Готовые ДЗ варианты Остальные (121c)

Посмотреть архив целиком

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












Домашнее задание по курсу:

Материаловедение.





Вариант 121С.













Выполнил: Шатный А.И.

Группа РК5-42

















Москва 2004 г.

Вариант 121С. Задание:


Сталь 40ХНМА(40ХН2МА) идет на изготовление коленчатых валов, шатунов, шестеренок, ответственных болтов и др. нагруженных деталей сложной конфигурации.


  1. Укажите оптимальный режим термообработки вала d=40мм, из стали 40ХНМА(40ХН2МА), постройте график t () для этой стали.

  2. Опишите структурные превращения, происходящие при термической обработке.

  3. Приведите основные сведения о стали: ГОСТ, химический состав, свойства, требования, предъявляемые к улучшенным сталям, достоинства, недостатки, влияние легирующих элементов на прокаливаемость и вязкость стали.





Оптимальный режим термообработки вала d=40мм.


Закалка 850 С, масло. Отпуск 620 С, закалка ТВЧ.

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. Легированные элементы влияют на механические свойства косвенно, увеличивая или уменьшая концентрацию углерода в мартенсите. Карбидообразующие элементы (Cr, Mo, W,V) увеличивают прочность связи атомов углерода с атомами твердого раствора, снижают термодинамическую активность (подвижность) атомов углерода, способствуют увеличению его концентрации в мартенсите, т.е. упрочнению. Таким образом, задача закалки — получение структуры мартенсита с максимальным процентным содержанием углерода.




Рассмотрим закалку 40ХНМА(40ХН2МА).


Критические температуры для 40ХНМА(40ХН2МА):

Ас3 = 820 С

Ас1 = 730 С



При нагреве до температуры 730С 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 820С мы получили однофазную структуру = аустенит, при этом при повышении температуры после 800С 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.


2)

Отпуск при 620С 1,5 часа в воде.

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

40ХНМА(40ХН2МА) подвергается отпуску при t = 620С — 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.

3)

После этого провести закалку током высокой частоты (ТВЧ) – закалка поверхности: при большой частоте тока, плотность тока в наружных слоях проводника оказывается во много раз больше, чем в сердцевине. В результате почти вся тепловая энергия выделяется на поверхности и нагревает поверхностный слой до температуры закалки. Охлаждение осуществляется водой, подающейся через спрейер.

При этом поверхностные слои упрочняются, в них возникают значительные сжимающие напряжения.















Сведения о стали




Характеристика материала 40ХН2МА

Марка :

40ХН2МА ( 40ХНМА )

Заменитель:

40ХГТ, 40ХГР, 30Х3МФ, 45ХН2МФА

Классификация :

Сталь конструкционная легированная


Применение:

коленчатые валы, клапаны, шатуны, крышки шатунов, ответственные болты, шестерни, кулачковые муфты, диски и другие тяжелонагруженные детали. Валки для холодной прокатки металлов.





Марка :

40ХН2МА ( 40ХНМА )

Вид поставки:

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











Химический состав в % материала 40ХН2МА .

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Mo

Cu

0.37 - 0.44

0.17 - 0.37

0.5 - 0.8

1.25 - 1.65

  до   0.025

  до   0.025

0.6 - 0.9

0.15 - 0.25

  до   0.3



Температура критических точек материала 40ХН2МА.

Ac1 = 730 ,      Ac3(Acm) = 820 ,       Ar3(Arcm) = 550 ,       Ar1 = 380 ,       Mn = 320



Механические свойства при Т=20oС материала 40ХН2МА .

Сортамент

Размер

Напр.

в

T

5

KCU

Термообр.

-

мм

-

МПа

МПа

%

%

кДж / м2

-

Пруток

25

 

1080

930

12

50

780

Закалка и отпуск














Физические свойства материала 40ХН2МА .

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

2.15

 

39

7850

 

331

100

2.11

11.6

38

 

490

 

200

2.01

12.1

37

 

506

 

300

1.9

12.7

37

 

522

 

400

1.77

13.2

35

 

536

 

500

1.73

13.6

33

 

565

 

600

 

13.9

31

 

 

 

700

 

 

29

 

 

 

800

 

 

27

 

 

 

T

E 10- 5

10 6

C

R 10 9






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.