Готовые ДЗ варианты Остальные (666)

Посмотреть архив целиком

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Н. Э. БАУМАНА













Домашнее задание

по материаловедению














Студент Федонин А.А.

группа ИУ1-31















г.Москва

2002


Задание 207С

1)Приведите марку шарикоподшипниковой стали для изготовления шариков и роликов диаметром 10-13,5 мм, укажите рациональный режим ее термической обработки, постройте графики термообработки этой стали в координатах: температура–время.

2)Опишите структурные превращения, происходящие в процессе термической обработки стали.

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



1) Материалы, устойчивые к усталостному виду изнашивания предназначены для таких изделий массового производства, как подшипники качения и зубчатые колеса. Усталостное выкрашивание на их рабочих поверхностях вызывают циклические контактные напряжения сжатия. Они создают в поверхностном слое мягкое напряженное состояние, которое облегчает пластическое деформирование поверхностного слоя деталей и, как следствие, развитие в нем процессов усталости.

Подшипники качения работают, как правило, при низких динамических нагрузках, что позволяет изготовлять их из сравнительно хрупких высокоуглеродистых сталей после сквозной закалки и низкого отпуска. Для изготовления шариков, роликов и колец подшипников применяют недорогие технологичные хромистые стали ШХ4, ШХ15, ШХ15ГС и ШХ20ГС, содержащие примерно 1% С.

Прокаливаемость сталей увеличивается по мере повышения концентрации хрома. Сталь ШХ15 предназначена для изготовления деталей подшипников поперечным сечением 10-20 мм, более легированные стали ШХ15СГ и ШХ20СГ- для деталей, прокаливающихся на большую глубину (свыше 30 мм). Сталь поставляют после отжига со структурой мелкозернистого перлита (НВ 1790-2170) и повышенным требованием к качеству металла. В стали строго регламентированы карбидная неоднородность и загрязненность неметаллическими включениями, так как, выходя на рабочую поверхность, они служат концентраторами напряжений и способствуют более быстрому развитию усталостного выкрашивания.

Термической обработкой называют технологические процессы, состоящие из нагрева и охлаждения металлических изделий с целью изменения их структуры и свойств.

Типовые режимы отжига, нормализации и отпуска шарикоподшипниковых сталей

Операция

Температура нагрева, °С

Выдержка

Охлаждение

НВ

Отжиг смягчающий

790-810

2-6 ч

С печью до 550° С, далее на воздухе

178-207

Нормализация: для подготовки к закалке для уничтожения карбидной сетки

880-900

920-950

10-25 мин

10-25 мин

На воздухе

270-390

270-300

Высокий отпуск

650-700

1-2 ч



229-285


Типовые режимы закалки

Сталь

Размер* детали, мм

Темпера-тура, °С

Охлажда-ющая среда

Выдерж­ка,

Продолжитель-ность отпуска при

150-160 °С, ч

HRC

после отпуска

ШХ15 ШХ15СГ

До 20

35-50

20-30

840-860 840-860 860-880

Масло

20-60

45-75

35-75

2

3-5

3-5

62-66

62-66

61-65

ШХ15 ШХ15СГ

23-50

Св. 50

845-850

860-880

3-5%-й р-р Na2CO3 или 10% р-р NaCl

30-40

35-75

2-3

3-6

62-66

62-65

Примечание. Нагрев можно осуществлять индукционным методом при

t = 900-920 С, продолжительность 30-120 с.

* Шарика, ролика или толщины стенки кольца.


T, C


закалка


8500


Изготовление заготовки



800


отпуск



низкий

отпуск

100


шлифовка



t, ч


2) Зернистый перлит получают путем нагрева сталей до температуры 750-770 С и последующего медленного охлаждения. При нагреве до температуры лишь немного превышающей критическую в сталях сохраняются мелкие карбидные частицы, которые при охлаждении или изотермической выдержке выполняют роль центров кристаллизации сфероидального цементита.

После нормализации, так же как и после отжига, образуется ферритно-перлитная структура. Нормализация позволяет несколько уменьшить анизотропию свойств, вызванную наличием в горячедеформированной стали вытянутых неметаллических включений. Свойства нормализованных горячекатаных полуфабрикатов существенно зависят от сечения: чем меньше сечение, тем быстрее произойдет охлаждение на спокойном воздухе и тем выше будет прочность стали.

При закалке желательно получить структуру наивысшей твердости, т. е. мартенсит, при последующем отпуске которого можно понизить твердость и повысить пластичность стали. При полной закалке сталь переводят в однофазное аустенитное состояние, т. е. нагревают выше критических температур.

Сталь должна иметь высокую прокаливаемость для получения мартенсита и максимальной твердости подшипников. Применительно к подшипниковым сталям под критическим расстоянием понимают не расстояние до полумартенсuтной зоны, а расстояние до зоны, начиная с которой твердость становится ниже HRC 61. Поэтому и температура закалки, и время нагрева под закалку, и продолжительность отпуска должны быть в строго определенном интервале. При пониженных или повышенных температурах и времени выдержки прокаливаемость подшипниковой стали понижается. Исходная структура, полученная в результате предварительной обработки (нормализации или высокого отпуска), также оказывает большое влияние на прокаливаемость. Причем нормализация повышает прокаливаемость стали более заметно, чем высокий отпуск.


Твердость сталей ШХ15 и ШХ15СГ в зависимости от температуры отпуска



Сталь

Продолжительность отпуска, ч

HRC при температуре отпуска, С

150

175

200

250

ШХ15

2

4

6

63,0

62,5

62,2

62,0

61,0

60,8

60,2

59,1

59,0

58,0

57,0

56,8

При отпуске стали происходит несколько процессов. Основной распад мартенсита, состоящий в выделении углерода в виде карбидов, кроме того, распадаются остаточный аустенит, совершаются карбидное превращение и коагуляция карбидов, уменьшаются несовершенства кристаллического строения и остаточные напряжения.


3) Сталь конструкционная подшипниковая ШХ15.

Заменитель - стали ШХ9, ШХ12, ШХ15СГ.

Вид поставки - сортовой прокат, в том числе 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 150мм, ролики диаметром до 23мм, 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*, %

Сталь

С

Mn

Si

Сr

ШХ15

0,95-1,0

0,20-0,40

0,17-0,37


1,30-1,65

* Не более 0,30% Ni, 0,25% Cu, 0,02% S, 0,027% Р.



Температура (°С) критических точек

Ас1

Ас3

Ar3

Ar1

Мн

724

900

713

700

210



Предел выносливости при n=106

σ-1, МПа

Термообработка

333

НВ 192, отжиг

804

НВ 616,закалка 8300С,отпуск 1500С, масло

652

σ 0,2=1670 Мпа, σв=2160Мпа, НВ 582-670


Теплостойкость

Температура,0С

Время, ч

Твердость, HRCэ

150-160

1

63


Случайные файлы

Файл
22734.rtf
74039.rtf
14722-1.rtf
81749.rtf
25613.doc




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.