Готовые ДЗ варианты Остальные (108Д)

Посмотреть архив целиком



Вариант 108Д.


Одним из методов поверхностного упрочнения стальных деталей является процесс химико-термической обработки – цементация. Для деталей ответственного назначения сильно нагруженных, испытывающих динамические нагрузки применяют сложнолегированные стали.

  1. Валик изготовлен из стали марки 20ХН3А. Укажите режим цементации и режимы последующей термической обработки. Постройте график термической обработки в координатах температура-время.

  2. Опишите структурные превращения, протекающие при термической обработке в поверхностном слое и сердцевине детали. Укажите влияние легирующих элементов на свойства данной стали.

  3. Приветите основные сведенья об этой стали: ГОСТ, химический состав, механические свойства, применение, недостатки и др.


Отчёт.


  1. Технологический процесс диффузионного насыщения углеродом называется цементацией.

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

Для тяжелонагруженных трущихся деталей машин, испытывающих в условиях работы динамическое нагружение, в результате термической обработки нужно получить не только высокую поверхностную твёрдость, но и высокую прочность и высокую ударную вязкость. Для обеспечения указанных свойств требуется получить 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 нагреваем данную сталь до 840-880ºС. При второй закалке деталь нагреваем до 760-780ºС.

Окончательной операцией термической обработки является низкий отпуск при 160-200ºС, уменьшающий остаточные напряжения и не снижающий твёрдость стали.

Данный режим термообработки обеспечивает получение следующих свойств:


σ0.2=1270 Мпа, δ=15%,

σв=1510 Мпа, ψ=60%













Режим термической обработки стали 20ХН3А.









  1. Сталь 20ХН3А –это доэвтектоидная сталь с критическими точками:

Критическая точка

°С

Ac1

730

Ac3

810


При первой закалке деталь нагревают до температуры на 30-50ºС выше температуры Ас3. При таком нагреве во всём объёме детали установится аустенитное состояние. Нагрев до температур, лишь немного превышающих Ас3 , вызывает перекристаллизацию сердцевины детали с образованием мелкого аустенитного зерна, что обеспечить мелкозернистость продуктов распада. При данной температуре весь диффузионный слой переходит в аустенитное состояние, поэтому, чтобы предотвратить выделение цементита, проводят закалку.


При второй закалке деталь нагревают до тмпературы, превышающей температуру Ас1 на 30-50ºС. В процессе нагрева мартенсит, полученный в результате первой закалки, отпускается, что сопровождается образованием глобулярных карбидов, которые в определённом количестве сохраняются после неполной закалки в поверхностной заэвтектоидной части слоя, увеличивая его твёрдость. Вторая закалка также обеспечивает мелкое зерно в науглерожнном слое.


Далее следует низкий отпуск, о котором было сказано выше.


После этих термических обработок поверхностный слой приобретает структуру отпущенного мартенсита с включениями глобулярных карбидов, а сердцевина после закалки в масле приобретает, в соответствии с количеством легирующих элементов, структуру низкоуглеродистого мартенсита в смеси с нижним бейнитом, которая обеспечивает сочетание высокой прочности и вязкости.









Влияние легирующих элементов.


Г(Mn) – марганец:

Влияние на свойства аустенита: понижает все критические точки, расширяет -область, увеличивает склонность к росту зерна, увеличивает прокаливаемость, замедляет превращения аустенита, уменьшает Vз.кр­, резко понижает точку МН (при 4% до 0С), резко увеличивает Аост. Влияние на прочие свойства: повышает вр стали в равновесном состоянии, увеличивает склонность к отпускной хрупкости, в инструментальной стали содействует уменьшению деформации при закалке.


С(Si) –кремний:

Влияние на свойства аустенита: повышает критические точки А­1 и А3, сужает -область, увеличивает склонность к росту зерна, резко увеличивает прокаливаемость, замедляет превращения аустенита, уменьшает Vз.кр­, не оказывая влияния на точку, несколько увеличивает Аост.

Влияние на прочие свойства: активно раскисляет, является легирующим элементом стали со специальными электрическими и магнитными свойствами, повышает вр и снижает aH и δ стали в равновесном и высокоотпущенном состоянии, увеличивает склонность к отпускной хрупкости.


Х(Cr) –хром:

понижает точку А3 и повышает точку А1, сужает -область, препятствует росту зерна, резко увеличивает прокаливаемость, уменьшает Vз.кр, понижает точку МН, увеличивает Аост.

Влияние на прочие свойства: растворяется в цементите, замещая атом железа, поваышает стойкость против коррозии (при содержании >1%) и окисления, увеличивает износостойкость, повышает сопротивляемость снижению прочности при высоких температурах.





















Участок диаграммы Fe-Fe3C. Изменение содержания углерода и структуры по толщине цементованного слоя (схема):


tц – температура цементации; tз1 – температура нагрева при первой закалке; tз2 – температура нагрева при второй закалке.































  1. Основные сведения:


Химический состав:


С

Р

S

Mn

Si

Cr

Ni

0.17-0.24

0.0025

0.0025

0.30-0.60

0.17-0.37

0.60-0.90

2.75-3.15






Вид поставки:


Сотовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, 2591-71, 2879-69. Калиброванный пруток: ГОСТ 4717-75, 8559-75, 8560-78, 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка: ГОСТ 14955-77. Полоса: ГОСТ 103-76. Поковки и кованные заготовки: ГОСТ 1133-71,8479-70. Трубы: ОСТ 14-21-77.


Заменители:


Стали: 20ХГНР, 20ХНГ, 38ХА, 15Х2ГН2ТА, 20ХГР.


Состояние поставки

Сечение, мм

σ0.2, МПа


σв, МПа

δ, %

Ψ, %

KCU

HB

HRC


15

735

930

12

55

108



КП 590

<100

590

735

14

45

59

235-277


КП 685

<100

685

835

13

42

59

262-311



100


690

830

11

50

69

240

59-63

Механические свойства:















В зависимости от температуры отпуска:



t отпуска

σ0.2, МПа


σв, МПа


δ, %


Ψ, %


KCU


HRC

200

1270

1510

15

60

73

43

300

1260

1370

12

62

54

42

400

1180

1260

13

64

59

39

500

960

1000

19

66

83

32

600

720

780

24

73

162

22












В зависимости от сечения:



Сечение, мм

σ0.2, МПа


σв, МПа


δ, %


Ψ, %


KCU


HRC

5

1220

1420

12

55

86

44

15

1180

1370

13

65

76

44

20

1080

1270

13

65

89

44

30

700

800

20

70

167


50

610

730

19

71

167


80

580

700

23

68

167


220

510

660

14

51

167




Технологические свойства:


Нормализация при 860ºС, воздух; закалка 810-850ºС,масло; отпуск 200ºС, воздух.


Температура ковки: начала 1220ºС, конца 800ºС. Сечения до 100мм охлаждают на воздухе, 101-300мм – в яме.


Ограниченно свариваемая сталь. РДС и АДС под флюсом.


Обрабатываема резаньем в горячекатанном состоянии при НВ 177, σв=610МПа, Кv б.ст.=0.95.


Применение:


Применяют для крупных деталей ответственного назначения: шестерни, валы, втулки, силовые шпильки, болты, червяки, муфты и другие цементируемые детали, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твёрдости, работающие под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах.


Преимущества:


Обладает высокой прочностью и вязкостью, высокой поверхностной твёрдостью.


Недостатки:


Склонна к отпускной хрупкости, флюконочувствительна.







Список используемой литературы:


1.Материаловедение.Учебник для вузов / Б.Н.Арзамасов, И.И.Сидорин, Г.Ф.Косолапов; Под ред. Б.Н.Арзамасов.2-е изд.,испр. и доп. М.: Машиностроение, 1986. 384 с.

2.Марочник сталей и сплавов. Сорокин В.Г.

3.www.seels.h1.ru - Электронный марочник сталей.







































МГТУ им. Н.Э. Баумана











Домашнее задание

по курсу

«Материаловедение»






Студент: Угай И.А.

Группа: Э6-41

Преподаватель: Гресс





















Москва 2003 г.



Случайные файлы

Файл
15731-1.rtf
60649.rtf
РПЗ 67-08.doc
3617-1.rtf
185050.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.