2. Для изготовления разверток выбрана сталь ХВСГ. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки. Опишите микроструктуру и свойства разверток после термической обработки

Сталь ХВСГ - инструментальная легированная сталь с содержанием 1% углерода. Содержание легирующих элементов (хрома, вольфрама, марганца) - в пределах 1-1,5%. Серы и фосфора - не более 0,035%. Имеет высокие: твердость, прочность и износостойкость. Используется для изготовления режущего и измерительного инструментов, штампов и т.д. Твердость и вязкость зависят от содержания в сплаве углерода. Основой этой стали является инструментальная углеродистая сталь марки У10А, легированная хромом (X), вольфрамом (В), ванадием (Ф), кремнием (С) и другими элементами. После термической обработки твердость стали составляет HRC 62-64; их красностойкость 250-300° С.

Механические свойства развертки, после термической обработки, зависят главным образом от содержания углерода. С ростом содержания углерода в стали увеличивается количество цементита и соответственно уменьшается количество феррита, т.е. повышаются прочность и твердость и уменьшается пластичность. Происходит это потому, что образующаяся по границам зерен в заэвтектоидных сталях сетка вторичного цементита снижает прочность стали.

Кроме углерода, есть еще другие элементы - примеси, присутствие которых обусловлено разными причинами. Различают постоянные, скрытые, случайные и специально введенные примеси.

Постоянные примеси - это кремний, марганец, фосфор и сера. Марганец и кремний вводят в процессе выплавки в сталь для ее раскисления, т.е. для удаления FeO, поэтому их также называют технологическими примесями. Кроме того, марганец способствует уменьшению содержания сульфида железа FeS в стали: FeS + Mn MnS + Fe. Марганец и кремний растворяются в феррите, повышая его прочность; марганец может также растворяться и в цементите.

Сера - вредная примесь - попадает в сталь главным образом с исходным сырьем - чугуном. Сера нерастворима в железе, она образует с ним соединение FeS - сульфид железа. При взаимодействии с железом образуется эвтектика (Fe +FeS) с температурой плавления 988^оС. Поэтому при нагреве стальных заготовок для пластической деформации выше 900°С сталь становится хрупкой. При горячей пластической деформации заготовки разрушаются. Это явление называется красноломкостью. Одним из способов уменьшения влияния серы является введение марганца. Соединение MnS плавится при 1620°С, эти включения пластичны и не вызывают красноломкости.

Фосфор попадает в сталь главным образом также с исходным чугуном, использованным для выплавки стали. До 1,2% фосфора растворяется в феррите, уменьшая его пластичность. Фосфор обладает большой склонностью к ликвации, поэтому даже при незначительном среднем количестве фосфора в отливке всегда могут образовываться участки, богатые фосфором. Располагаясь вблизи границ зерен, фосфор повышает температуру перехода в хрупкое состояние, т.е. вызывает хладноломкость. Поэтому фосфор, как и сера, является вредной примесью. Чем больше углерода в стали, тем сильнее влияние фосфора на ее хрупкость.

Так называют присутствующие в стали газы - азот, кислород, водород - ввиду сложности определения их количества. Газы попадают в сталь при ее выплавке. В твердой стали они могут присутствовать, либо растворяясь в феррите, либо образуя химические соединения (нитриды, оксиды). Газы могут находиться и в свободном состоянии в различных несплошностях. Даже в очень малых количествах азот, кислород и водород сильно ухудшают пластические свойства стали.

В результате вакуумирования стали их содержание уменьшается, свойства улучшаются. Случайной примесью может быть любой элемент (медь, алюминий, вольфрам, никель), который попал в шихту вместе с металлоломом или чугуном при выплавке стали. Содержание этих элементов ниже тех пределов, когда их вводят специально как легирующие добавки. Легирование осуществляют с целью улучшения механических свойств - прочности, пластичности и т.д. Кроме того, при введении в сталь легирующих элементов меняются физические, химические и другие ее свойства.

Нужный комплекс свойств достигается не только легированием, но и рациональной термической обработкой, в результате которой получается необходимая структура. Высокая прочность развертки, выполненной из легированной инструментальной стали ХВСГ может быть получена и за счет применения термомеханической обработки (ТМО). Объясняется это тем, что частичное выделение углерода из аустенита при деформации облегчает подвижность дислокаций внутри кристаллов мартенсита, что и способствует повышению пластичности.

Таким образом, развертки, выполненные из стали марки ХВСГ после термической обработки имеют высокие механические свойства. Отсутствие склонности к деформациям и трещинам, высокие режущие свойства, допустимую скорость резания 15-25 м/мин.