Готовые ДЗ варианты Остальные (№207с)

Посмотреть архив целиком

Московский государственный университет имени Н.Э.Баумана













Домашнее задание по материаловедению

Студентки группы Э6-41

Мустафиной Дарьи

Вариант 207с
























Москва 2004


Условие домашнего задания

1.Приведите марку шарикоподшипниковой стали для изготовления шариков и роликов о10-13,5 мм, укажите рациональный режим её термообработки, постройте график термообработки этой стали в координатах температура-время.

2.Опишите структурные превращения, происходящие в процессе термообработки стали.

3.Приведите основные сведения об этой стали: ГОСТ, хим.состав, свойства, требования в отношении чистоты и карбидной ликвации и т.д.






































1.1. Подборка марки стали

Для изготовления шариков, роликов и колец подшипников применяют хромистые стали ШХ4, ШХ15, ШХ15ГС, ШХ20ГС. В обозначении марок буква Ш означает шарикоподшипниковую сталь; Х-наличие хрома; цифра-его массовую долю в процентах; СГ-легирование кремнием и марганцем.

Подшипники качения и скольжения, зубчатые передачи и т.п. образующие пары трения, изнашиваются вследствие работы сил трения. Поэтому эти изделия должны быть из материала с высокой твёрдостью поверхности.

Прокаливаемость сталей увеличивается с повышением содержания хрома. Сталь ШХ4 имеет ограниченную прокаливаемость и применяется для изготовления роликовых подшипников железнодорожного транспорта. Сталь ШХ15 предназначена для изготовления деталей поперечным сечением 10-20 мм. Более легированные стали ШХ15СГ и ШХ20СГ – для деталей прокаливаемых на большую глубину.

Для изготовления деталей подшипников качения, работающих при высоких динамических нагрузках, применяют цементуемые стали 20Х2Н4А и 18ХГТ.

Для изготовления деталей подшипников качения, работающих в коррозионных средах, применяют коррозионностойкие стали 95Х18.

В данной задаче условия нормальные.

Сталь ШХ15 наиболее применима для шариков и роликов о10-13,5 мм.



1.2. Режим термообработки

Сталь ШХ15 конструкционная заэвтектоидная подшипниковая легированная хромом сталь, с содержанием углерода 0.95 - 1.05 и содержанием хрома 1.3 - 1.65.


1.2.1.Нормализация: нагревание до Т выше Ас3 на 50-70ºС и затем охлаждение на воздухе.


1.2.2.Сфероидизирующий отжиг: нагревание до Т немного выше Ас1 изотермическая выдержка 4-6 часов при субкритичесокй температуре 650-680ºС.


1.2.3.Неполная закалка: нагревание до межкритической температуры Ас1 + 30-50ºС. Выдрежка и быстрое охлаждение.


1.2.4.Низкий отпуск: температура 150ºС, выдержка 0,5-2 ч, охлаждение на спокойном воздухе.










2.Структурные превращения, происходящие в процессе термообработки стали.


2.1.Нормализация

В заэвтектоидных сталях следует устранить вторичный цементит.

Избыточный (вторичный) цементит находится в виде сетки, что является дефектом, поэтому перед отжигом предварительно проводят

нормализацию при температуре выше Ас3 для растворения сетки цементита с последующем охлаждении на воздухе.

Такая обработка вызывает измельчение цементита и разрыв сетки на границах зёрен, что облегчает сфероидизирующий отжиг.


2.2.Сферидизующий отжиг

Высокое содержание углерода обуславливает высокую твёрдость стали, что затрудняет её обработку резанием. Для снижения твёрдости сталь отжигают. Кроме того структура зернистого
перлита является наилучшей перед закалкой - меньше склонность к росту
аустенитного зерна, шире допустимый интервал закалочных температур.

Зернистый перлит получают путём нагрева до температуры немного выше Ас1 при которой сохраняются нераспавшиеся мелкие карбидные частицы и изотермической выдержки 4-6 часов при субкритичесокй температуре 650-680ºС при которой карбидные частицы выполняют роль центров кристаллизации цементита.



2.3.Неполная закалка в двух средах

Закалка используется для упрочнения. Прочность возрастает вследствие мартенситного превращения. Заэвтектоидные стали подвергаются неполной закалке. Оптимальная температура нагрева Ас1 + 30-50ºС. После закалки заэвтектоидная сталь приобретает структуру, состоящую из мартенсита и цементита. Краисталлы цементита твёрже кристаллов мартенсита, поэтому при неполной закалке при неполной закалке заэвтектоидные стали имеют более высокую твёрдость, чем при полной закалке. Для получения мартенситной структуры необходимо переохладить аустенит до температуры мартенситного превращения, следовательно, скорость охлаждения должна превышать критическую скорость.

Для уменьшения коробления и растрескивания легированные стали закаливают в двух средах. После нагрева под закалку деталь погружается на определённое время в воду, в результате чего достигается быстрое прохождение температурного интервала минимальной устойчивочти аустенита, а затем переносится в более мягкую охлаждающую среду – масло.

Закалённые легированные стали, для которых температура конца мартенситного превращения значительно ниже 20-25ºС, наряду с мартенситом в структуре оказывается значительное количество остаточного аустенита.


2.4.Обработка холодом

Обработке холодом подвергаются закалённые легированные стали, для которых температура конца мартенситного превращения значительно ниже 20-25ºС. Вследствие этого, после охлаждения до этой температуры, наряду с мартенситом в структуре оказывается значительное количество остаточного аустенита. Остаточный аустенит понижает твёрдость закалённой стали и может вызвать нестабильность размеров готовых деталей, так как будучи нестабильной фазой, способен к распаду при низкой температуре с малой скоростью. Проводится охлаждение до температуры Мк, в процессе которого аустенит превращается в мартенсит.



2.5.Низкий отпуск

Сочетание закалки ведёт к получение более высокого уровня свойств (твёрдости, характеристик прочности и т.д.) по сравнению с отожжённым состоянием. Цель отпуска - получение мартенсита, уменьшение остаточных напряжений и сохранение твёрдости закалки.

Первое превращение.

Из мартенсита выделяется часть углерода в виде метастабильного -карбида. Идёт без нагрева.

Второе превращение.

Продолжается распад мартенсита, распадается остаточный аустенит и начинается карбидное превращение, распадается остаточный аустенит и начинается карбидное превращение.

Третье превращение.

Завершается распад мартенсита и карбидное превращения. Выделяется карбид железа.


3. Основные сведения стали ШХ15


ГОСТ

Сортовой прокат, в т. ч. фасонный: ГОСТ 801-78, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75. Шлифованный пруток и серебрянка: ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 103-76. Проволока ГОСТ 4727-83.


Назначение

Шарики диаметром до 150 мм, ролики диаметром до 23 мм, кольца подшипников с толщиной стенки до 14 мм, втулки плунжеров, плунжеры, нагнетательные клапаны, корпуса распылителей, ролики толкателей и другие детали, от которых требуется высокая твердость, износостойкость и контактная прочность.

Химический состав

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

0.95 - 1.05

0.17 - 0.37

0.2 - 0.4

  до   0.3

  до   0.02

  до   0.027

1.3 - 1.65

  до   0.25


Механические свойства

Термообработка, состояние поставки

Сечение, мм

σ0,2, МПа

σ B, МПа

5, %

, %

KCU, Дж/м2

HB

HRCэ

Отжиг 800 °С, печь до 730 °С, затем до 650 °С со скоростью 10-20 град/ч, воздух.


370-410

590-410

15-25

35-55

44

179-207


Закалка 810 °С, вода до 200 °С, затем масло. Отпуск 150 °С, воздух.

30-60

1670

1670



5


62-65





Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С

σ 0,2, МПа

σ B, МПа

5, %

4, %

KCU, Дж/м2

HB

HRCэ

200

1960-2200

2160-2550





61-63

300

1670-1760

2300-2450





56-58

400

1270-1370

1810-1910





50-52

450

1180-1270

1620-1710





46-48

400


1570



15

480


500

1030

1270

8

34

20

400


550

900

1080

8

36

24

360


600

780

930

10

40

34

325


650

690

780

16

48

54

280



Случайные файлы

Файл
45159.doc
90404.rtf
177218.rtf
166716.rtf
38918.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.