Готовые ДЗ варианты Остальные (424С)

Посмотреть архив целиком

Задание №424С


Для изготовления крепежных деталей, турбин, паропроводов, зубчатых колес для точных передач, валов и т.д. рекомендуется сталь 30ХМ.

  1. Укажите оптимальный режим ТО зубчатого колеса из этой стали, обеспечивающий получение твердости 229 НВ. Постройте график термической обработки в координатах температура – время.

  2. Опишите все структурные превращения, происходящие в процессе улучшения стали.

  3. Приведите основные сведения об этой стали: ГОСТ, химический состав, влияние легирующих элементов, прокаливаемость на порог хладноломкости, достоинства, свойства и т.д.


Оптимальный режим термообработки стали 30ХМ.


Закалка 880oC, масло, высокий отпуск 540oC, вода или масло


Закалка – термическая обработка, в результате которой в сплаве образуется неравновесная структура. Конструкционные и инструментальные стали закаливают для упрочнения.

После закалки на мартенсит и высокого отпуска свойства легированных сталей определяются концентрацией углерода в мартенсите. Чем она выше, тем больше твердость и прочность, ниже ударная вязкость. Таким образом, задача закалки — получение структуры мартенсита с максимальным процентным содержанием углерода.


Рассмотрим закалку стали 30ХМ.

Критические температуры для стали 30ХМ:

Ас3 = 807 С

Ас1 = 757 С


При нагреве до температуры 757С структура сплава остается постоянной – перлит. Как только пройдена точка Ас1 на границах зерен перлита начинает зарождаться аустенит. В нашем случае мы имеем полную закалку, т.к. температура превышает Ас3 , то весь перлит переходит в аустенит. Таким образом, нагрев до 880С мы получили однофазную структуру - аустенит, при этом при повышении температуры после 807С зерно растет.

Для получения мартенситной структуры необходимо переохладить аустенит до температуры мартенситного превращения, следовательно, скорость охлаждения должна превышать критическую. Такое охлаждение наиболее просто осуществляется погружением закаливаемой детали в жидкую среду (вода или масло), имеющую температуру 20-25С. В результате такой обработки получается теплостойкий мартенсит, с некоторым количеством остаточного аустенита.


Отпуск при 540С.

Отпуск – термическая обработка, в результате которой в предварительно закаленных сталях происходят фазовые превращения, приближающие их структуру к равновесной.

Сталь 30ХМ подвергается отпуску при t = 540С — высокий отпуск. При этом надо учитывать, что при температурах отпуска более 500С охлаждение производят в воде.


При высоких нагревах в углеродистых сталях происходят изменения структуры, не связанные с фазовыми превращениями: изменяются форма, размер карбидов и структура феррита. Происходит коагуляция: кристаллы цементита укрупняются и приближаются к сферической форме. Изменения структуры феррита обнаруживаются, начиная с температуры 400 С: уменьшается плотность дислокаций, устраняются границы между пластинчатыми кристаллами феррита (их форма приближается к равноосной).

Итак, снимается фазовый наклеп, возникший при мартенситном превращении. Ферритно-карбидную смесь, которая образуется после такого отпуска, называют сорбитом отпуска.

Сведения о стали:

Сталь жаропрочная релаксационностойкая ГОСТ 4543-71

Характеристика материала 30ХМ

Марка :

30ХМ

Заменитель:

35ХМ, 35ХРА

Классификация :

Сталь жаропрочная релаксационностойкая

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 259071, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73, ГОСТ 10702-78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70. Трубы ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8732-78.

Применение:

поковки общего назначения, валы, роторы и диски паровых турбин, фланцы, крепежные детали с рабочей температурой до 450 град., сортовые заготовки

Химический состав в % материала 30ХМ .

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

Mo

0.26 - 0.33

0.17 - 0.37

0.4 - 0.7

 до   0.3

 до   0.035

 до   0.035

0.8 - 1.1

 до   0.3

0.15 - 0.25

Температура критических точек материала 30ХМ.

Ac1 = 757 ,      Ac3(Acm) = 807 ,       Ar3(Arcm) = 763 ,       Ar1 = 693







Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка

-20

-40

-60

Закалка 880 С, масло. Отпуск 350 С.

 

42

 

Закалка 880 С, масло. Отпуск 550 С.

147

 

108



Механические свойства      

Термообработка, состояние поставки

Сечение, мм

s0,2, МПа

sB, МПа

d5, %

y, %

KCU, Дж/м2

HB

Закалка 880 °С, малос. Отпуск 540 °С, вода или масло.


 

15  

735  

930  

11  

45  

78  

 

КП 395 

<100  

395  

615  

17  

45  

49  

187-229  

КП 440 

100-300  

440  

635  

16  

45  

59  

197-235  

КП 440 

100-300  

440  

635  

14  

40  

54  

197-235  

КП 490 

<100  

490  

655  

16  

45  

59  

212-248  

 

Механические свойства при повышенных температурах      

t испытания, °C

s0,2, МПа

sB, МПа

d5, %

y, %

KCU, Дж/м2

Закалка 880 °С, масло. Отпуск 650 °С

260  

590  

730  

20  

70  

186  

200  

490  

660  

21  

70  

 

300  

520  

710  

21  

69  

206  

400  

480  

630  

22  

75  

199  

500  

430  

500  

22  

80  

142  

600  

340  

330  

29  

89  

142  

800  

80  

130  

69  

67  

 

1000  

41  

56  

64  

100  

 

1200  

14  

26  

55  

100  

 

 

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска      

t отпуска, °С

s0,2, МПа

sB, МПа

d5, %

y, %

KCU, Дж/м2

HRCэ

Закалка 880 °С, масло.

200  

1320  

1520  

12  

50  

69  

49  

300  

1330  

1450  

11  

51  

49  

45  

400  

1220  

1370  

12  

55  

69  

42  

500  

1080  

1130  

16  

60  

127  

36  

 

Механические свойства в зависимости от сечения      

Термообработка, состояние поставки

Сечение, мм

s0,2, МПа

sB, МПа

d5, %

y, %

KCU, Дж/м2

HRCэ

Закалка 880 °С, масло. Отпуск 500 °С.

Место вырезки образца - центр 

40  

650  

820  

17  

71  

147  

27  

Место вырезки образца - центр 

60  

630  

800  

17  

69  

157  

27  

Место вырезки образца - 1/2R 

80  

660  

790  

17  

67  

137  

25  

Место вырезки образца - 1/2R 

100  

610  

780  

18  

64  

147  

25  

Место вырезки образца - 1/3R 

120  

620  

750  

16  

63  

137  

 

Закалка 880 °С, вода. Отпуск 500 °С.

Место вырезки образца - центр 

40  

790  

930  

13  

61  

118  

30  

Место вырезки образца - центр 

60  

740  

870  

16  

64  

127  

31  

Место вырезки образца - 1/2R 

80  

760  

890  

14  

64  

108  

30  

Место вырезки образца - 1/2R 

100  

700  

830  

17  

65  

137  

27  

Место вырезки образца - 1/3R 

120  

690  

840  

18  

63  

118  

25  

 

Механические свойства при испытании на длительную прочность   

Предел ползучести, МПа

Скорость ползучести, %/ч

t испытания, °С

Предел длительной прочности, МПа

Длит. испытания, ч

t испытания, ч

137  

1/10000  

500  

186  

10000  

500  

69  

1/100000  

500  

127  

100000  

500  

59  

1/10000  

550  

108  

10000  

550  

34  

1/100000  

550  

69  

100000  

550  



Физические свойства материала 30ХМ .

T

E 10- 5

10 6

C

R 10 9

Град

МПа

1/Град

Вт/(м·град)

кг/м3

Дж/(кг·град)

Ом·м

20

2.08

 

 

7820

 

270

100

2.07

12.3

41.9

7800

462

 

200

2.04

12.6

40.7

7770

 

334

300

1.97

12.9

39.6

7740

 

425

400

1.88

13.9

38.4

7700

 

524

500

1.75

14.4

 

7660

 

628

600

1.6

14.6

 

 

 

757

T

E 10- 5

10 6

C

R 10 9



Технологические свойства материала 30ХМ .

Температура ковки

Начала 1260, конца 760-800. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101-300 мм - в мульде.

Свариваемость

ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Обрабатываемость резанием

После закалки и отпуска при НВ 229-269 и sB = 930 МПа Ku тв.спл. = 0.7, Ku б.ст. = 0.3.

Склонность к отпускной способности

не склонна

Флокеночувствительность

малочувствительна



Обозначения:

Механические свойства :

в

- Предел кратковременной прочности , [МПа]

T

- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

5

- Относительное удлинение при разрыве , [ % ]

- Относительное сужение , [ % ]

KCU

- Ударная вязкость , [ кДж / м2]



Физические свойства :

T

- Температура, при которой получены данные свойства , [Град]

E

- Модуль упругости первого рода , [МПа]

- Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ) , [1/Град]

- Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]

- Плотность материала , [кг/м3]

C

- Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]

R

- Удельное электросопротивление, [Ом·м]



Свариваемость :

без ограничений

- сварка производится без подогрева и без последующей термообработки

ограниченно свариваемая

- сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке

трудносвариваемая

- для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг
















Список литературы:


  1. Материаловедение: Учебник для вузов / Б.Н. Арзамасов и др. – М.: издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001 г.

  2. Лекции по материаловедению: лектор Пахомова С.А. (2003-2004 гг)















































Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э.Баумана.












Домашнее задание по курсу:

Материаловедение.





Вариант 424С











Выполнил: Масс В.В.

Группа РК4-42

















Москва 2004 г.


Случайные файлы

Файл
99776.rtf
94646.rtf
15170-1.rtf
31525.rtf
32842.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.