Готовые ДЗ варианты Остальные (116-д_1)

Посмотреть архив целиком

МОСКОВСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Н. Э. Баумана




Домашнее задание по курсу ”Материаловедение”

Вариант 116-д










Студент: Дусаев А.Ф.

Группа: СМ 11-51

Преподаватель: Базалеева К.О.











Москва

2004 г.

Условие задачи

Одним из методов поверхностного упрочнения стальных деталей являются процессы химико-термической обработки. Для деталей, работающих на износ и не требующих высокой прочности сердцевины, могут применяться углеродистые стали.


1. Подберите марку углеродистой стали для изготовления валика работающего на износ. Опишите процесс цементации в твердом карбюризаторе, укажите режим, обеспечивающий получение цементированного слоя толщиной 0,8-1,0 мм, термическую обработку после цементации. Постройте график термической обработки в координатах Т(t).


2.Опишите все структурные превращения, протекающие при термической обработке в поверхностном слое и сердцевине детали. Укажите окончательную твёрдость поверхности и сердцевины.


3.Приведите основные сведения об этой стали:

- ГОСТ,

- химический состав,

- механические свойства,

- область применения,

- достоинства и недостатки,

- влияние легирующих элементов.


























Выбор стали

Для изготовления валика работающего на износ и не требующего высокой прочности сердцевины применяются углеродистые качественные стали с нормальной прочностью, σU (σB) ~400-450МПа, %С ~ 0,15-0,25.

ТО (ХТО – цементация + упрочняющая ТО – закалка + низкий отпуск), получаемые свойства –


σU (σB), МПа

δ, %

~400-450

~25


Цементация в твёрдом карбюризаторе

Технологический процесс диффузионного насыщения углеродом назы­вается цементацией. Обычно после цементации сталь подвергают закал­ке и низкому отпуску. Поверх­ности, не подлежащие цементации, защищают гальваническим омеднени­ем; толщина медного слоя составляет 0,02 - 0,05 мм.

Цементации обычно подвергают такие детали машин, которые долж­ны иметь износостойкую рабочую поверхность и вязкую сердцевину: зуб­чатые колеса, валы и пальцы, распределительные валики, кулачки, чер­вяки и т.д.

Процесс цементации в твердом карбюризаторе идет через газо­вую фазу. Наиболее распространенный твердый карбюризатор состоит в основном из древесного угля с добавкой 20 - 25 % ВаСОз для интенси­фикации процесса и 3 - 5 % СаСОз для предотвращения спекания частиц карбюризатора. Детали, подлежащие цементации, и карбюризатор упако­вывают в контейнер (стальной ящик) и нагревают в печи до 910 - 930 °С. При нагреве уголь взаимодействует с кислородом остаточного воздуха по реакции

2С + 02 -> 2СО

Кроме того, оксид углерода образуется в результате реакции

ВаСОз + С → ВаО + 2СО

На поверхности деталей протекает ведущая процесс цементации ре­акция диспропорционирования

2СО↔С02 + С

в результате которой активный углерод адсорбируется насыщаемой по­верхностью, находящейся в аустенитном состоянии, а СO2 взаимодейству­ет с углем, образуя новые порции СО.

Таким образом, в результате обратимой реакции диспропорционирования углерод переносится на насыщаемую поверхность.


Типичная структура цементованного слоя на поверхности низкоугле­родистой стали после медленного охлаждения от температуры цементации состоит из заэвтектоидной, эвтектоидной, доэвтектоидной зон. Обычно ее сопоставляют со схемами:

Рис. 1. Участок диаграммы состояния Fe - Fe3C, а также изменение содержания углеро­да и структуры по толщине цементованного слоя h (схема) tц - температура цементации; tз1> tз2 - температура нагре­ва при первой и второй закал­ке соответственно.


Принято различать полную и эффективную толщину цементованного слоя. За эффективную толщину принимают сумму заэвтектоидной, эвтектоидной и половины доэвтектоидной зоны слоя. Эффективная толщина цементованного слоя обычно составляет 0,5 - 1,8 мм и в исключительных случаях достигает 6 мм (при больших контактных нагрузках на цементо­ванную поверхность).

Структура после цементации получается крупнозернистой в связи с длительной выдержкой деталей при температуре науглероживания. Дли­тельность изотермической выдержки при цементации зависит от заданной толщины слоя и марки цементируемой стали.


Толщина

слоя, мм

vcp , мм/ч, при t, °C

850

875

900

925

950

975

1000

До 0,5

0,35

0,4

0,45

0,55

0,75

0,5-1

0,16

0,2

0,3

0,4

0,55

0,85

0,96

1-1,5

0,1

0,15

0,2

0,3

0,4

0,55

0,75

1,5-2

0,06

0,1

0,15

0,2

0,25

0,38

0,55

2-2,5

0,04

0,07

0,12

0,15

0,2

0,32

0,4

2,5-3

0,1

0,13

0,18

0,28

0,35

3-3,5

0,07

0,1

0,16

0,21

0,27

3,5-4

0,04

0,06

0,12

0,18

0,25


Термическая обработка после цементации

Для получения заданного комплекса механических свойств после це­ментации необходима дополнительная термическая обработка деталей.

В зависимости от условий работы, а также от выбранной для изгото­вления детали стали, режим упрочняющей термической обработки может отличаться. Для тяжело нагруженных трущихся деталей машин, испы­тывающих в условиях работы динамическое нагружение, в результате термической обработки нужно получить не только высокую поверхност­ную твердость, но и высокую прочность (например, для зубчатых колес - высокую прочность на изгиб), а также высокую ударную вязкость. Для обеспечения указанных свойств необходимо мелкое зерно, как на поверх­ности детали, так и в сердцевине. В таких ответственных случаях цемен­тованные детали подвергают сложной термической обработке, состоящей из двух последовательно проводимых закалок и низкого отпуска.

При первой закалке деталь нагревают до температуры на 30 — 50°С выше температуры Асз цементируемой стали.

При второй закалке деталь нагревают до t32 с превышением на 30-50°С температуры Ас1 (см. рис. 1).



Окончательной операцией термической обработки является низкий отпуск при 160 — 200°С, уменьшающий остаточные напряжения и не сни­жающий твердость стали.



Структурные превращения

-На поверхности:

После цементации концентрация углерода на поверхности стальной детали составляет 0,8 — 1 % и сопротивляется износу, твердость поверхности равна 750 - 950 HV. Наружная часть слоя имеет структуру заэвтектоидных сталей — перлит и вторичный цементит, ко­торый при медленном охлаждении выделяется на границах аустенитных зерен в виде оболочек (на шлифе сетка). Во время термообработки при нагреве на поверхности детали образуется аустенит. При температуре t31 весь диффузионный слой переходит в аустенитное состояние, по­этому, чтобы предотвратить выделение цементита, проводят первую закалку. При второй закалке в процессе нагрева мартенсит, полученный в результате первой закалки, отпускается, что сопровожда­ется образованием глобулярных карбидов, которые в определенном коли­честве сохраняются после неполной закалки в поверхностной заэвтектоидной части слоя, увеличивая его твердость. Окончательной операцией термической обработки является низкий отпуск. После двойной закалки и низкого отпуска поверхностный слой при­обретает структуру отпущенного мартенсита с включениями глобуляр­ных карбидов.

-В сердцевине:

После цементации сердцевина детали, содержит 0,15 - 0,25 % С и остается вязкой. Структура внутреннего слоя соответству­ет доэвтектоидной стали, причем количество перлита уменьшается при приближении к сердцевине. Во время термообработки при нагреве в сердцевине детали образуется аустенит. Нагрев до температур, лишь немного превышающих Ас3, вызывает перекристаллизацию сердце­вины детали с образованием мелкого аустенитного зерна, что обеспечит мелкозернистость продуктов распада. При температуре t31 весь диффузионный слой переходит в аустенитное состояние, по­этому, чтобы предотвратить выделение цементита, проводят первую закалку. Вторая закалка обеспечивает мелкое зерно в сердцевине. Окончательной операцией термической обработки является низкий отпуск. После двойной закалки и низкого отпуска сердцевина детали приобретает структуру бейнита. Из-за низкого содер­жания углерода будет обеспечена достаточно высокая ударная вязкость.

Сталь:15


Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1050-74, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 8509-86, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8240-72, ГОСТ 8239-72, ГОСТ 2590-71. Калиборованный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78. Шлифованный путок и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 10702-78. Лист толстый ГОСТ 1577-81, ГОСТ 19903-74. Лист тонкий ГОСТ 16523-70. Лента ГОСТ 6009-74, ГОСТ 2284-79, ГОСТ 10234-77. Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70. Проволока ГОСТ 5663-79, ГОСТ 17305-71. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70. Трубы ГОСТ 10705-80, ГОСТ 10704-76.


Случайные файлы

Файл
5940-1.rtf
ref-19794.doc
132599.rtf
12612.rtf
31477.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.