Готовые ДЗ варианты Остальные (408П)

Посмотреть архив целиком

МГТУ им. Н.Э. Баумана











Домашнее задание

по курсу

«Материаловедение»






студент: Клесарев Д.А.

группа: Э2-72





















Москва 2003 г.

Вариант 408П


Рессорно-пружинную легированную сталь, характеризующуюся высокими пределами текучести (упругости) и выносливости при достаточной вязкости и пластичности, принимают для изготовления рессор, пружин, буферов и деталей, работающих в условиях динамических и знакопеременных нагрузок, например: 55СГ, 60СГ, 60С2, 70С3А ,50ХГ, 70С2ХА и др.

1.Укажите оптимальный режим термической обработки рессор легковых автомобилей, изготовленных из стали 50ХГА, постройте график термообработки для этой стали в координатах температура-время.

2.Опишите структурные превращения, происходящие при термообработке.

3.Приведите основные сведения об этой стали: ГОСТ, хим.состав, свойства, область применения, требования, предъявляемые к этому виду изделий, влияние хрома и марганца и др.


Отчет.


1.Особенностью работы деталей типа упругих элементов состоят в том, что в них используют в основном упругие свойства стали и не допускают возникновения пластической деформации при нагрузке (статической, динамической, ударной). В связи с этим данные стали должны иметь большое сопротивления малым пластическим деформациям, т.е. высокие пределы упругости (текучести) и выносливости при достаточных пластичности и сопротивлению хрупкому разрушению. Кроме того важной характеристикой рессорно-пружинных сталей является релаксационная стойкость.

Для достижения данных свойств, сталь должна иметь структуру мартенсита по всему сечению детали после закалки, т.е. иметь однородную структуру, которая обеспечивается хорошей закаливаемостью и сквозной прокаливаемостью. После термообработки пружинная сталь должна содержать минимальное количество остаточного аустенита, так как у него предел упругости меньше, чем у мартенсита и следовательно он снижает сопротивление малым пластическим деформациям.

Сталь 50ХГА, относится к группе рессорно-пружинных сталей общего назначения. Для улучшения свойств (прокаливаемости, предела выносливости, релаксационной стойкости, мелкозернистой структуры) в нее вводят легирующие элементы.

Наиболее распространенный вид обработки для данной стали является полная закалка и средний отпуск. По ГОСТ 14959-79 температура закалки для 50ХГА составляет 840 ºС (AС3=775ºС). Последующий отпуск происходит при температуре 440ºС . Данный режим термообработки обеспечивает получение следующих свойств:

σт=1176 Мпа, δ=7%,

σв=1274 Мпа, ψ=35%

Режим термической обработки стали 50ХГА.

2.Сталь 50ХГА –это доэвтектоидная сталь с критическими точками:

Критическая точка

°С

Ac1

750

Ac3

775


Оптимальная температура закалки для данных сталей выбирается на 30 – 60 градусов выше температуры AС3. Такая температура обеспечивает получение при нагреве мелкозернистого аустенита и, соответственно, после охлаждения – мелкокристаллического мартенсита. Нагрев до температуры AС3 приводит к сохранению в структуре кристаллов доэвтектоидного феррита, что при некотором уменьшении прочности обеспечивает повышенную пластичность закаленной стали.

Превращения, происходящие в стали 50ХГА, при нагреве исходной равновесной структуры (Ф+Ц). До температуры AС1 перлит сохраняет свое пластинчатое или зернистое строение. При температуре AС1 в стали происходит превращение перлита в аустенит. Кристаллы (зерна) аустенита зарождаются в основном на границах фаз феррита и цементита. Общая схема превращения такова:

П(Ф+Ц) → Ф+Ц+А→ А+Ц→А

Необходимо выдержать сталь при температуре закалки для полного растворения цементита и образования гомогенного аустенита.

Для данного типа стали после закалки используется охлаждение погружением в масло:

При непрерывном охлаждении в масле с Vохл > Vкр с стали происходит превращение аустенита в мартенсит. Мартенситное превращение развивается в сталях с высокой скоростью в интервале температур МН… МК. Полученный мартенсит представляет собой пересыщенный раствор внедрения углерода в α-железе и имеет тетрагональную пространственную решетку.

Образование в результате закалки мартенсита приводит к большим остаточным напряжениям, повышению твердости, прочности, однако при этом возрастает склонность к хрупкому разрушению. Что требует проведения дополнительно последующего отпуска.


Превращения при среднем отпуске (440 ºС):

Нагрев стали до температуры ниже AС1 принято называть отпуском. Он обеспечивает необходимые эксплуатационные свойства. После закалки имеем структуру, состоящую из мартенсита и остаточного аустенита.

Первое превращение развивается в диапазоне 80-200º С. Формируется структура отпущенного мартенсита (смесь перенасыщенного углеродом α-раствора и когерентных с ним частиц ε-карбида).

Второе превращение при отпуске развивается в интервале температур 200-260 (300 ºС).

- превращение остаточного аустенита в отпущенный мартенсит;

-распад отпущенного мартенсита: степень его перенасыщенности падает до 0,15 – 0,2%(преобразование ε-карбида в Fe3C – цементит и его обособление – разрыв когерентности);

-снижение остаточных напряжений;

Когда температура достигает 300 - 400 ºС заканчивается распад отпущенного мартенсита и процесс карбидообразования. Формируется ферритно-карбидная смесь, существенно снижаются остаточные напряжения.

Структура стали после среднего отпуска называется трооститом отпуска, она и образуется после отпуска в стали 50ХГА.


Режим термической обработки назначают в зависимости от состава стали и условий работы пружин. Наиболее высокая упругая прочность достигается в результате среднего отпуска на тростит. При этом отношение уп/в становится близким к единице.












Схема изменения прочности пружинных сталей в зависимости от температуры отпуска



3.Основные сведения

Химический состав стали 50ХГА (в %) ГОСТ 14959-79.

С

Si

Mn

Ni

Cr

0.47-0.54

0.17-0.37

0.8-1.00

<0.25

0.20


Применение: изготовление рессор, пружин, торсионных валиков и т.д. – сохранение в течении длительного времени упругих свойств.

Имеет хорошую прокаливаемость из-за наличия легирующих элементов.


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.
































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.Рахштадт А.Г. Пружинные стали и сплавы. 3-е изд. перераб. И доп. М.: Металлургия 1983. 527с.

3.Выбор материала и технологии термической обработки: Учебное пособие по курсу «Материаловедение» / А.А.Зябрев, Г.Г.Мухин, М.С.Павлов, Р.С.Фахуртдинов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1999. 20 с., ил.












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.