Готовые ДЗ варианты Д-хх (д-16)

Посмотреть архив целиком

МОСКОВСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Н. Э. Баумана




Домашнее задание по курсу ”Материаловедение”

Вариант Д-16







Студент: Еремеичева Ю.И.

Группа: Э8-42

Преподаватель: Силаева В.И.











Москва

2006г.






Условие задачи



Для изготовления зубчатых колес коробки передач в автомобиле- и тракторостроении широко применяют стали: 15ХФ, 18ХГТ, 20ХГР, 20ХНМ, 25ХГМ и др. после высокотемпературной газовой нитроцементации.


  1. Выберите сталь для изготовления зубчатого колеса диаметром 100 мм, максимальным сечением 30 мм. Назначьте и обоснуйте режимы газовой нитроцементации и последующей термической обработки, обеспечивающие эффективную толщину слоя 0,8-1,0 мм, твердость поверхности HRC60-63, сердцевины - HRC25-32. Постройте график термообработки, включающий нитроцементацию и последующую термическую обработку в координатах температура-время.


  1. Опишите структурные превращения, происходящие в поверхностном слое и сердцевине детали на всех стадиях термической обработки.


  1. Приведите основные сведения об этой стали: химический состав по ГОСТу, область применения, механические свойства после выбранного режима термической обработки, технологические свойства, влияние легирующих элементов и др.






























Отчет


  1. Выбор стали


Основным эксплуатационным свойством зубчатых колес является контактная выносливость. Кроме высокой контактной выносливости от зубчатых колес требуется сопротивление усталости при изгибе, износостойкость профилей и торцов зубьев, устойчивость к схватыванию.


Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют низкоуглеродистые легированные стали. Содержание легирующих элементов в сталях не должно быть слишком высоким, но должно обеспечить требуемую прокаливаемость поверхностного слоя и сердцевины. Повышенные прочностные свойства сочетаются у них с хорошей пластичностью, вязкостью, малой чувствительностью к надрезам и высоким сопротивлением развитию вязкой трещины. После насыщения углеродом, закалки и низкого отпуска эти стали при высокой поверхностной твердости сохраняют вязкую сердцевину, способную воспринимать циклические и ударные нагрузки. При одних и тех же свойствах цементованного слоя работоспособность деталей повышается по мере увеличения предела текучести и твердости сердцевины. При недостаточном уровне этих свойств происходит пластическая деформация, которая вызывает его преждевременное разрушение.


Хромистая сталь (15ХФ) относится к группе дешевых сталей нормальной прочности. Для уменьшения коробления их закаливают не в воде, а в масле. В результате они приобретают структуру троостита или бейнита и упрочняются несколько меньше. Стали этой группы применяют для небольших деталей (сечением не более 25 мм), работающих при средних нагрузках. Кроме того, при закалке эта сталь не позволяет получить твердость поверхности более 37.5 HRC. Чувствительна к перегреву, прокаливаемость невелика.

Сталь 18ХГТ используется для изготовления деталей ответственного назначения, от которых требуется повышенная прочность и вязкость сердцевины, а также высокая поверхностная твердость, работающая под действием ударных нагрузок. Закалка этой стали при температуре 900°С позволяет получить твердость около 30 HRC в сердцевине детали и 41.5-50.5 HRC на поверхности. Прокаливаемость составляет 35-60 мм. Недостатком стали 18ХГТ является склонность к внутреннему окислению при газовой цементации, что приводит к снижению твердости поверхностного слоя и предела выносливости.

Сталь 20ХГР используется для деталей, работающих в условиях изнашивания и ударных нагрузок, в том числе и для зубчатых колес, и является заменителем стали 18ХГТ. При закалке при 900°С получаем твердость в сердцевине детали до 40 HRC и на поверхности 37.5-47.5 HRC.

Хромоникельмолибденовая сталь (20ХНМ) сталь имеет высокие прочностные свойства, является заменителем стали 20ХГР. Используется при изготовлении шестерен, полуосей, кулачков, шарниров и др. деталей. При закалке при 810°С получаем твердость в сердцевине детали до 35 HRC и на поверхности – до 46.5 HRC.

Сталь 25ХГМ используется для изготовления зубчатых колес и других деталей, твердость которых более HRCэ59, является заменителем стали 18ХГТ, но за счет легирования молибденом, не склонна к внутреннему окислению. Прокаливаемость стали 25ХГМ составляет 30-65 мм.


На основе этих данных делаем вывод, что зубчатое колесо с требуемыми характеристиками следует изготовить из стали 25ХГМ. Из нее изготавливают также шестерни, валы, червяки, кулачковые муфты, поршневые пальцы и другие цементируемые детали, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок.


2. Выбор режима газовой нитроцементации и последующей термообработки.


Эксплуатационные свойства сталь приобретает после нитроцементации и последующей термообработки: закалки и низкого отпуска.


Нитроцементация – это совместное диффузионное насыщение стали азотом и углеродом. Азот способствует диффузии углерода и понижает температуру диффузионного насыщения до 850°С, при этом позволяя получить примерно такое же науглероживание, как при цементации. При легировании аустенита азотом снижается температура α-γ превращения, что позволяет вести процесс насыщения при более низких температурах. Одновременно в присутствии азота резко возрастает диффузионная подвижность углерода в аустените. Понижение температуры насыщения без увеличения длительности процесса позволяет снизить деформации и коробление обрабатываемых деталей, уменьшить нагрев печного оборудования. Уменьшение деформации при данном виде обработки этой стали дает дополнительное преимущество – зубчатое колесо не требует шлифования. Нитроцементация уменьшает рост зерна аустенита и последующую закалку можно проводить сразу же после некоторого подстуживания. Нитроцементированный слой хорошо сопротивляется коррозии. Основное значение нитроцементации – повышение твердости износостойкости стальных изделий.

Основными параметрами процесса нитроцементации, от которых зависят глубина и качество нитроцементованного слоя, являются: природа и свойства применяемых карбюризаторов; расход их в единицу времени; температура процесса; время выдержки; способ охлаждения деталей. Источником получения активных атомов углерода служат различные карбюризаторы, а насыщение азотом достигается введением в печь аммиака. Накопленный опыт позволяет утверждать, что наилучшие результаты по скорости нитроцементации и качеству получаемого слоя могут быть достигнуты при использовании газового карбюризатора, состоящего из смеси эндотермического и природного газов(1.5-5.5% об.) с добавкой аммиака(1.0-3.5% об.). Обычно нитроцементацию ведут при температуре 840 - 870°С.


Расход газового карбюризатора и аммиака при нитроцементации (Т = 840 - 860°С)

Карбюризатор Природный газ и эндогаз

Расход карбюризатора в м3/час 1,3 и 25

Расход аммиака в л/мин 20


Недостатком нитроцементации является необходимость строгого регулирования количества углерода и азота. Углерод должен присутствовать в среде в количестве 0.7-0.9%, в противном случае будет образовываться мягкая трооститная структура. А содержание азота должно быть 0.2-0.3 %, иначе будет образовываться темная составляющая, которая резко снижает предел выносливости, циклическую прочность и контактную прочность.


Основной реакцией, обеспечивающей науглероживание при нитроцементации, является

CH4 C + 2H2

CFeγ(C)

При нитроцементации продолжительность выдержки для получения слоя заданной глубины зависит главным образом от температуры процесса. Для получения твердого слоя толщиной в 0.8-1.0 мм необходима выдержка в течение 4-6 часов. Твердость слоя после закалки 58-60HRC.

При оптимальных условиях насыщения структура нитроцементованного слоя после охлаждения состоит из мелкоигольчатого мартенсита, небольшого количества мелких равномерно распределенных карбонитридов и 25-30% остаточного аустенита.


Далее производится подстуживание стали до температуры 820-840°С.


Затем применяем закалку без дополнительного нагрева, а непосредственно из цементационной печи. Закалку следует проводить при температуре 820-840°С, т.е. выше критической точки AC1 и без повторного нагрева. В качестве закалочной среды выбираем масло. В результате закалки поверхностный слой приобретает структуру высокоуглеродистого мартенсита и 15-20% остаточного аустенита, иногда может быть небольшое количество избыточных карбидов.


Образование в результате закалки мартенсита приводит к большим остаточным напряжениям, повышению твёрдости, прочности, однако при этом возрастает склонность к хрупкому разрушению, что требует проведения дополнительного последующего отпуска.


Случайные файлы

Файл
CBRR5489.DOC
136729.rtf
66026.rtf
61749.rtf
115119.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.