Готовые ДЗ варианты Остальные (116Д)

Посмотреть архив целиком

8




ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Н.Э. БАУМАНА

Домашнее задание


Задание 116Д


По курсу: Материаловедение





Студент: Аргунов А.А ИУ3-31

(фамилия, инициалы) (индекс группы)



Руководитель: Силаева В.И.

(фамилия, инициалы)







Москва

2003


Факультет: Информатики и систем управления

Кафедра: Информационные системы и телекоммуникации (ИУ-3)

______________________________________________________________________________


Содержание



Содержание задания


3


1. Выбор оптимального режима термической обработки ответственной высоконагруженной рессоры, изготовленной из полосовой стали марки 60С2Н2А.




4


2. Описание структурных превращений, происходящих при термической обработке.




5


3. Основные сведения.


7


Используемые источники


9



































Задание 116Д


Для пружин ответственного назначения применяли легированную сталь, в которую вводятся вольфрам, ванадий, никель. Эту сталь, характеризующуюся высокими пределами упругости и выносливости применяют для изготовления рессор, пружин, буферов, деталей, работающих в условиях динамических и знакопеременных нагрузках и при повышенных температурах, например: 50ХФА, 50ХГФА, 65С2ВА, 70С8ХМВА и др.

1) Указать оптимальный режим термической обработки ответственной высоконагруженной рессоры, изготовленной из полосовой стали марки 60С2Н2А, построить

2) Опишите структурные превращения, происходящие при термической обработке.

3) Приведите основные сведения об этой стали: гост, хим. состав, свойства, область применения, требования, предъявляемые к этому виду изделий, влияние легирующих элементов кремния, никеля и других.

































1. Выбор оптимального режима термической обработки ответственной высоконагруженной рессоры, изготовленной из полосовой стали марки 60С2Н2А.



Для обеспечения работоспособности силовых упругих элементов рессорно-пружинные стали должны иметь высокие пределы упругости, выносливости и релаксационную стойкость. Закаленная на мартенсит сталь имеет невысокий предел упругости. Он заметно повышается при отпуске, когда образуется структура троостита. В этой структуре феррит из-за сильного фазового наклепа имеет высокую плотность малоподвижных дислокаций, которые, кроме того, эффективно блокируются дисперсными карбидными частицами. Поэтому троостит отличается стабильной дислокационной структурой.

Кроме высоких упругих свойств отпуск на троостит обеспечивает некоторое повышение пластичности и вязкости разрушения ( особенно в сталях, не склонных к отпускной хрупкости), что важно для снижения чувствительности к концентраторам напряжений и увеличения предела выносливости.

Хорошие результаты дает также изотермическая закалка на структуру нижнего бейнита. Она обеспечивает высокие механические свойства при малой деформации изделия.

Отпуск проводят при температуре чуть более высокой, чем та, которая отвечает максимальному пределу упругости, что необходимо для повышения пластичности и вязкости.




T, °С




Tзак ~800 °С




Тотп 420-520 °С °С



vохл < vкрит






t, мин



Рис 1. График термообработки для стали 60С2Н2А.










2. Описание структурных превращений, происходящих при термической обработке.





Доэвтектоидные стали, как правило подвергает полной закалке, при этом сталь переводят в однофазное аустенитное состояние, т.е. нагревают выше температур Ac3. В результате при нагреве получается мелкозернистый аустенит, а после охлаждения - мелкокристаллический мартенсит.

После неполной закалки сталь приобретает структуру, состоящую из мартенсита и цементита. Кристаллы цементита тверже кристаллов мартенсита, поэтому при неполной закалке заэвтектоидные стали имеют более высокую твердость, чем при полной.

При охлаждении на поверхности стальной детали не должна образовываться паровая пленка, препятствующая теплообмену с закалочной средой. Охлаждение проще всего осуществить погружением стали в жидкую среду( воду или масло), имеющую температуру 20-25 °С. Однако в некоторых случаях для уменьшения деформации(коробления) деталей или для предотвращения образования трещин условия охлаждения усложняют.

Коробление и растрескивание вызываются значительными напряжениями, возникающими при закалке.


При отпуске происходит несколько процессов. Основной - распад мартенсита, состоящий в выделении углерода в виде карбидов. Кроме того , распадается остаточный аустенит, совершаются карбидное превращение и коагуляция карбида, уменьшаются несовершенства кристаллического строения -твердого раствора и остаточные напряжения.

Фазовые превращения в стали при отпуске разделяют на три превращения в зависимости от изменения удельного объема стали. Распад мартенсита и карбидное превращение вызывают уменьшение объема, а распад аустенита - увеличение объема.

В сталях, не содержащих легирующих элементов, первое превращение происходит при температуре 80-200 °С, второе при 200-260 °С, третье при 260-380 °С. При легировании сталей Cr, Mo, W, V, Co и Si затрудняется распад мартенсита: он завершается при нагреве 450-500 °С. карбидообразующие элементы (Cr, Mo, W, V) уменьшают скорость диффузии углерода в следствие химического родства с ним; Co и Si, не образующие карбидов в сталях, а также большинство карбидообразующих элементов увеличивают силы межатомной связи в твердом растворе. В следствие этого стали получают повышенную сопротивляемость отпуску (теплостойкость).

Фазовые превращения в стали при отпуске:

1)Из мартенсита выделяется часть углерода в виде метастабильного -карбида, имеющего гексагональную решетку и химический состав, близкий к Fe2C. Дисперсные кристаллы -карбида когерентны с решеткой мартенсита. Обеднение твердого раствора углеродом происходит неравномерно: наряду с участками мартенсита, обедненного углеродом(вблизи карбидов), сохраняются участки с исходным содержанием углерода. Первое превращение идет с очень малой скоростью и без нагрева. Уменьшение количества растворенного углерода снижает тетрагональность мартенсита - длина образца уменьшается.

Содержание углерода в мартенсите в интервале температур первого превращения зависит от исходного количества углерода, тогда как при более высоком нагреве оно определяется лишь температурой.

2) Одновременно происходит несколько процессов: продолжается распад мартенсита, распадается остаточный аустенит и начинается карбидное превращение. Распад мартенсита распределяется на весь объем, концентрационная неоднородность которого исчезает; в мартенсите остается около 0,2 % растворенного углерода. Распад остаточного аустенита происходит по механизму бейнитной реакции: образуется смесь кристаллов низкоуглеродистого мартенсита и дисперсных карбидов. При температурах около 250 °С начинается превращение -карбида в цементит; при этом когерентность решеток твердого раствора и карбида нарушается.

3) завершается распад мартенсита и карбидное превращение. Из мартенсита выделяется весь пересыщенный углерод в виде карбидов, тетрагональность решетки -твердого раствора устраняется - мартенсит переходит в феррит.







































3. Основные сведения.


Сталь 60С2Н2А.


Заменитель: стали: 60С2А, 60С2ХА.


Вид поставки: Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 14959-79, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 7419.0-78 - ГОСТ 7419.8-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 7419.0-78 - ГОСТ 7419.8-78. Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 4405-75. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.


Назначение: ответственные и тяжелонагруженные пружины и рессоры.


Химический состав:


Химический элемент

%


Кремний (Si)

1.4-1.8

Медь (Cu), не более

0.30

Марганец (Mn)

0.40-0.70

Никель (Ni)

1.4-1.7

Фосфор (P), не более

0.025

Хром (Cr), не более

0.30

Сера (S), не более

0.025




Механические свойства:


Термообработка, состояние поставки

s0,2, МПа

sB, МПа


d5, %


y, %


HB

Сталь категорий: 3,3А,3Б,3В,3Г,4,4А,4Б. Закалка 870 °С, масло, отпуск 470 °С. 

1325 

1470

8

30


Отжиг 720 °С, печь. 

410 

700

19

50


Пружины. Отжиг или отпуск перед волочением 730 °С, горячая навивка 850-900 °С, закалка 850-870 °С, масло. Отпуск 380-420 °С, воздух. 





420-475 

Закалка 850 °С, масло. Отпуск 420 °С, воздух. 

1570

1710

5

20






Механические свойства в зависимости от температуры отпуска:


tотпуска, °С

s0,2, МПа

sB, МПа

d5, %

y, %

Закалка 870 °С

380 

1780 

1920 

40 

400 

1690 

1760 

41 

420 

1530 

1640 

41 

440 

1390 

1490 

42

460 

1360

1440 

41 

480

1230 

1340 

40 

500 

1210 

1300 

10 

41 

520

1100

1170 

12 

43 




Технологические свойства:


Температура ковки: начала - 1150 °С, конца - 850 °С.


Свариваемость: не применяется для сварных конструкций.


Склонность к отпускной способности: не склонна.


Флокеночувствительность: чувствительна.

 


Температура критических точек:


Критическая точка

°С

Ac1

765

Ac3

780




Физические свойства:


Температура испытания, °С

20

Модуль нормальной упругости, Е, ГПа

191 

Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа

78









Используемые источники:


1. ГОСТ 14959-79

2. Марочник сталей под редакцией Сорокина В.Г.

3. Арзамасов В.И. "Материаловедение" 2003 г.



 

 









Случайные файлы

Файл
gigiena.doc
1414-1.rtf
114765.rtf
IDIOMS.doc
141730.rtf