи А. Постачаються з певними регламентованими механічними властивостями. Їх хімічний склад не регламентується. Ці сталі застосовуються в конструкціях, вузли яких не піддаються гарячій обробці — куванням, гарячому штампуванню, термічній обробці і т. д. У зв'язку з цим механічні властивості гарячекатаної сталі зберігаються у виробі.

Сталі групи Б. Постачаються з певним регламентованим хімічним складом, без гарантії механічних властивостей. Ці сталі застосовуються у виробах, що піддаються гарячій обробці, технологія якої залежить від їх хімічного складу, а кінцеві механічні властивості визначаються самою обробкою.

Сталі групи В. Постачаються з регламентованими механічними властивостями і хімічним складом. Ці сталі застосовуються для виготовлення зварних конструкцій. Їх зварюваність визначається хімічним складом, а механічні властивості поза зоною зварювання визначені у стані постачання. Такі сталі застосовують для відповідальніших деталей.

Основні марки конструкційних вуглецевих сталей звичайної якості: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп.

Ст — вказує на те, що сталь звичайної якості.

Перша цифра — номер за ДСТУ 2651:2005 (від 0 до 6) марки, залежить від хімічного складу сталі (збільшення номера від 1 до 6 означає підвищення вмісту вуглецю в сталі від 0,06…0,12% до 0,38…0,49%, для сталі Ст0 вміст вуглецю не більше 0,23%).

Літера Г після першої цифри — підвищений вміст марганцю (Mn) (служить для підвищення прогартовуваності сталі).

сп; пс; кп — ступінь розкиснення сталі.

Якісні вуглецеві конструкційні сталі

Вуглецева якісна конструкційна сталь виробляється згідно з ДСТУ 7809:2015.

Вуглецева якісна конструкційна сталь поділяється на категорії:

машинобудівну — 08, 10,20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58,60;

автоматну — А12, А20, А30;

котельну — 20К.

У позначенні марки сталі цифри означають середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка. Машинобудівні конструкційні сталі використовуються для виготовлення деталей машин, конструкцій приладів. Автоматні конструкційні сталі використовуються для невідповідальних деталей масового виробництва (дрібне кріплення тощо), що виготовляються на верстатах-автоматах. Котельні конструкційні сталі використовуються для виготовлення котлів та посудин, що працюють під тиском і при температурах до 450 °C.

Вуглецеві інструментальні сталі

Інструментальна вуглецева сталь ділиться на якісну і високоякісну. Вміст сірки та фосфору в якісній інструментальної сталі — 0,03% і 0,035%, у високоякісній — 0,02% і 0,03% відповідно.

Випускається згідно ДСТУ 3833-98 (ГОСТ 1435-99)[4] таких марок: У7; У8; У8Г; У9; У10; У11; У12; У13; У7А; У8А; У8ГА; У9А; У10А; У11А; У12А; У13А, де цифрами вказано вміст вуглецю в десятих частках процента (літера А в кінці маркування означає, що сталь високоякісна, а літера Г, що має підвищений вміст марганцю). Стандарт поширюється на вуглецеву інструментальну гарячекатану, ковану, калібровану сталь, сріблянку.

Перевага вуглецевих інструментальних сталей полягає в основному в їх дешевизні і достатньо високій твердості (HRC 60…62) в порівнянні з іншими інструментальними матеріалами. До недоліків слід віднести малу зносостійкість і низьку теплостійкість (250ºС). У разі більшої температури твердість інструменту значно знижується і він втрачає свої різальні властивості.

З вуглецевих інструментальних сталей виготовляють зубила, кернери, напилки, шабери, ножівкові полотна, мітчики, зенкери, розвертки та інші інструменти.

https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D1%83%D0%B3%D0%BB%D0%B5%D1%86%D0%B5%D0%B2%D0%B0_%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D1%8C – джерело інформації

https://www.youtube.com/watch?v=hjDm5y5LPmA&feature=emb_logo відео –Класифікація сталей

Дайте письмові відповіді на контрольні питання

На які групи поділяються сталі за структурою?
Назвіть основні способи виробництва сталей.
Як розрізняються сталі за способом розкиснення?
Що є ознакою розрізнення сталей за якістю?
На які групи розподіляють сталі за якістю?
Які сталі маркують літерами «Ст» і цифрами від 0 до 6?
Розшифруйте марку сталі Ст6пс.
Якими способами виплавляються якісні вуглецеві сталі?
Як поділяються якісні вуглецеві сталі за вмістом вуглецю?
Розшифруйте марку сталі 45.
Як у марці сталі позначається її висока якість?
Які групи сталі бувають за призначенням?
Розшифруйте марку сталі У12А.

Матеріалознавство, 2 розряд, 1 курс, професія: «Верстатник широкого профілю»

Урок № 42 ( 3.04.2020), урок № 43 -44.( 6.04.2020) Сталі вуглецеві якісні. Низьковуглецеві та середньовуглецеві сталі.

Основою вуглецевих сталей є залізо. Залізо — один з найпоширеніших на землі металів: земна кора містить 4,2 % заліза, або 755· 1015 т. Однак лише приблизно сорокова частина цієї кількості сконцентрована у вигляді родовищ, придатних для розробки.

На поверхню Земної кулі щороку випадають тисячі тонн метеоритної речовини, що містить до 90 % заліза. Найбільший залізний метеорит «Гоба» знайдено в 1920 р. в Африці. Його маса становить близько 60 т.

Цікаво, що залізо міститься в гемоглобіні — речовині, яка забезпечує киснем тканини живих організмів. Саме залізу кров завдячує своїм червоним кольором. Вперше залізо в крові людини виявив француз Мері. Загальна кількість цього елемента в крові людини становить усього 3...4 г.

Сталь — це сплав заліза з вуглецем (з вмістом вуглецю у сплаві до 2,14 %). Вуглецева сталь, крім основи (заліза і вуглецю), містить постійні домішки (до 0,4 % силіцію, до 0,8 % мангану, до 0,07 % фосфору і до 0,06 % сірки).

Рис.1. Вироби з вуглецевої сталі

https://mehanik-ua.ru/pidruchnik-materialoznavstvo/697-vugletsevi-stali.html

Вуглецеві сталі класифікують за структурою у зрівноваженому стані, вмістом вуглецю, ступенем розкислення, якістю та призначенням.

За вмістом вуглецю сталі підрозділяються на низько – (< 0,3%С), середньо- (0,3 < С < 0,7%) та високовуглецеві (> 0,7%С).

За якістю сталі класифікують на звичайної якості, якісні та високоякісні. Основним показником якості є вміст сірки та фосфору в сталі. Сталі звичайної якості містять до 0,06 % S і 0,07 % Р, якісні – до 0,04 % S і 0,035 % Р, високоякісні – до 0,025 % S і Р.

За ступенем розкислення сталі поділяються на киплячі (Si<0,07 %), напівспокійні(0,07<Si<0,17 %) та спокійні(0,17<Si<0,37 %).

За призначенням вуглецеві сталі поділяють на конструкційні та інструментальні.

Маркування вуглецевих сталей

Вуглецеві конструкційні сталі виготовляють якісні та звичайної якості. Сталі звичайної якості випускають у вигляді прокату (прутки, балки, листи, труби тощо) в нормалізованому стані.

Рис.2 Вуглецеві конструкційні сталі

ВПЛИВ ВУГЛЕЦЮ І ПОСТІЙНИХ ДОМІШОК НА ВЛАСТИВОСТІ ВУГЛЕЦЕВИХ СТАЛЕЙ

Манган є корисною домішкою. Він розчиняється у фериті, зміцнює його, утворює карбід Мn3С, підвищує механічні властивості.

Силіцій також корисний, розчиняючись у фериті, підвищує його пружність, жорсткість.

Сірка утворює із залізом легкоплавку евтектику Fe — FeS, яка надає сталі червоноламкості — підвищує крихкість за температур гарячої обробки. Вона знижує стійкість сталі до спрацювання.

Фосфор, навпаки, надає сталі холодоламкості — підвищує її крихкість за нормальної і, особливо, за знижених температур. Він також знижує ударну в'язкість сталі. У зв'язку з цим фосфор і сірка вважаються шкідливими домішками в сталях і суворо обмежуються. Цей вміст є одним із показників якості сталі.

Вуглець є основним компонентом, який визначає будову і властивості вуглецевих сталей. Зі збільшенням його вмісту в сталі утворюється більше твердої складової — цементиту. Тому сталь стає міцнішою і твердішою, але менш пластичною.

Кисень, азот, водень знаходяться в сталі у вигляді твердого розчину в фериті або утворюють хімічні сполуки (нітриди, оксиди), або перебувають у вільному стані у шпарах металу. https://mehanik-ua.ru/pidruchnik-materialoznavstvo/697-vugletsevi-stali.html

Ступінь розкислення позначається додаванням індексів: сп – спокійна сталь, пс – напівспокійна, кп – кипляча. Наприклад, марка Ст 3сп означає, що це конструкційна вуглецева сталь звичайної якості, номер 3, спокійна.

Марки сталі (із вмістом 0,3 % і більше вуглецю) термічно обробляються, з них виготовляють таври, швелери, рейси, труби, кріпильні вироби для тракторів, автомобілів і сільськогосподарських машин; тяги, кронштейни, вали, черв'яки, осі для сільськогосподарських машин; шестерні, зірочки, які несуть рівномірне навантаження та ін.

Рис.3 Заготовки з вуглецевої сталі звичайної якості

Вуглецеві конструкційні якісні сталі відрізняються від сталей звичайної якості меншим вмістом сірки (0,04 %) і фосфору (до 0,035 %). Якісні конструкційні сталі виплавляють, як правило, в мартенівських печах (частково в електропечах і кисневих конверторах). Ці сталі призначені для виготовлення виробів, які піддаватимуться термічній обробці, тому регламентують масову частку хімічних елементів

Якісні конструкційні сталі поставляються у вигляді прокату, поковок, профілів різного призначення з гарантованим хімічним складом і механічними властивостями.

Рис.4 Заготовки з конструкційної якісної вуглецевої сталі

Маркують ці сталі двозначними числами, які позначають середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка. Наприклад, сталь 20 містить у середньому 0,20 % С, сталь 70 -0,70 % С.

До вуглецевих сталей відносять також сталі з підвищеним вмістом марганцю (0,7...1,0 %), наприклад, сталь 70 Г, 25 Г, які мають підвищену прогартовуваність.

Якісні спокійні сталі маркують без індексу, напівспокійні і киплячі – з індексами відповідно пс і кп.

Низьковуглецеві якісні киплячі сталі (05кп, 08кп, 10кп, 15кп, 20кп) виготовляють у вигляді тонкого листа і використовують для холодного штампування з глибокою витяжкою.

Спокійні сталі 10, 15, 20 і 25 використовують для виготовлення кріпильних деталей.

Рис 5 Заготовки з низьковуглецевої сталі 20

Середньовуглецеві сталі 30, 35, 40, 45, 30Г, 40Г, 50Г застосовують для виготовлення невеликих валів, шатунів, зубчастих коліс і деталей, які піддаються циклічним навантаженням.

Середньо- та високовуглецеві сталі 60, 65, 70, 75, 80, 85, 60Г, 65Г, 70Г в основному застосовують для виготовлення пружин, ресор, високоміцного дроту та інших виробів з високою пружністю і зносостійкістю.

До вуглецевих конструкційних сталей відносяться також автоматні сталі, які мають добру оброблюваність різанням за рахунок підвищеного (до 0,35 %) сумарного вмісту сірки та фосфору. Крім S і Р, в автоматні сталі можуть бути введені селен, телур, кальцій, свинець. Маркують автоматні сталі буквою А (автоматна) і цифрами, які показують середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка, наприклад А12, А20 тощо. Якщо автоматна сталь легована свинцем, то позначення марки починається поєднанням букв „АС” (наприклад, АС14).

Випускають сталь таких марок: 10кп, 10пс, 10, 15пс, 15кп, 15, 20кп, 20пс, 20, 25, ЗО, 35, 40...85. Наприклад, 10 — вуглецева конструкційна якісна сталь з вмістом вуглецю 0,10 %, сталь 70 — 0,70 % вуглецю. https://studfile.net/preview/7090265/page:10/

Низьковуглецеві сталі (до 0,3 % С) мають високу пластичність, тому з них виготовляють вироби холодним штампуванням (сталь 10 застосовують для штампування кузовів автомобілів), куванням, проте вони недостатньо міцні. Низьковуглецеві сталі широко використовують також для зварних конструкцій.

Рис.6 Зварювальний матеріал

Середньовуглецеві сталі марок 30...65 мають підвищену міцність, твердість, але меншу пластичність, ніж маловуглецеві. З цих сталей виготовляють вали, осі, тяги, штоки, шестерні, зубчасті колеса, ексцентрики та інші деталі, відповідальні кріпильні вироби (болти, гайки) та ін. Високовуглецеві сталі марок 65...85 відрізняються високою твердістю і міцністю. З цих сталей виготовляють вироби високої міцності і пружності, наприклад: пружини, ресори, троси, стрічки, лапи культиваторів. Із наведених марок сталей (із вмістом 0,3 % С і більше) виготовляють різні деталі (в тому числі відповідальні), що потребують нормалізації або поверхневого гартування.

Рис.7 Високовуглецева сталь

До конструкційних вуглецевих сталей належить також Автоматна Сталь таких марок: А12, А20, АЗО, А35 (літера А — автоматна сталь, число — середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка). Автоматна сталь має вміст сірки до 0,03 % і фосфору до 0,15%. Сірка утворює в сталі сульфіт MnS, виявляючи мастильні дії на різальний інструмент, а фосфор сприяє утворенню ламкості стружки і одержанню чистої блискучої поверхні при різанні. Отже, стійкість різального інструменту при обробці автоматних сталей значно вища. Така сталь має підвищену здатність оброблятися різанням, тому її використовують для обробки на верстатах-автоматах. Застосовують цю сталь для виготовлення маловідповідальних деталей (переважно кріпильних). https://mehanik-ua.ru/pidruchnik-materialoznavstvo/697-vugletsevi-stali.html

Вуглецеві інструментальні сталі (ГОСТ 1435-90) поділяються на якісні (У7, У8, ... У13) і високоякісні (У7А, У8А, ... У13А). Буква У в марці означає, що сталь вуглецева, а число вказує середній вміст вуглецю в десятих частках відсотка. Буква А в кінці марки вказує, що сталь високоякісна.

Сталі марок У7, У8, У9, У7А, У8А, У9А застосовують для виготовлення слюсарного, ковальського, пресового та деревооброблювального інструмента.

Заевтектоїдні сталі У10...У13 та У10АВ...У13А використовують для виготовлення вимірювального та різального інструмента і невеликих штампів холодної висадки.

https://studfile.net/preview/7090265/page:10/

Конструкційна сталь - сталь, що застосовується для виробництва різноманітних деталей, механізмів і конструкцій в машинобудуванні і будівництві і має визначені механічні, фізичні та хімічні властивості. По суті конструкційна сталь є особливим типом металевого сплаву, склад та метод отримання котрого підібраний з урахуванням необхідного набору технічних характеристик.

Конструкційні сталі можуть бути машинобудівними і арматурними (будівельними) і відрізняються хорошою зварюваністю.

Якість конструкційної сталі визначається вмістом у матеріалі фосфору і сірки, що впливають на хрупкість металу. В залежності від кількості таких шкідливих речовин в складі сталі розрізняють матеріали наступної якості:

Звичайної;

Якісної;

Високоякісної;

Особливо високоякісної.

Властивості машинобудівних сталей

Машинобудівні сталі загального призначення можуть бути середньо та мало вуглецевими, низько та середньо легованими. Основними властивостями такого матеріалу є:

В’язкість;

Пластичність;

Міцність.

Машинобудівна конструкційна сталь реалізовується необробленими листками, або проходить додаткову обробку закалюванням задля зміцнення верхнього шару або всього об’єму матеріала (закалювання з відпуском, нормалізація).

Машинобудівні конструкційні сталі спеціального призначення в залежності від складу та застосування позділяються на наступні різновиди:

Жаростійкі. Можуть експлуатуватись при високих температурах, не бояться окислення та корозії. Призначені для виготовлення деталей поршневих двигунів, труб, ємностей для цементації сталі.

Кріогенні. Відносяться до сортових високо легованих низьковуглецевих сплавів і відрізняються покращуваними характеристиками, що досягаються за рахунок додаткової обробки.

Корозійновитривалі. Відрізняються високим вмістом хрому, що захищає метал від корозії та застосовуються для виробництва труб, деталей гідравлічного устаткування, турбін, карбюраторних валів.

Зносовитривалі. Високовуглецеві та високо леговані сплави що відрізняються підвищеною стійкістю до механічного зносу і корозії. Використовуються для виробництва наносного та подрібнюючого устаткування, траків.

Автоматні. Відрізняються легкою оброблюваністю та середньою міцністю і призначені для виготовлення мало навантажених автомобільних деталей, наприклад болтів, гайок, шпильок.

Пружинні. Високоміцні сталі що використовуються для виготовлення ресор і пружинних механізмів.

Для застосування у будівельній індустрії використовуються мало леговані та вуглецеві сталі хорошої зварюваності. Легування покращує закалювання металу і підвищує межу його текучості.

Застосування вуглецевих сталей

https://kowel.rayon.in.ua/news/141718-iak-de-i-dlia-chogo-vikoristovuiut-konstruktsiinu-stal

https://www.youtube.com/watch?v=Bb3qChGRnW8 відеолекція –Вуглецеві сталі

Матеріалознавство, 2 розряд, 1 курс, професія: «Верстатник широкого профілю»

6.04.2020 Урок № 45 . Охолоджувальні рідини
7.04.2020. Урок № 46. Марки змащувальних матеріалів

Процес різання супроводжується низкою закономірних явищ, вивчення яких дає змогу обґрунтувати вибір конкретних умов (режиму) різання, геометрії різця, мастильно-охолоджувальної рідини.

Мастильно-охолоджувальна рідина та підведення її в зону різання

Вибір мастильно-охолоджувальної рідини (МОР) залежить від виду обробки (чорнова або чистова), властивостей оброблюваного металу, глибини та швидкості різання, виду стружки, вимог до якості обробленої поверхні тощо.

Рис 1. Мастильно-охолоджувальна рідина при обробці на фрезерному верстаті

Мастильно-охолоджувальні рідини, що застосовуються під час оброблення сталі, поділяються на дві групи. До першої групи належать рідини, які справляють переважно охолоджувальну дію. Це водяні розчини соди або мила, водяні емульсії та інші сполуки, що характеризуються великою теплопровідністю.

Рис.2. Мастильно-охолоджувальна рідина першої групи

Другу групу утворюють рідини переважно змащувальної дії: мінеральні масла та їхні суміші, сульфофрезол (осірчене мінеральне масло), рідина “Аквол-2” тощо.

Рис.3 Мастильно-охолоджувальна рідина другої групи

У процесі оброблення чавунних заготовок застосовують охолодження гасом зі скипидаром або содовою емульсією. В окремих випадках чавун та іншікрихкі матеріали обробляють без охолодження. У разі роботи твердосплавними інструментами, МОР потрібна не стільки для запобігання перегріву інструментів, скільки для самої оброблюваної заготовки, адже її застосування впливає на остаточні якості оброблених поверхонь.

Правильний вибір МОР – важливий фактор забезпечення високої стійкості інструменту та високої якості обробленої поверхні. Таблиці рекомендованих МОР наводяться у довідниках.

У зону різання МОР підводиться такими способами: вільно падаючим струменем Рідина нагнітається з резервуара верстата насосом і через систему шлангів та напрямне сопло подається в зону різання (на стружку, в місце її загинання); високонапірним струменем. Рідина подається від задньої поверхні різця через отвір малого діаметра сопла (0,2–0,4 мм) під тиском. За таких умов рідина інтенсивно проникає в зону стружкоутворення і, швидко випаровуючись, відводить більше тепла, ніж рідина, яку подають вільнопадаючим струменем у розпиленому стані за допомогою спеціальної установки. У процесі охолодження розпиленою емульсією найефективніше використовуються охолодні та мастильні властивості застосовуваних рідин. Емульсія подається в зону різання зі швидкістю до 300 м/с, що забезпечує інтенсивневідведення тепла від рі ця, заготовки й стружки. Подача МОР у розпиленому стані, порівняно з охолодженням вільнопадаючим струменем, у півтора-два раза підвищує стійкість інструмента зі швидкорізальної сталі. Використана МОР потрапляє в корито верстата, далі через сито і фільтр знову надходить у резервуар. Очищення або регенерація рідини дає можливість використовувати її багаторазово.

В окремих випадках для охолодження і змащування інструментазастосовують не рідини, а мастило (наприклад, дисульфід молібдену МоБг) або струмінь холодного повітря. Тому в технічній літературі зустрічається також термін «мастильно- охолоджувальні засоби»(МОЗ).

http://lib.iitta.gov.ua/11066/2.pdf джерело інформації

Змащувально-охолодні рідини (ЗОР) сприятливо впливають на процес різання металів, значно зменшують знос різального інструменту, підвищують якість оброблюваної поверхні та знижують витрати енергії, а також перешкоджають утворенню наросту біля різальної кромки інструмента і сприяють видаленню стружки та абразивних часток із зони різання.

Оброблюючи чавун та інші крихкі матеріали, ЗОР не застосовують, оскільки ефект від їхньої дії незначний. При роботі твердосплавним інструментом на високих швидкостях слід подавати інтенсивний і безперервний струмінь рідини, оскільки при переривистому охолодженні можуть утворюватися тріщини в різальних пластинках з твердого сплаву.

Найбільш ефективні змащувально-охолодні рідини при різанні в'язких, пластичних і таких, що дуже усталюються при деформації металів. При цьому із збільшенням товщини зрізу й швидкості різання позитивний ефект на стружкоутворювання від дії ЗОР зменшується.

ЗОР повинні мати високі охолодні, змащувальні, антикорозійні властивості й бути нешкідливими для працюючого. Усі застосовувані рідини можна розбити на дві основні групи — охолодні та змащувальні. До першої групи належать водні розчини й емульсії, що мають велику теплоємність і теплопровідність. Дуже поширені водні емульсії (кольору від молочно-білого до коричневого), до складу яких входять 2—20 % мастила та 0,3—2 % мила, і поверхнево-активні речовини. Водні емульсії застосовують під час обдиральних робіт, коли до шорсткості поверхні не ставлять високих вимог. До другої групи належать ЗОР, що мають високу маслянистість; мінеральні мастила, гас, а також розчини в мастилі або гасу поверхнево-активних речовин. Рідини цієї групи застосовують при чистових і оздоблювальних роботах. Застосовують також осірчені мастила, так звані сульфофрезоли, що містять сірку як активовану добавку.

Контрольні запитання1. Що називають зносом фрези і які його причини?2. Які поверхні головки фрези найбільше піддані зносу?3. З якою метою при різанні металів застосовують змащувально-охолодні рідини (ЗОР)?4. На які групи поділяються змащувально-охолодні рідини?5. Чому чавун та інші крихкі матеріали обробляють без охолодження?

http://bcpl.pto.org.ua/index.php/component/k2/itemlist/category/322-11-osnovi-teoriji-rizannya-metaliv джерело інформаціїї

Рідкі змащувально-охолоджуючі матеріали.

Їх прийнято називати змащувально-охолоджуючі рідини (ЗОР). Вони розділені на класи: масляні, водозмішуючі (водні), швидкорозчинні і сплави деяких металів

Масляні ЗОР. Складаються з мінерального масла, що є базовим, до якого можуть бути додані антифрикційні, антизношуванні і антизадирні присадки, інгібітори корозії, антиоксиданти, антипінні і антитуманні присадки. Мінеральне масло в масляних ЗОР займає 60-95% (у відсотках по масі). Зазвичай це високоочищені нафтенові або парафінові масла. Іноді в якості основи для масляних ЗОР використовують суміш з декількох (2-3) мінеральних масел.

Антифрикційні присадки - це зазвичай технічні рослинні масла і жири (рапсова олія, свинячий жир), жирні кислоти і їх ефіри, а також полімерні ненасичені жирні кислоти. Їх зміст зазвичай становить 5-25%. У зв'язку з їх дефіцитністю ведуться роботи по заміні жирових продуктів природної природи на синтетичні.

Антизношуванні присадки - зменшують знос ріжучого інструменту при зростанні навантаження.

Антизадирні присадки запобігають схоплювання і знос ріжучого інструменту при найбільш важких температурних і механічних навантаженнях. Це найчастіше речовини, що містять сірку, хлор, фосфор.

Інгібітори корозії запобігають корозійний вплив масляних ЗОР на виготовлені деталі та деталі машин, викликане продуктами окислення мінеральних олій, присадок, а також продуктів їх розкладання.

Антипінні присадки додають в масляні ЗОР для запобігання піноутворення. Найбільше поширення набули діметилсиліконові полімери. Необхідні кількості цих речовин 0.0005-0.001%.

Антитуманні присадки знижують утворення і виділення масляного туману (аерозолю) при роботі з ЗОР на масляній основі. Антитуманні присадки рекомендуються поліолефіни, аттактичний поліпропілен.

Масла без присадок застосовують при обробленніі магнію, латуні, бронзи, міді і вуглецевих сталей при легких режимах різання. Однак вони мало ефективні при обробленні важкооброблюваних сталей і сплавів, особливо при важких режимах різання.

Водозмішуючі ЗОР. Такі ЗОР можуть містити емульгатори, нафтові олії, воду, спирти, гліколі, інгібітори корозії, бактерициди, протизношуванні, протизадирні і антипінні присадки, електроліти та інші органічні і неорганічні продукти. Ці ЗОР застосовують у вигляді емульсій або справжніх водних розчинів при абразивній і лезовій обробленні (легкі і середні режими різання) чорних і кольорових металів. Перевагами водозмішуючих ЗОР є більш висока, ніж у масляних ЗОР, що охолоджувальна здатність, відносно низька вартість, пожежна безпека і менша токсичність. Недоліки - порівняно невисокі змащувальні властивості, низька ефективність на окремих операціях і недостатньо висока стабільність властивостей з часом. Водозмішуючі ЗОР розділені на чотири підкласу - емульгуючі (емульсоли), напівсинтетичні, синтетичні, швидковипаровувані ЗОР.

Емульговані ЗОР (емульсоли) при змішуванні з водою утворюють емульсії.тВ якості основи емульсолів використовують середньов’язкі нафтові масла тнафтенового або змішаного типу, зміст яких в емульсолі може досягати 85%.тЗастосовують емульсоли у вигляді 1-5% -них емульсій у воді.

Напівсинтетичні ЗОР принципово не відрізняються від емульсолів щодо компонентного складу, однак вони суттєво відрізняються від них по концентрації компонентів. Основу напівсинтетичних ЗОР становить вода (до 50%) і емульгатори (до 40%). Обов'язковим компонентом є малов’язкі (3-10 кв.мм / с при 50 ° С) нафтове масло. Напівсинтетичні ЗОР, як і емульсоли, можуть містити біоциди, протизношуванні і протизадирні присадки. Їх використовують у вигляді 1-10% -них водних розчинів.

Синтетичні ЗОР представляють собою суміш водорозчинних полімерів, поверхнево-активних речовин, інгібіторів корозії, біоцидів, антипінних присадок і води. До їх складу для підвищення змащувальнихвластивостей вводять протизношуванні і протизадирні присадки. Синтетичні ЗОР можуть бути приготовані у вигляді порошків. Їх застосовують у вигляді 1-10% водних розчинів. По універсальності, тривалості збереження експлуатаційних властивостей синтетичних ЗОР, як правило, перевершують емульсії.

Швидковипаровувані ЗОР. Основу таких змащувально-охолоджуючих матеріалів складають швидковипаровувані галогенпохідні вуглеці. Випаровуючись, вони охолоджують ріжучий інструмент і обробляють виріб і залишають на поверхнях, що труться, тонкі змащувальні шари присадок, що входять до їх складу. Швидковипаровувані змащувально-охолоджуючі матеріали застосовують при обробленні різанням важкооброблюваних сплавів і пакетів з пластин різнорідних матеріалів на операціях свердління, розгортання, нарізування різьб і протягування.

https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/30928/1/Matvijenko_magistr.pdf джерело інформації

Матеріалознавство, 2 розряд, 1 курс, професія: «Верстатник широкого профілю»

7.04.2020. Урок № 47. Вплив змащувально-охолоджувальних рідин на зношування фрез.

Внаслідок тертя ковзання або дії високої температури в місцях контакту різального клина зі стружкою та поверхнею різання відбувається знос фрези шляхом видалення з робочих поверхонь зубів мікрочасток.

Різальний інструмент зношується в особливо важких умовах при: постійно оновлюваних тертьових поверхнях, високих тисках і температурах. Розрізняють три види зносу: абразивний, молекулярний і дифузійний.

Абразивний знос відбувається в результаті дряпання — зрізування найдрібніших часток інструмента твердими включеннями оброблюваного матеріалу. Такий знос переважно спостерігається при різанні чавуна, високовуглецевих і легованих інструментальних сталей, що мають в структурі досить тверді зерна карбідів, а також при обробці відливок з твердою та забрудненою кіркою.

Молекулярний знос супроводжується вириванням з поверхонь інструмента найдрібніших часток стружкою і поверхнею різання заготовки внаслідок дії між ними значних сил молекулярного зчеплення (прилипання, зварювання) і відносного ковзання. Такий вид зносу в основному спостерігається при фрезерування пластичних металів, особливо важкооброблюваних сталей (жаростійких, неіржавіючих тощо).

При високих температурах у зоні різання відбувається дифузія, в результаті якої змінюється хімічний склад і механічні властивості поверхневих шарів інструмента, що прискорює його знос.

При фрезеруванні інструмент зношується по передній і задній поверхням (рис. 1, а). На передній поверхні зуба фрези стружка вибирає лунку, а на задній утворюється притерта до поверхні різання площадка без заднього кута.

Рис. 1. Характер і періоди зносу зуба фрези:

а — характер зносу фрези; б — графік інтенсивності зносу

Знос переважає на задніх поверхнях зубів фрези. У деяких випадках при обробленні пластичних матеріалів дисковими й торцевими фрезами, коли тривалість контакту зубів із заготовкою відносно велика, знос з’являється і на передніх поверхнях.

Інтенсивність зносу інструмента протягом його роботи неоднакова. Її можна зобразити у вигляді графіка (рис. 1, б), на якому по горизонталі відкладається час роботи фрези, а по вертикалі — її знос. Протягом першого періоду (ділянка кривої ОА) відбувається приробіток тертьових поверхонь, коли згладжуються шорсткості, що залишилися після заточування інструмента. Тривалість цього періоду можна скоротити доведенням фрези. Другий період (ділянка АВ) характеризується нормальною (повільною) швидкістю зносу і складає близько 90...95 % часу роботи фрези. Третій період (ділянка ВС) — період підсиленого зносу, по досягненні якого фрези слід знімати з верстата для переточування. В іншому випадку для їх відновлення заточкою знадобиться зрізати з зубів значні шари металу, що набагато скоротить сумарну тривалої роботи фрез і значно збільшить їх витрати.

Ознаки гранично допустимого зносу (критерію затуплення), що вказує на необхідність переточування інструмента, залежать від характеру виконуваної роботи. При чорновому фрезеруванні, коли точність і чистота оброблення не є кінцевою метою, допустимий знос практично визначають за такими зовнішніми ознаками: появі на поверхні різання блискучої смужки (при обробленні сталі) або темних плям (при обробленні чавуна); різкому збільшенню зусилля подачі й шорсткості обробленої поверхні; зміні форми й кольору стружки. При чистовому фрезеруванні знос фрези визначають за зниженням точності й чистоти оброблення порівняно з допустимими.

Час переточування можна також установити по допустимій ширині площадки зносу, по головній задній поверхні зуба, величина якої наводиться в довідниках. Наприклад, для торцевих фрез, оснащених твердим сплавом, при чорновому обробленні сталі h₃=1,5...2 мм, при чистовій — h₃ = 0,8... 1 мм. Для циліндричних і дискових фрез ці значення зносу приблизно удвічі менші. У масовому виробництві допустимий знос обмежують примусовим переточуванням інструментів через певні проміжки часу.

Допустима величина зносу фрез, перевищення якої призводить до катастрофічного наростання зносу, також залежить від застосовуваної МОР. При фрезеруванні всуху (і = 98 м / хв) середня величина допустимого зносу фрез по кутках не перевищує 0,3 мм (часто руйнування починалося і при зносі 0,25 мм), а з водними МОР вона становила 0,35-0,4 мм. Із застосуванням масляних МОР фрези зберігають ріжучі властивості при зносі по головній задній грані, що дорівнює 0,4-0,5 мм, а при МОР МР-4-0,8-0,9 мм. З підвищенням швидкості різання до 154 м / хв допустима величина зносу зменшується при роботі з усіма МОР. Знос, відповідний закінчення періоду підробітки, при різанні з водними МОР в 1,5-2 рази вище, ніж при роботі з маслами, причому зі збільшенням швидкості різання він зменшується. Фрезерування являє собою розрізання металу переривчастим методом. У зоні контакту інструмента з поверхнею металу відбуваються значні температурні коливання. Часом температура нагріву може перевищувати 1000 ° С. Якщо при цьому використовувати охолоджуючу рідину, то кромка інструменту буде схильна до шокового впливу температури. Часто це призводить до утворення тріщин на поверхні інструменту і виходу його з ладу.

Отже, при чорновій обробці, коли швидкість різу висока і значно виділення тепла, застосування МОР не завжди виправдано. Зате в процесі чистової обробки необхідно знижувати температуру матеріалів

Фрезерування з МОР

Існують деякі ситуації, в яких застосування МОР виправдано:

 Чистове оброблення нержавіючої сталі та алюмінію - щоб уникнути налипання частинок металу на оброблювану поверхню

 Обробка жароміцних сплавів при низькій швидкості різання – для зниження тертя і охолодження заготовки

 Обробка чавуну - для осадження і змивання частинок, що сприятливо позначається на довкіллі, здоров'я операторів і якості деталей

 Фрезерування тонкостінних деталей - щоб уникнути перекручування геометрії деталі

 Для евакуації стружки з глибоких виїмок можна використовувати стиснене повітря з частинками спеціального масла, так зване охолодження масляним туманом. ( рис.2)

Рис 2 – А)Масляний туман; Б)Стиснене повітря; В) Рясний внутрішній підвід; Г) Зовнішній підвід ЗОР.

Також охолоджувати інструмент можна газоподібними речовинами. Деякі з застосовуваних з метою охолодження рідин зменшують тертя межу поверхнями самої фрези і оброблюваного металу. Ці рідини є мастильно- охолоджуючими. Також МОР дозволяє видалити металеву стружку, утворену в процесі різу.

Застосування МОР сприяє:

• зменшення споживаних потужностей в ході технологічного процесу;

• підвищення якості обробки поверхонь;

• підвищення терміну служби інструменту.

Вибір рідини залежить від виду обробки і від матеріалу. Відзначимо, щобільше 50% тепла виділяється в ході деформації металу, решта - при терті. З урахуванням цих чинників і підбирають охолоджуючу рідину. Зменшенню тертя між поверхнями сприяють змащувальні властивості масла. Ефективність же охолодження буде залежати від води, що утворює розчин або емульсію при контакті з маслом.

Мастильно-охолоджуючі рідини беруть участь в процесі з перших секундоброблення. Підводити їх слід безперервно. При проведенні чорнових робіт кількість МОР наближається до 30 літрам за одну хвилину, а при чистових роботах - близько 6 літрів. Це дозволяє підвищити стійкість фрези від двох до п'яти разів.

Найбільшого поширення набули емульсії, одержувані при змішуванні води з милом, розчиненими в нафтових маслах. При цьому в ході проведення чистових робіт використовується водний розчин емульсол, до складу якого входять також мінеральне масло, мила і спирт. При проведенні чорнових робіт в хід йде масляна емульсія, яка утворює на поверхні металу плівку, і сприяє таким чином мастилі інструменту. Якщо проводиться обробка металу з утворенням стружки з великим перетином, як МОР застосовують речовини, що утворюють на поверхні міцну плівку, яка не піддається руйнуванню в процесі нагрівання і посилення різу.

Матеріалознавство, 2 розряд, 1 курс, професія: «Верстатник широкого профілю»

9.04.2020. Урок № 48. Основні властивості легованих сталей

Класифікація легованих сталей

За хімічним складом сталі поділяють на вуглецеві та леговані.

Цікавий факт. Початком масового виробництва немагнітних сплавів вважається виплавка сталі англійцем Робертом Гадфільдом в кінці XIX століття. Звичайно, людство і раніше знало, що таке легована сталь, але організувати потокове виробництво і оцінити всі переваги її застосування люди змогли тільки в епоху глобальної індустріалізації і, на жаль, з появою нових військових технологій. Завдяки високому опору зносу і ударних навантажень сталь Гадфільда аж до середини XX століття стає найбільш використовуваним сплавом для виробництва залізничних хрестовин, танкових траків, піхотних шоломів і навіть тюремних грат.

Звичайні вуглецеві стали, також як леговані, можуть містити кремній, марганець, мідь, сірку, хром, фосфор, водень, азот і алюміній, тільки їх кількість значно нижче, а використовуються вони в основному для розкислення сплаву. При цьому Si і Mn вводяться для поліпшення показників міцності та фізико-хімічних властивостей. Інші речовини потрапляють в розплавлену сталь з шихти або пічних газів і відповідно вважаються шкідливими домішками. При виплавленні легованих сталей їх властивості моделюються за рахунок цілеспрямованого введення оптимізуючих речовин.

Легуючі добавки Найбільш поширеними елементами, що використовуються для поліпшення фізичних і хімічних властивостей сталевих сплавів є: хром, марганець, нікель, кремній, вольфрам, молібден, ванадій, титан, мідь, кобальт, алюміній, бор, ніобій, цирконій, азот, миш'як, сірка і фосфор. Але, незважаючи на такий великий список, все ж найбільш використовуються лише кілька з перерахованих вище елементів.

Детальнiше: https://metinvest-smc.com/ua/articles/legirovannaya-stal-osobennosti-klassifikatsiya-i-kharakteristiki/

Сталь, яка містить крім постійних домішок (манган, силіцій) один або кілька спеціальних елементів з вмістом понад 1 %, називають легованою.

Рис.1 Заготовки з легованої сталі

Властивості легованих сталей визначаються кількістю введених легувальних елементів і характером їх взаємної дії з основними компонентами — залізом і вуглецем. За цією ознакою легувальні елементи можна поділити на дві групи: елементи, які не утворюють карбідів (Ni, Co, Si, Al, Си); карбідоутворювальні елементи (Cr, Μn, Mo, W, V, Ті, Zn, Nb).

Введення легувальних елементів сприяє досягненню якіснішої термічної обробки, оскільки вони надають аустеніту великої стійкості.

ВПЛИВ ЛЕГУючИХ ЕЛЕМЕНТІВ НА СТРУКТУРУ І ВЛАСТИВОСТІ СТАЛІ

Хром — дешевий легувальний елемент. Його широко застосовують для легування (в конструкційних сталях до 3 %). Він підвищує твердість і міцність сталі при одночасному незначному зниженні пластичності і в'язкості. Він частково розчиняється у фериті й одночасно утворює міцні карбіди. Хром підвищує опір корозії — при вмісті понад 13 % С г сталь стає неіржавною. Крім того, хром підвищує жароміцність, а також змінює магнітні властивості сталі. Завдяки високій зносостійкості хромистої сталі з неї виготовляють підшипники кочення. Хром вводять у сплав швидкорізальної сталі.

Нікель — цінний легувальний елемент (у конструкційних сталях 1...5 %) — надає сталі міцності, високої пластичності і в'язкості. Його використовують у значній кількості, якщо потрібно одержати немагнітну сталь і сталь підвищеної антикорозійності. Розчиняючись у фериті, нікель зміцнює його. Для легування інструментальних сталей нікель не застосовують.

Вольфрам — дорогий метал. Він дуже підвищує твердість сталі і надає їй червоностійкості — здатності зберігати твердість за підвищених температур. Його вводять переважно в інструментальні і швидкорізальні сталі.

Ванадій — карбідоутворювальний елемент — підвищує твердість сталі і надає їй червоностійкості, сприяє утворенню дрібнозернистої структури, підвищує пружність. Його вводять в інструментальні й швидкорізальні сталі, в невеликій кількості (0,1...0,3%) — у конструкційні сталі.

Молібден — карбідоутворювальний елемент — підвищує твердість і міцність сталі за підвищених температур. Він сприяє утворенню дрібнозернистості. Молібден вводять у конструкційні, інструментальні й жароміцні сталі.

Манган — недорогий легувальний елемент — є постійною домішкою сталі. В конструкційних сталях мангану не більше ніж 2 %. Він підвищує міцність і твердість сталі. З підвищенням вмісту мангану сталь стає зносо - і магнітостійкою.

Силіцій — постійна домішка сталі. У разі введення в сталь до 1 % силіцію міцність її збільшується при збереженні в'язкості (ресорні і пружинні сталі). Він збільшує кислотостійкість, жароміцність. Силіцій вводять у конструкційні, електротехнічні та інші сталі.

Кобальт — підвищує жароміцність, магнітні властивості, збільшує опір ударам.

Титан — підвищує міцність, сприяє подрібненню зерен, поліпшує оброблюваність і опір корозії.

КЛАСИФІКАЦІЯ, МАРКУВАННЯ І ЗАСТОСУВАННЯ ЛЕГОВАНИХ СТАЛЕЙ

.Леговані сталі класифікують за призначенням, хімічним складом, якістю та структурою.

За призначенням леговані сталі поділяють на конструкційні, інструментальні і сталі з особливими фізичними і хімічними властивостями.

Конструкційні сталі застосовують для виготовлення деталей машин і будівельних конструкцій. Конструкційні сталі повинні мати високі механічні властивості.

Рис.2 Вироби з конструкційних легованих сталей

Інструментальні сталі і сплави застосовують для виготовлення різних виробничих інструментів (різальних, вимірювальних і ударно - штампових).

Рис.3 Інструменти різальні: а- свердла спіральні, б- мітчики, в-плашка, г – фрези.

Інструментальні сталі повинні мати високу твердість і зносостійкість.

Сталі і сплави з особливими фізичними і хімічними властивостями застосовують для виготовлення деталей, які працюють в особливих умовах. Ці сталі об'єднано в шість груп: неіржавні (корозійностійкі), з високим електроопором, електротехнічні, з особливим тепловим розширенням, магнітні і для роботи за високих температур (жаростійкі й жароміцні).

За хімічним складом сталі поділяють залежно від того, які легувальні елементи і в якій кількості містяться в сталі.

За якістю леговану сталь поділяють на якісну, високоякісну і особливо високоякісну, яка містить сірку (до 0,015 %), фосфор (до 0,025 %). Залежно від головних легувальних елементів сталь поділяють на групи, наприклад Хромиста (15Х, 40Х), Марганцевиста (15Г, 30Г2), Хромонікелева (12ХНЗ, 20ХН), Хромомангановосиліцієва (25ХГС). Залежно від вмісту легувальних елементів леговані сталі поділяють на три групи: Низьколеговані (загальним вмістом легувальних елементів до 3 %), Середньолеговані (3...10 % легувальних елементів) і Високолеговані (понад 10 % легувальних елементів).

За структурою у відпаленому стані леговані сталі бувають доевтектогдні, які мають у структурі вільний ферит; заевтектоїдні — надмірні карбіди і ледебуритні — первинні карбіди, які відокремилися з рідкої фази.

Маркування легованих сталей. Для маркування сталей стандартом прийнято такі умовні позначення легувальних елементів: X — хром, Η — нікель, В — вольфрам, Φ — ванадій, Μ — молібден, Γ — манган, Д — мідь, К — кобальт, С — силіцій, Ю — алюміній, Ρ — бор, Б — ніобій, Π — фосфор, Τ — титан, Ц — цирконій.

Марка сталі складається з цифр і літер: якщо на початку марки стоять дві цифри (позначають конструкційні сталі), то вони вказують на середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка; якщо одна цифра — вміст вуглецю в десятих частках відсотка і якщо спереду

Рис.4 Приклади маркування легованих сталей

Марки цифри немає, то це означає, що вуглецю в цій сталі 1 % (позначають інструментальні сталі). Цифри, які стоять за літерами, вказують на вміст певної домішки (легувального елемента) у відсотках. Якщо після літери легувального елемента немає цифри, то вміст цього елемента становить до ІД %- Літери в кінці марки означають: А — високоякісна сталь; літера Ш (через дефіс) вказує, що сталь особливо високоякісна (з обмеженим вмістом сірки і фосфору); Л — сталь, призначена для лиття; Я — сталь, розлита у вакуумі. Наприклад, сталь марки 12Х2Н4А — хромонікелева високоякісна сталь з вмістом 0,12 % вуглецю, хрому 2 %, нікелю 4 %; 5ХНМ — легована інструментальна сталь з вмістом 0,5 % вуглецю, хрому, нікелю і молібдену до 1,5 % кожного легувального елемента.

Деякі леговані сталі виділено в окремі групи і на початку марки позначаються літерами: ПІ — підшипникові, ШХ15 (підшипникова хромиста сталь з вмістом 15 % хрому); Ρ — швидкорізальні, Р18 (Р — швидкорізальна сталь, 18 — вміст вольфраму 18 %); Л — лемішна сталь Л65 (65...0,65 % вуглецю); Ε — магнітні сталі; ЕХЗ — магнітотверда хромова сталь (з вмістом 3 % хрому); Св — зварювальна сталь; Нп — наплавлювальна сталь тощо.

Рис.5 Сталь шарікопідшипникова

ЛЕГОВАНІ КОНСТРУКЦІЙНІ СТАЛІ

Конструкційні леговані сталі застосовують для виготовлення різних відповідальніших деталей машин. Залежно від умов роботи вони повинні мати потрібні механічні властивості: високу міцність при значних статичних навантаженнях; пластичність і в'язкість при динамічних навантаженнях; твердість і зносостійкість при спрацюванні тертям.

Із сталей нормальної і підвищеної міцності найбільше застосовують сталі з підвищеною твердістю поверхні і в'язким осердям (цементовані, азотовані і зміцнені СВЧ сталі), які містять не більше ніж 5 % легувальних елементів.

Низьковуглецеві (0,1...0,3 % С) леговані сталі зазнають цементації і нітроцементації. Цими технологічними методами зміцнюють шестерні, зубчасті колеса, черв'яки, осі, важелі, поршневі пальці та інші деталі. Сталі, які зазнають цементації, наведено в табл.

Як легувальні елементи використовують хром, нікель, манган, молібден, титан та ін. Для деталей, які працюють в умовах спрацювання при терті (поршневі пальці, шліци), застосовують сталі марок 15Х, 20Х, 15ХФ, 20ХФ, 18ХГ, а також сталі підвищеної міцності, в'язкості марок 20ХН, 12ХН2М та ін. Для важконавантажених зубчастих коліс з високою міцністю осердя зуба використовують сталі 18ХГТ, 25ХГТ, 25ХГМ, ЗОХГТ. Сталі 20ХГР, 27ХТР, 20ХНР з додаванням бору застосовують для виробів, які працюють на тертя (черв'яки, кулачки, шарніри).

Рис.6 Зубчасті колеса з легованої сталі

Деталі машин, виготовлені з цих сталей, зазнають термічної обробки (гартування і низького відпускання). Низьковуглецеві сталі крім твердої поверхні (58...63 HRC) мають достатньо міцне і в'язке осердя, стійке до навантажень.

Сталі 38Х2Ю і 38Х2МЮА після азотування використовують для виготовлення деталей з великою твердістю і зносостійкістю поверхні (валики водяних насосів, плунжери та ін.).

Для зміцнення поверхневим гартуванням, тобто нагріванням струмом високої частоти (СВЧ), вибирають середньовуглецеві сталі 40Х, 45Х, ШХ4, які застосовують для виготовлення зубчастих коліс, хрестовин, деталей підшипників кочення.

Леговані сталі з вмістом вуглецю 0,4...0,5 % застосовують для великої групи деталей машин, які працюють не тільки при статичних, а й при ударних навантаженнях (вали, штоки, шатуни тощо).

Хромисті сталі 40Х, 45Х, 50Х належать до дешевих конструкційних матеріалів. Із збільшенням вмісту вуглецю в них підвищується міцність, але знижується пластичність і в'язкість.

Хромосиліцієманганові сталі ЗОХГСА, 35ХГСА містять по 1 % Сг, Μη і Si, мають високі технологічні і механічні властивості, їх широко застосовують в автомобілебудуванні (вали, деталі рульового керування).

Хромонікелеві сталі 40ХН, 45ХН, 50ХН мають високий температурний запас в'язкості і меншу схильність до крихкого руйнування порівняно з хромистими.

Для виготовлення пружин і ресор використовують леговані сталі 50С2, 55С2, 50ХФА, 60С2ХА та ін., які характеризуються високою пружністю, стійкістю, достатньою в'язкістю і пластичністю. Для знищення концентраторів напружень (волосових тріщин, рисок тощо) ресори і пружини піддають дробоструминному наклепу, що підвищує строк роботи у 5...8 разів.

Підшипникові сталі ШХ6, ШХ9, ШХіб, ШХ16СГ використовують для виготовлення підшипників кочення. Вони мають високу твердість і витримують велику кількість циклів високих контактних напружень.

Рис.7 Вироби з підшипникових сталей

Корозійностійка підшипникова сталь ШХ15 (Ш — підшипникова сталь) призначена для виготовлення деталей, які працюють за температури до 500 °С.

Манганова сталь марки 110Г13Л (Л — ливарна сталь) добре протистоїть абразивному спрацьовуванню. З неї відливають ланки гусениць тракторів, а також деталі землерийних машин.

Низьколеговані будівельні сталі застосовують для виготовлення конструкцій зварюванням. Ці сталі працюють без термообробки в процесі виготовлення, тобто в такому стані, в якому випускаються металургійними заводами. Вони мають добре штампуватися, зварюватися, не давати напружень і тріщин біля зварного шва. Найчастіше застосовують високоміцні сталі таких марок: 14ГА, 14ХГС і 15ХГС.

У табл. наведено перелік окремих деталей сільськогосподарської техніки, які виготовлені з конструкційних сталей.

ЛЕГОВАНІ ІНСТРУМЕНТАЛЬНІ СТАЛІ

Леговані інструментальні сталі залежно від умов роботи і вимог поділяють на три групи: для різальних інструментів; для штампувальних інструментів; для вимірювальних інструментів.

Сталі для різальних інструментів, у свою чергу, поділяють на дві групи: Низьколеговані — для інструментів малої і середньої швидкості різання; Високолеговані — для інструментів високої швидкості різання.

Низьколеговані інструментальні сталі легують хромом, манганом, ванадієм і вольфрамом (загальною кількістю до 3...5 %) головним чином для забезпечення високої твердості при гартуванні в мінеральній оливі. Це такі марки сталі: X, 9ХС — для виготовлення різців, свердел, фрез, зенкерів, розверток; ХВГ, 9Х5ВФ — для свердел, мітчиків, розверток; ХВ5 — для інструментів, які обробляють (ріжуть) твердий матеріал. Твердість цих сталей зберігається при нагріванні до 200...300 °С, а сталь 8Х4ВЗМЗФ2 має високу теплостійкість (300...400 °С). Після гартування і низького відпускання низьколеговані сталі мають твердість 60...62 HRC, а сталь ХВ5 — до 65 HRC. Високолеговані інструментальні сталі — це швидкорізальні сталі, які мають мартенситно-карбідну структуру, зберігають твердість при високих швидкостях різання і тому називаються Швидкорізальними, або Рапідними (Rapid — швидкий). Ці сталі здатні зберігати твердість у нагрітому стані до температури 600...640 °С, оскільки структура відпалених швидкорізальних сталей має до 25 % карбідів. Щоб надати сталі найкращих різальних властивостей, потрібно максимальну кількість легувальних елементів перевести з карбідів у твердий розчин. Цього досягають гартуванням швидкорізальної сталі за температури 1200... 1300 °С. Після такого гартування структура сталі складається з мартенситу, карбідів і залишкового аустеніту (близько 30 %). Наступним дво - або триразовим відпусканням за температури 560 °С зменшують вміст залишкового аустеніту до 3...5 %.

Рис. 8 Приклад маркування швидкорізальної сталі

Сталь марок Р9, Ρ12, Ρ18 застосовують для виготовлення всіх видів різальних інструментів при обробці конструкційних матеріалів: Р6М5 — для різьбонарізних інструментів, які працюють з ударними навантаженнями. Сталі марок Р18К5Ф2, Р9М4К8, Р6М5К5 призначені для обробки корозійностійких, жароміцних сталей і твердих матеріалів. Сталь із підвищеним вмістом ванадію (Р9Ф5, Р14Ф14, Р9К5Ф5) застосовують для обробки титанових сплаві» і матеріалів: пластмас, фібри, ебоніту.

Штампові сталі повинні бути твердими, міцними і мати достатню в'язкість для запобігання поломкам штампів при ударному навантаженні, а сталі для гарячого штампування мають зберігати свою твердість і міцність за підвищених температур (до 900... 1200 *0.

Для виготовлення штампів гарячого штампування металів (ковальських штампів) застосовують сталі марок 5ХНМ, 5ХНТ, які мають велику в'язкість (наявність нікелю), а також сталі марок ЗХ2В8Ф, 4Х2В5ФМ, які характеризуються значною стійкістю за високих температур.

Для виготовлення штампів холодного деформування металів застосовують сталі марок X, 9ХС, ХГ, Х8Г, які мають високу твердість.

Запровадження сталей марок 4ХМФС, 5Х2СФ і 4ХСНМФЦР (замість 6ХНМ) для штампування вуглецевих і низьколегованих сталей дало змогу підвищити стійкість інструментів у 2...З рази. Для виготовлення великогабаритних пресових і молотових штампів застосовують сталь 6Х2НМФС, яка забезпечує підвищення стійкості більш як удвічі.

Запровадження сталі марки 4Х2Н5МЗК5Ф (замість сталі ЗХ2В8Ф) при виготовленні матриць для пресування мідних сплавів дало змогу підвищити їхню стійкість у 10 разів.

Сталі для вимірювального інструменту повинні мати високу стійкість до спрацювання, невеликий коефіцієнт лінійного розширення і здатність тривалий час зберігати задані розміри.

Рис.9 Вимірювальні інструменти: а – штангенциркуль ШЦ-II, штангенциркуль ШЦ- I, б – мікрометр гладкий, в – калібр – скоба, г – калібр - пробки

Цим вимогам відповідають низьколеговані сталі марок X, ХГС, ХВГ, 9ХС. Зі сталей цих марок виготовляють вимірювальний інструмент високого класу точності (калібри, мікрометри, вимірювальні плитки). https://mehanik-ua.ru/pidruchnik-materialoznavstvo/698-legovani-stali.html - джерело інформації

Практичне завдання.

Розшифрувати марки матеріалів, відповіді відправити на електронну пошту

Рис.10 Завдання для розшифровки

https://www.youtube.com/watch?time_continue=20&v=hjDm5y5LPmA&feature=emb_logo відео Легована сталь

https://www.youtube.com/watch?v=WK6tWWj1T34 – відео Леговані сталі

Матеріалознавство, 2 розряд, 1 курс, професія: «Верстатник широкого профілю»

14.04.2020. Урок № 49. Контрольна робота .

1 рівень

1.1. Що таке твердість?

А - Опір матеріалу проникненню в нього іншого, більш твердого, тіла.

Б - Здатність матеріалу чинити опір руйнуванню при ударі.

В - Здатність матеріалу змінювати свою форму без руйнування під дією зовнішніх сил.

1.2. Як позначають твердість за Брінелем

А - HRB.

Б - HB.

В - HV.

1.3. Як позначають твердість за Роквеллом?

А -HRB.

Б - HB.

В - HV.

1.4. . Як позначають твердість за Віккерсом?

А - HRB.

Б - HB.

В - HV.

1.5. Що таке пластичність?

А - Опір матеріалу проникненню в нього іншого, більш твердого, тіла.

Б - Здатність матеріалу чинити опір руйнуванню при ударі.

В -Здатність матеріалу змінювати свою форму без руйнування під дією зовнішніх сил

1.6 Термічна обробка це:

А - Зміна структури сплаву.

Б - Нагрівання, витримка і охолодження сплаву.

В - Витримка сплаву при кімнатній температурі.

За кожну вірну відповідь – 0,5 б

2 рівень

2.1 Які корисні домішки в залізовуглецевих сплавах? Які шкідливі домішки в залізовуглецевих сплавах?

2.2. Що характеризує число „70” в марці чавуну ВЧ70?

2.3. Що позначає літера „А” в кінці марки 40ХН3А?

2.4. Який матеріал називають бронзою?

2.5. Як називається процес руйнування металів і сплавів унаслідок їх взаємодії із зовнішнім середовищем?

2.6. Які матеріали застосовують для змащення деталей і механізмів верстатів ?

За кожну вірну відповідь – 0,5 б

3 рівень

3.1. Розшифруйте марки матеріалів: СЧ-20, сталь 40, Ст3, ВЧ 60, КЧ 35-10, 31Х19Н9МВБТ, Р6М5, У7, У10А, Т5К10, ВК6, 10Х15Н35В3ТЮ

За кожну вірну відповідь – 0,25 б

4 рівень

До Вашої уваги представлені три рисунка. Для виробів на кожному рисунку Вам необхідно визначити матеріал, назвати марки та дати опис кожного з матеріалів.