Легкообрабатываемые стали
Обрабатываемость резанием является важнейшей технологической характеристикой стали. Улучшение обрабатываемости резанием повышает производительность механической обработки и зачастую открывает возможность применения высокопрочных сталей, использование которых тормозилось этим технологическим критерием. Преимуществом способа придания формы путем снятия стружки является возможность получения готовых поверхностей, лежащих в допустимых пределах размеров, а также сложных форм деталей и экономичность производства сравнительно малых партий.
Металловедческие приемы, направленные на выполнение этих условий, большей частью прямо противоречат физическим и технологическим параметрам материала, важным для последующих обработок, термической обработки и самых разных практически важных видов нагружения. Отсюда вытекает задача разработки автоматных сталей как самостоятельной группы, являющейся техническим компромиссом, ориентированным главным образом на наилучшую обрабатываемость резанием, но в то же время основанной на широко применяемых материалах.
К сталям повышенной обрабатываемости резанием (эти стали называют автоматными) относят стали с высоким содержанием серы и фосфора, а также стали, специально легированные селеном, теллуром или свинцом. Их обозначают буквой «А» (автоматные стали) перед написанием марки стали. В селенсодержащих сталях после наименования марки ставится дополнительно буква «Е», а в свинецсодержащих сталях буква «С» ставится после буквы «А». В сталях с повышенным содержанием серы или фосфора, кроме буквы «А», другие обозначения не предусмотрены. Стали повышенной и высокой обрабатываемости регламентируются ГОСТ 1414–75.
Сера (S) относится к числу основных легирующих элементов. Обычные содержания S, даже в нержавеющих автоматных сталях, колеблются от 0,1 до 0,4 %. Связанное с этим большее количество сульфидных включений влияет на образование обычной структуры и прочностные свойства в целом несущественно – будь то горячекатаное, холоднотянутое, закаленное после цементации или улучшенное состояние. Но эти соображения неверны, если речь идет о характеристиках вязкости в поперечном направлении, явно ослабленном ввиду более или менее выраженного вытягивания включений при горячем катании в пруток или проволоку и вызванной этим строчечной структуры. Последний критерий преимущественно играет роль для выбора интервала содержания S, пригодного для конкретного применения. Автоматные сернистые стали имеют значительно более низкие механические свойства, чем аналогичные стали с нормальным содержанием S (< 0,040 %) и P (< 0,030 %). Поэтому сернистые автоматные стали используют лишь для изготовления изделий изготовления изделий неответственного назначения (метизы).
Заметное влияние оказывает состав и вид выделяющихся сульфидов. Включения сульфида марганца MnS, ослабляют прокат в поперечном направлении и способствуют отделению стружки от изделия и ее ломкости.
В селенсодержащих сталях (А35Е, А40ХЕ и др.) Se входит в состав неметаллических включений (селенидов и сульфаселенидов) и обеспечивает глобуляризацию сульфидных включений. Глобулярные включения не оказывают отрицательного влияния на свойства стали. Поэтому селенсодержащие и серосодержащие стали по контролируемым свойствам обычно не уступают аналогичным исходным сталям. Стали с Se значительно превосходят чисто сернистые стали по пластическим и вязким свойствам. Se не ухудшает хладостойкости стали. Аналогично Se влияет на свойства стали теллур (Te), однако он значительно дороже Se. Возникающие теллуриды, в первую очередь МnТе, связываются с марганцевыми сульфидами частично в виде встроенной, частично в виде «облекающей» фазы. Они приводят к уменьшенной пластичности сульфида при горячей прокатке, а значит к образованию поразительно глобуляризованных включений. Теллуровые добавки составляют обычно около десятых долей соответствующего содержания S, но заметное действие различимо уже при существенно меньших количествах. Появление низкоплавких теллуридных фаз (например, FеТе2, жидкой уже при 850 °С) на первичных границах зерен создает значительные препятствия и ведет к тому, что металлургическое производство и, прежде всего, прокатка теллуровых сталей является весьма затруднительной. Наконец, нужно назвать такие сульфид-глобулизирующие добавки, как церий, цирконий и кальций (АЦ35Х2АФ и др.).
Свинец (Pb) наряду с S играет наиболее значительную роль при производстве автоматных сталей (АС40, АС30ХМ). Растворимость его при температурах плавления стали составляет от 0,15 до 0,30 %; он образует тонкодисперсную металлическую фазу. Обычно сегодня методы легирования обеспечивают весьма гомогенное распределение, которое, как и в случае серы, может быть сделано видимым за счет простых химических методов в виде оттисков. Микроскопически крупные частицы Pb, в среднем немного >1 мкм, находятся или изолированно в матрице, или – особенно в серосодержащих сталях – объединение с сульфидами в виде их остроконечных отростков,иногда они располагаются также и на оксидах. О наличии свинцовых визуально неразличимых защитных оболочек сульфидов можно судить по случайно наблюдаемым повышениям коррозионного сопротивления. При одновременном наличии Te появляется дополнительная фаза РbТе, которая ведет себя как чистыйсвинец. Однако Pb является тяжелым металлом и оказывает неблагоприятное воздействие на окружающую среду.
Висмут (Bi) по воздействию на сталь аналогичен свинцу. Добавки ~0,06 % Bi в разные автоматные стали со свинцом направлены на то, чтобы усилить его действие в сторону дальнейшего улучшения производительности резания и качества поверхности изделия. Новейшими исследованиями установлено, что Pb может быть полностью заменен Bi при соответственно увеличенном содержании ~0,2 %. Это, однако, нужно учитывать, только если стремиться к высокой производительности резания: некоторые причины, относящиеся к изготовлению и применению, исключают использование Pb и (или) Te.
Дата добавления: 2016-06-02; просмотров: 1262;