Карбидная неоднородность быстрорежущих сталей
Обновлено: 17.05.2024
К шарикоподшипниковым сталям марок ШХ15, ШХ4, ШХ15СГ и ШХ20СГ предъявляются особо высокие требования относительно чистоты по неметаллическим включениям, пористости, карбидной неоднородности, глубине обезуглероживания.
Наличие дефектов металлургического производства приводит к значительному снижению эксплуатационной стойкости подшипников, поскольку большинство дефектов является концентраторами напряжений и очагами зарождения трещин под действием знакопеременных нагрузок. Одним из основных показателей качества шарикоподшипниковой стали в состоянии поставки является карбидная неоднородность. Существуют 3 вида карбидной неоднородности:
· карбидная полосчатость (строчечность)
Сортовой прокат шарикоподшипниковой стали, поставляемый в отожженном состоянии в прутках сечением до 60 мм, должен иметь структуру равномерного мелкозернистого перлита. Твердость отожженных сталей марок ШХ4 и ШХ15 должна составлять 179-207 НВ, а для сталей ШХ15СГ, ШХ2СГ -179-217 НВ.
В тех случаях. Когда карбидная сетка оказывается выше требуемого балла, проводят повторный отжиг или, как его еще называют в производстве «переотжиг» при 760-780° С . Повторный отжиг способствует коагуляции карбидов и снижению неоднородности по карбидной сетке. Для полного превращения переохлажденного аустенита подшипниковые стали охлаждаются в интервале 820-600° С со скоростью 20-30° С/ч. Иногда вместо замедленного охлаждения прокат быстро охлаждают до 680-660° С за счет переноса из одной печи в другую, выдерживают при этой температуре в течении 3-4 ч для завершения распада аустенита. Такой вариант несколько снижает балл по карбидной сетке. Охлаждение ниже 600-650° С проводят на воздухе.
Если плавки после отжига имеют карбидную сетку, превышающую допустимую норму на 0,5 балла, их подвергают нормализации с 850-880° С. Однако следует при этом учитывать, что нормализация вызывает обезуглероживание стали, которое не должно превышать требуемых норм.
Обезуглероженный слой в этих сталях устраняют путем «исправительного» отжига в окислительной атмосфере, причем он может быть проведен либо после прокатки, либо после нормализации или обычного отжига.
Режимы отжига сортового проката шарикоподшипниковой сталей приведен на рисунке 1,а, б
Рис.1 Режимы отжига сортового проката шарикоподшипниковой сталей:
а-обычный отжиг (сплошная линия – профили диаметром до 40 мм, штриховая - более 40 мм)
б - «исправительный» отжиг
ТТО литых заготовок.
Необходимость и характер термической обработки слитков связана с особенностью строения литой стали, и, в первую очередь, с ее неоднородностью. Неоднородность обычно бывает трех видов:
Физическая неоднородность определяется наличием усадочной раковины и пористости, обусловленных разницей объемов жидкого металла и закристаллизовавшегося металла и газами, растворенными в жидком металле и выделяющимся при кристаллизации. Нарушение сплошности металла может проявляться и в виде трещин, которые образуются под воздействием больших внутренних напряжений, возникающих при охлаждении слитка.
Структурная неоднородность обусловлена наличием в стальном слитке трех основных зон , из которых основное значение зоны столбчатых и равноосных кристаллов.
Относительное разделение в объеме слитка этих зон имеет большое значение. В зоне зоне столбчатых кристаллов металл более плотный, он содержит меньше раковин и газовых пузырей. Однако места стыков столбчатых кристаллов имеет малую прочность.
Химическая неоднородность – ликвация подразделяется:
· Зональная ликвация – химическая неоднородность в пределах различных зон слитка. Она обнаруживается в виде пятен или ликвационного квадрата на поперечных темлетах. Причиной зональной ликвации является либо скопление на границе зон столбчатых и равноосных кристаллов неметаллических включений, либо повышенная концентрация серы, фосфора, углерода.
· Дендритная ликвация- химическая неоднородность в пределах дендритов. Присуща сплавам. Кристаллизация которых происходит в интервале температур, в результате чего в слитке наблюдается неоднородное распределение легирующих элементов и примесей по сечению, а также появление избыточных фаз составляющих эвтектического или перитектического происхождения (карбидная неоднородность). Возникновение дендритной ликвации обусловлено различной растворимостью углерода и других элементов в жидкой и твердой фазах.
На возникновение и развитие дефектов литой структуры значительное влияние оказывает скорость кристаллизации, зависящая от массы слитка. Кроме того. Охлаждение слитков, особенно из легированных сталей, сопровождается развитием значительных внутренних напряжений, которые приводят к образованию трещин. Возникновение внутренних трещин связано с неравномерностью объемных изменений стали при тепловой усадке.
Внутренние напряжения появляются и в результате структурных превращений. В процессе охлаждения происходит превращение аустенита в структуру перлитного типа или мартенсит. Удельный объем исходной и конечной структур различен. Ввиду того, что охлаждение о сечению слитка происходит неравномерно, различные зоны его превосходят через критические точки в разное время. Объемные изменения, связанные со структурными превращениями, следовательно, также происходят неодновременно по всему слитку, а это приводит к возникновению внутренних напряжений. Опасность возникновения внутренних напряжений в литке возрастает в связи с тем, что литая сталь имеет грубое крупнозернистое строение.
Характеристика слитков
Стальные слитки подразделяют по назначению на: кузнечные, прокатные, сортовые квадратного сечения, трубные круглого сечения, листовые слитки прямоугольного сечения. Термическая обработка их преследует следующие цели.
Снижение внутренних напряжений для предупреждения возникновения трещин при хранении их на промежуточном складах и при перевозке в передельные цехи.
Понижение твердости для обдирки слитка с целью устранения поверхностных дефектов.
Выравнивание дендритной неоднородности.
Слитки, предназначенные для передела на блюминге, в большинстве случаев передают в печь для нагрева под прокатку(нагревательные колодца)в горячем состоянии (непосредственно после затвердевания в изложницах). Такой вариант нагрева называют горячим посадом. Однако применять горячий посад невозможно, если необходима обдирка слитков перед прокаткой или ковкой, при поставке слитков для прокатки на другие заводы и при обработке некоторых высоколегированных сталей, склонных к образованию трещин при прокатке. В таких случаях слитки для предупреждения возникновения опасных внутренних напряжений подвергают либо замедленному охлаждению в неотапливаемых колодцах, либо охлаждению в изложницах с последующей специальной термической обработкой.
Для термической обработки слитков используют колодцевые печи или печи с выкатным подом.
Для снижения твердости и снятия внутренних напряжений слитки подвергают отжигу или высокому отпуску.
Конкретные режимы термической обработки слитков определяются составом стали, их массой и используемым оборудованием.
Слитки из быстрорежущих, высокохромистых сталей ледебуритного класса, хромистых коррозионностойких и некоторых инструментальных сталей подвергают отжигу с фазовой перекристаллизацией (полному отжигу). Стали содержат большое количество устойчивых карбидов W, Mo, V, Cr и поэтому не склонны к перегреву. Скорость нагрева, ввиду пониженной теплопроводности, не должна превышать 60°С/ч.
Слитки легированных конструкционных сталей перлитного, перлитно-мартенситного классов подвергают высокому отпуску.
Хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и хромоникельвольфрамовые стали мартенситного класса (20Х2Н4А и др.) вследствие высокой устойчивости переохлажденного аустенита имеют даже при замедленном охлаждении структуру мартенсита или трооститомартенсита, поэтому отжиг их с фазовой перекристаллизацией не приводит к образованию перлитной структуры. Для снижения твердости их достаточно нагреть до температуры Ас1 . При высоком отпуске наряду со снятием напряжений происходит распад мартенсита с образованием структуры сорбита, что и приводит к снижению твердости.
Гомогенизирующему отжигу подвергают только слитки из легированный сталей, предназначенных для изготовления весьма ответственных изделий. Отжиг проводят как в холодных, так и горячих слитков сразу же после из затвердевания в изложницах.
При гомогенизирующем отжиге слитков под влиянием высокой температуры происходит интенсивный рост зерен. Поскольку слитки затем подвергают горячей обработке давлением (прокатке, ковке и др.), в процессе которой происходит измельчение зерна, проведения специальной термической обработки для устранения крупнозернистой структуры не требуется.
Смягчающая обработка сортового проката.
Водород в стали.
Одной из главных причин низкого качества, а иногда и брака крупных поковок является чрезмерная насыщенность металла водородом (от 3—5 до 10—12 см3/100г металла). Все это приводит к необходимости установления длительных, не всегда научно-обоснованных режимов противофлокенной термической обработки.
Количество водорода ь жидкой стали зависит от способа выплавки, вида применяемого топлива, шлакового режима, продолжительности плагин, кипения, раскисления и целого ряди других факторов. Водород может быть внесен щихтовыми (чугуном, стальными отходами), легирующими, шлакообразующими материалами, рудой и раскислителями. Содержание водорода в основной мартеновской стали колеблется в пределах от 5—7 до 8—10, в кислой — от 3—4 до 5—7 см3/100 г металла.
Одним из действенных методов снижения содержания водорода в стали является применение вакуумной разливки, которая уменьшает содержание водорода примерно вдвое.
Для крупных слитков наиболее эффективной является дегазация стали при отливке слитков в изложницу или вакуумирование стали в струе. При отлнвке слитка в вакууме струя жидкой стали, попадая в разреженное пространство камеры, распадается на множество капель и струек. Это создает наиболее благоприятные условия для полного очищения металла от газов и неметаллических включений. Отмечено, что в результате вакуумирования содержание водорода.
Водород в стали может находиться в виде:
а) растворенных атомов в матрице;
г) химических соединений — гидридов.
Установлено, что большая часть водорода в стали при низких температурах находится в микропорах в газообразном состоянии (пустоты, скопления, дислокаций).
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Балл карбидной неоднородности контролируют под микроскопом на поперечных шлифах. Данный вид испытаний особенно важен для быстрорежущих инструментальных сталей, так как чем меньше балл карбидной неоднородности металла, тем выше стойкость изготовленного из него инструмента. [1]
Балл карбидной неоднородности порядка 2 - 4; термообработка-закалка с отпуском. [2]
Балл карбидной неоднородности поковки роликов 2 - 4; термообработка-закалка с отпуском. [3]
С повышением балла карбидной неоднородности существенно снижаются механические свойства. [4]
Кованые шайбы должны иметь балл карбидной неоднородности на 2 - 3 балла меньше, чем горячекатаные прутки. [5]
Небольшое сечение вставных зубьев позволяет обеспечить низкий балл карбидной неоднородности быстрорежущей стали , а также повысить качество ее термической обработки. [6]
Форму, расположение и распределение эвтектических карбидов характеризуют баллом карбидной неоднородности . [7]
Форму, расположение и распределение эвтектических карбидов характеризуют баллом карбидной неоднородности . Для вольфрамовых и для вольфрамомо-либденовых быстрорежущих сталей существуют две восьмибалльные шкалы ( ГОСТ 19265 - 73), определяющие карбидную неоднородность. Для высокохромистых ледебуритных сталей ( ГОСТ 5950 - 73) имеется 10-балльная шкала, близкая для баллов 2 - 9 к шкале карбидной неоднородности вольфрамовых быстрорежущих сталей. [8]
Для плоскопараллельных мер и калибров применяют сталь X ( ШХ15); она имеет небольшой балл карбидной неоднородности . Сталь ХГ приобретает немного большую твердость ( 65 HRC), но из-за повышенной карбидной неоднородности может иметь менее чистую поверхность после доводки. [9]
Для стали диаметром или толщиной свыше 60 до 100 мм, поставляемой в виде кованых цилиндров ( шайб), балл карбидной неоднородности не должен превышать 5 для P1S и Р18М, 4 для Р9 и РЭМ. [10]
Быстрорежущие стали, используемые для изготовления резьбонарезных плашек, шеверов, долбяков, протяжек и червячных фрез, должны иметь меньший балл карбидной неоднородности по сравнению с указанным в табл. 16: для стали диаметром до 80 мм на одну единицу; для стали диаметром более 80 мм на две единицы. [11]
Но несмотря на это значительный выход инструмента из строя происходит по причине его выкрашивания и поломки, что связано с баллом карбидной неоднородности . Так, увеличение балла со второго до пятого снижает предел выносливости в 2 раза и твердости на 1 5 - 2 единицы. Поэтому для уменьшения карбидной неоднородности по сечению заготовки в инструментальной промышленности применяют прокат заготовок, их ковку с осадкой и вытяжкой, прессование, термическую обработку, которые характеризуются значительной трудоемкостью при относительно небольшом снижении балльности карбидной неоднородности. [12]
Балл карбидной неоднородности контролируют под микроскопом на поперечных шлифах. Данный вид испытаний особенно важен для быстрорежущих инструментальных сталей, так как чем меньше балл карбидной неоднородности металла , тем выше стойкость изготовленного из него инструмента. [13]
Быстр о ржущие стали в изломе не должны иметь блесток характерных для нафтг лпи: сто. Быстрорежущей стали с повышенной степенью карбидной неоднородности присваивается более высокий балл. С увеличением размера с чгния прутков балл карбидной неоднородности возрастает. [14]
Требования к структуре на карбидную неоднородность
Карбидная неоднородность имеет место в заэвтектоидных и ледебуритных инструментальных сталях. В заэвтектоидных инструментальных сталях избыточные карбиды выделяются из аустенита в объеме зерен и по их границам в интервале Аст-А1 в результате уменьшения растворимости углерода.
При последующей горячей пластической деформации неравномерность распределения карбидов в значительной мере устраняется и при этом тем больше, чем выше степень деформации.
Достигаемое улучшение этого распределения зависит от химического состава стали. При повышенном содержании (более 1%) вольфрама, молибдена и хрома неоднородность в распределении карбидов выше.
Неоднородность в распределении карбидов характеризуется шестибалльной шкалой по ГОСТ 5950. Баллы 1,2 соответствуют равномерному распределению карбидов, баллы 4-6 - наличию разорванной или замкнутой карбидной сетки.
С повышением балла карбидной неоднородности существенно снижаются механические свойства.
В ледебуритных инструментальных сталях избыточные карбиды входят в состав эвтектики, образующейся по границам зерен аустенита или δ-феррита.
Литая сталь из-за присутствия эвтектики имеет высокую хрупкость и низкую прочность. Существенное улучшение структуры и прочностных свойств достигается после горячей деформации с обжатием выше 90%. Форма, расположение и распределение эвтектических карбидов характеризуются баллом карбидной неоднородности.
Для вольфрамовых и вольфрамомолибденовых быстрорежущих сталей существуют две восьмибалльные шкалы (ГОСТ 1965), определяющие карбидную неоднородность. Для высокохромистых ледебуритных сталей (ГОСТ 5950) имеется 10-балльная шкала, близкая для баллов 2-9 к шкале карбидной неоднородности вольфрамовых быстрорежущих сталей.
Карбидная неоднородность оказывает существенное влияние на прочностные свойства деформированной стали после закалки и отпуска. По мере увеличения балла карбидной неоднородности прочностные свойства ухудшаются. Это приводит к снижению стойкости инструмента в результате выкрашивания режущей кромки или его поломки.
Порядок выполнения лабораторной работы №1
При выполнении данной работы студент должен:
3.1. Исследовать и схематично зарисовать макроструктуру изломов образцов из стали, чугуна и цветных сплавов (хрупкого, вязкого, усталостного). Описать особенности. Исследование проводить визуально, а также с использованием лупы и микроскопа МБС.
3.2. Получить разрушенную деталь и по виду излома выявить Причины разрушения, дать краткое описание характера разрушения и зарисовать.
3.3. Просмотреть макрошлифы, имеющиеся в лаборатории, а также альбом макроструктур. Провести анализ макроструктур, при этом, проанализировать, зарисовать и описать; строение стального слитка, макроструктуру изделий из деформированных металлов; макроструктуру сварных швов; деталей после химико-термической обработки и т.д. Обратить внимание на характер течения металла при обработке давлением, распределение зерен при литье, характер дефектов и т.д.
3.4. На стальных образцах, предназначенных для выявления ликвации серы по методу Баумана, получить серный отпечаток. Рассмотреть полученный отпечаток и дать оценку характера распределения серы в образце. Места скопления серы на фотобумаге будут окрашены в темно-коричневый цвет.
3.5. Освоить работу на металлографическом микроскопе и зарисовать схему хода лучей в микроскопе.
3.6. Изучить макроструктуру образцов стали и чугуна до травления и после травления. Просмотр образцов осуществляется в следующей последовательности:
3.6.1. Установить микрошлиф полированной поверхностью вниз на предметный столик над объективом.
3.6.2. Наблюдая в окуляр вращением макрометрического винта, произвести грубую наводку на фокус.
3.6.3. Наблюдая в окуляр вращением микрометрического винта, произвести точную наводку на фокус.
3.6.4. Наблюдая в окуляр при помощи винтов предметного столика, передвигая его, просмотреть структуру в разных местах шлифа.
3.6.5. Схематически зарисовать в квадрате 30х30 мм выбранное место микрошлифа до и после травления. Описать видимые под микроскопом элементы микроструктуры (фазовые и структурные составляющие, неметаллические включения к т.д.)
3.7. Обсудить полученные результаты металлографического анализа. При обсуждении уделить внимание возможностям макро- и микроанализа, провести связь макро- и микроструктуры о основными свойствами металлов.
Содержание отчета по лабораторной работе №1
4.2. Краткие сведения о металлографическом анализе.
4.3. Материальное оснащение.
4.4. Методика работы.
4.5. Результаты работы и их обсуждение.
4.7. Список литературы.
5. Контрольные вопросы к лабораторной работе №1
5.1. Что такое структура (макроструктура, микроструктура, структурные и фазовые составляющие)?
5.2. Цель макроанализа. Виды макроанализа и какими способами изучают макроструктуру.
5.3. Как производят контроль макроструктуры по виду излома образца? (виды излома и характер разрушения). Возможности макроанализа по виду излома. Какие дефекты можно обнаружить при анализе изломов.
5.4. Как проводят макроанализ по виду макрошлифа (отбор и подготовка образца, способы травления, реактивы).
5.5. Возможности макроанализа по виду макрошлифа (виды дефектов и их оценка по шкалам в соответствии с ГОСТ; химическая неоднородность; строение металла после холодной или горячей обработки давлением, строение металла в литом состоянии, структурная неоднородность и т.п.).
5.6. Что такое микроструктурный анализ и на каком оборудования он осуществляется (оптические и электронные микроскопы)? Возможности оптической и электронной микроскопии.
5.7. Как осуществляется приготовление и травление микрошлифов. Принцип формирования изображения в микроскопе до и после травления.
5.8. Ход лучей в микроскопе и как выбрать увеличение микроскопа.
5.9. Возможности микроанализа (определение неметаллических включений; выявление зерна в стали, выявление и оценка карбидной неоднородности, выявление и анализ структурных и фазовых составляющих и т.п.).
5.10. Связь между макро- и микроструктурой и свойствами металлов и сплавов (влияние металлургических -дефектов, размера зерна, неметаллических включений, карбидной неоднородности и т.п. на механические и технологические свойства).
1. МАРКИ
1.1 . Марки и химический состав по плавочному анализу должны соответствовать указанным в табл. 1 .
Массовая доля элемента, %
1. В марках стали буквы и цифры означают: Р - быстрорежущая; цифра, следующая за буквой, - среднюю массовую долю вольфрама; М - молибден, Ф - ванадий, К - кобальт, А - азот; цифры, следующие за буквами, означают соответственно массовую долю молибдена, ванадия, кобальта; Ш - электрошлаковый переплав.
В обозначении марок стали не указывают массовую долю:
хрома - при любой массовой доле,
молибдена - до 1 % включительно,
ванадия - в стали марок Р18, Р6М5, Р9К5, Р6М5К5, Р9М4К8 и Р2АМ9К5,
азота - в стали марок 11Р3АМ3Ф2 и Р2АМ9К5.
2. По требованию потребителя изготовляют стали марок Р6М5 и Р6М5Ф3 с легированием азотом (массовая доля азота от 0,05 % до 0,10 %). В этом случае обозначения марок - Р6АМ5 и Р6АМ5Ф3.
(Измененная редакция, Изм. № 2, 3, 4, 6).
1.2 . В готовой продукции допускаются отклонения по химическому составу, указанные в табл. 2 .
Массовая доля элемента в марке, %
В пределах норм табл. 1
(Измененная редакция, Изм. № 3, 4, 6).
2. СОРТАМЕНТ
2.1 . Сталь изготовляют в виде прутков и полос.
2.2 . По форме, размерам и предельным отклонениям сталь должна соответствовать требованиям:
горячекатаная круглого и квадратного сечений - ГОСТ 2590-88 и ГОСТ 2591-88;
сталь со специальной отделкой поверхности - ГОСТ 14955-77 диаметром от 1 до 25 мм включительно.
2.1 , 2.2. (Измененная редакция, Изм. № 2).
по макроструктуре и карбидной неоднородности на группы:
I группа (диаметр или толщина от 80 до 200 мм),
II группа (диаметр или толщина до 150 мм);
по способу дальнейшей обработки на подгруппы:
а - для горячей обработки давлением,
б - для холодной механической обработки.
Примеры условных обозначений
Сталь горячекатаная круглая, обычной точности прокатки В, диаметром 40 мм по ГОСТ 2590-88, марки Р18, II группы, подгруппы а:
Сталь калиброванная диаметром 18 мм, квалитета h11 по ГОСТ 7417-75, марки Р6М5 электрошлакового переплава, качества поверхности группы В по ГОСТ 1051-73:
3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
3.1 а. Прутки и полосы изготовляют в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.
3.1 . Твердость стали в отожженном состоянии, твердость образцов после закалки и отпуска, температура закалки и отпуска должны соответствовать значениям, указанным в табл. 3 .
после закалки с отпуском HRCэ (HRC), не менее
диаметр отпечатка, мм, не менее
1. Допускаемые отклонения от приведенных температур не должны превышать ± 10 °С.
2. Значения твердости после закалки и отпуска в зависимости от температуры отпуска приведены в приложении 4.
По требованию потребителя сталь марок Р12Ф3, Р9К5, Р6М5Ф3, Р6М5К5 изготовляют с твердостью, не превышающей 255 НВ (диаметр отпечатка не менее 3,8 мм), сталь марок Р18К5Ф2, Р9М4К8 - с твердостью, не превышающей 269 НВ (диаметр отпечатка не менее 3,7 мм).
(Измененная редакция, Изм. № 3, 4, 5, 6).
3.2 . В макроструктуре стали не допускаются: подусадочная рыхлость, расслоение, пузыри, включения и трещины.
Допускаются дефекты макроструктуры, не превышающие значений, указанных в табл. 3а.
Диаметр или толщина металлопродукции, мм
Оценка в баллах, не более, для групп
Нормы группы I обеспечиваются электрошлаковым переплавом.
(Измененная редакция, Изм. № 3, 4).
3.3 . (Исключен, Изм, № 2).
3.4 . (Исключен, Изм. № 6).
3.5 . Карбидная неоднородность не должна превышать значений, приведенных в табл. 4 .
Карбидная неоднородность полосы должна соответствовать карбидной неоднородности квадратного профиля с равновеликой площадью поперечного сечения.
В прутках со специальной отделкой поверхности марок Р6М5, Р6М5Ф3, 11Р3АМ3Ф2, Р9К5, Р6М5К5, Р2АМ9К5 скопления «угловатых» карбидов не допускаются. Допускаются единичные «угловатые» карбиды, встречающиеся в отдельных полях зрения.
3.5 а, 3.5б (Исключены, Изм. № 3).
3.6 . (Исключен, Изм. № 2).
3.7 . Глубина обезуглероженного слоя горячекатаной, кованой и калиброванной сталей не должна превышать на сторону:
0 ,3 мм плюс 2 % от диаметра или толщины - для диаметров или толщин до 20 мм;
0 ,5 мм плюс 1 % от диаметра или толщины - для диаметров или толщин свыше 20 мм.
На прутках со специальной отделкой поверхности обезуглероженный слой не допускается.
3.8 . Концы прутков и полос должны быть ровно обрезаны или обрублены, без заусенцев и стружки.
Длина смятых концов не должна превышать:
1 ,5 диаметра или толщины - для металлопродукции диаметром или толщиной до 10 мм;
40 мм - для металлопродукции диаметром или толщиной свыше 10 до 60 мм;
60 мм - для металлопродукции диаметром или толщиной свыше 60 мм.
3.7 , 3.8. (Измененная редакция, Изм. № 3).
3.9 . На поверхности прутков и полос подгруппы а не должно быть раскатанных и раскованных пузырей, загрязнений, трещин напряжения и шлифовочных, закатов и заковов, прокатных плен. Дефекты должны быть удалены пологой вырубкой или зачисткой, глубина которой не должна превышать допуска на размер. Допускаются без зачистки отдельные мелкие риски, рябизна, отпечатки и другие дефекты механического происхождения глубиной, не превышающей половины допуска на размер.
На поверхности прутков и полос подгруппы б допускаются дефекты, если глубина их, определенная контрольной запиловкой, не превышает норм, приведенных в п. 3.7 (глубины обезуглероженного слоя).
3.10 . Поверхность калиброванной стали должна соответствовать требованиям ГОСТ 1051-73 , стали со специальной отделкой поверхности - группам В, Г, Д ГОСТ 14955-77 .
Группа отделки поверхности должна указываться в заказе.
3.11 . По согласованию сторон горячекатаная и кованая сталь круглого сечения изготовляется с грубошлифованной или обточенной поверхностью.
На поверхности грубошлифованных или обточенных прутков допускаются дефекты и обезуглероживание, не превышающие 25 % от норм, указанных в п. 3.7.
3.12 . (Исключен, Изм, № 2),
3.13 , 3.14. (Исключены, Изм. № 3).
3.15 . Величина зерна аустенита стали после закалки должна соответствовать указанной в табл. 5 .
Карбидная неоднородность быстрорежущих сталей
В принципе, любая ликвация – это неоднородность сплава по химическому составу.
На рис. 1 показан пример, на котором хватает всяких проявлений неоднородности: включение на фоне светлого пятна, сульфидные включения. Само светлое пятно – это признак того, что в данном месте структура имеет другой состав, включение в середине этого пятна само по себе говорит о том, что какие-то элементы сконцентрированы в нем, а это также неоднородность. Кроме того, сульфидные включения также являются свидетельством не только присутствия серы, но и признаком неоднородности структуры по принципу «неметаллические включения».
Рисунок 1. Неоднородность состава стали.
Неоднородность по составу частично рассмотрена в статье «Антипродукция».
На данном сайте представлены уже сведения по дендритной ликвации, при которой неоднородность структуры вызвана неоднородностью химического состава, возникающей при кристаллизации. Карбидная ликвация связана с неоднородным распределением углерода в стали после окончания кристаллизации. А поскольку углерод в сталях сосредоточен, в основном, в карбидах, то именно карбиды могут быть распределены неравномерно по объему стали – в соответствии с первоначальным неравномерным распределением углерода.
Кстати, в понятие карбидной ликвации не входит неравномерность состава, связанная с перлитом (хотя в нем присутствует цементит – карбид железа). Перлит не является фазой. Перлит – это эвтектоид, и он имеет двухфазную структуру, неоднородность ему задана «по условиям задачи». Если перлит распределен в структуре стали неравномерно, то говорят о неоднородности структуры. Пример приведен в статье «Анизотропия» для структуры углеродистой стали 45 в деформированном и недеформированном состоянии.
При обсуждении карбидной ликвации речь идет о карбидах, которые образуются, например, в закаленной стали при отпуске. Например, в быстрорежущей стали карбиды могут быть распределены в виде полос или строчек, поэтому говорят «строчечность» (рис.2,а). Кроме расположения карбидов в строчках, в структуре на рис.1,а есть еще остатки литой структуры (стрелка), которая сохранилась после литья и не была убрана в процессе ковки или горячей прокатки. Остатки литой структуры отрицательно влияют на свойства стали. При большом увеличении (рис.2,б) видно, что карбиды, распределенные в мартенситной матрице, имеют разный размер и форму (принято говорить – морфологию). Неравномерность распределения карбидов в стали бывает не только в виде строчечности. Карбиды могут быть распределены неравномерно в матрице сплава (рис.3), в том числе и находиться, в основном, по границам зерен. Неоднородность может проявляться также и в разном размере карбидных частиц.
 |  |
| а | б |
Рисунок 2. Примеры карбидной ликвации в стали Р18.
Рисунок 3. Карбидная ликвация в стали Р12.
Когда карбидов много, и они распределены крайне неоднородно, их скопления можно наблюдать даже без травления (рис.4). Полосы на рис. 4,а – это скопления карбидов, которые сформировались при пластической деформации; на рис. 4,б показаны скопления крупных карбидов при большом увеличении.
 |  |
| а | б |
Рисунок 4. Карбидная ликвация в стали Р6М5.
Чем опасна карбидная ликвация? На рисунке 5,а показана карбидная ликвация в детали «метчик». Направление строчек скоплений карбидов – поперек зуба резьбы. В местах скопления карбидов металл ослаблен, и при эксплуатации происходит облом зуба (рис. 5,б).
 |  |
| а | б |
Рисунок 5. Карбидная ликвация в структуре метчика и облом резьбы кромки по участкам строчечности
Поэтому по карбидной неоднородности разного рода есть ограничение в стандартах на металл. Карбидная неоднородность выше допустимого балла в стали не разрешается.
Читайте также: