Готовые ДЗ варианты Остальные (431C (Д-2))

Посмотреть архив целиком

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












Домашнее задание по курсу:

Материаловедение.





Вариант 431С.













Выполнила: Веселуха Н.В.

Группа РК9-41

Проверил: Васильев В.Р.
















Москва 2003 г.

Вариант 431С. Задание :


Валы, траверсы, зубчатые колеса, крепежные детали трубопроводов высокого давления изготавливают из стали 40ХФА.

  1. Укажите оптимальный режим термообработки вала из этой стали, обеспечивающий твердость сердцевины до 350 HВ, постройте график t () для этой стали.

  2. Опишите структурные превращения, происходящие при термической обработке.

  3. Приведите основные сведения о стали: ГОСТ, химический состав, достоинства, недостатки, влияние легирующих элементов.



Оптимальный режим термообработки 40ХФА на твердость до 350 HВ.


Закалка 880 С, масло. Отпуск 550 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 40ХФА.

Критические температуры для 40ХФА:

Ас3 = 800 С

Ас1 = 760 С


При нагреве до температуры 760С 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 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 550С 1,5 часа в воде.

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

40ХФА подвергается отпуску при t = 550С — 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


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

С (углерод) — 0,37–0,44%

Si (кремний) — 0,17-0,37 %

Mn (марганец) — 0,50-0,80 %

Cr (хром) — 0,80-1,10 %

V (ванадий) — 0,10-0,18 %

S (сера) — (не более) 0,025 %

P (фосфор) — (не более) 0,025 %

Ni (никель) — (не более) 0,30 %

Cu (медь) — (не более) 0,30 %



Свойства:

 Температура ковки — Начала 1250, конца 860-800.

Сечения до 200 мм охлаждаются в мульде, 201-300 мм - с печью.

 Свариваемость — трудносвариваемая. Способы сварки: РДС - необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС - необходима последующая термообработка.

Обрабатываемость резанием — После закалки и отпуска при НВ ? 241, Ku тв.спл. = 0.75,

Ku б.ст. = 0.65.

 Склонность к опускной хрупкости — склона.

 Флокеночувствительность — чувствительна.

Применение


В улучшенном состоянии - шлицевые валы, штоки, установочные винты, траверсы, валы экскаваторов и др. детали, работающие при температуре до 400°С; после закалки и низкого отпуска - червячные валы и другие детали повышенной износостойкости.


Назначение легирования

Легирующие элементы вводят с целью повышения конструкционной прочности стали, что достигается при их использовании в термически упрощенном состоянии — после закалки и отпуска. В отожженном состоянии легированные стали практически не отличаются от углеродистых. В связи с этим обеспечение необходимой прокаливаемости — первостепенная задача легирования. Легирующие элементы повышают устойчивость переохлажденного аустенита, снижают критическую скорость закалки и увеличивают прокаливаемость. Возможность менее резкого охлаждения при закалке уменьшает в них напряжения и опасность образования трещин.


Использованная литература

    • Марочник сталей.

    • Конструкционные материалы(1990г.)

(под общей редакцией Б.Н.Арзамасова)

    • Учебник по предмету Материаловедение(1986г.)

(под общей редакцией Б.Н.Арзамасова)





4








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.