Готовые ДЗ варианты Остальные (104А)

Посмотреть архив целиком

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. Н.Э.БАУМАНА



















Домашнее задание по курсу ”Материаловедение”

Вариант 104-а









Выполнил: студент гр. ИУ1-32

Глуменко А. А.



















Москва –2003г.

Условие задачи

Для изготовления измерительного инструмента, в зависимости от его размера, формы, сложности, точности, условий работы, на практике применяют углеродистые и легированные стали.


1.Укажите оптимальный режим термической обработки резьбового калибра, изготовленного из стали ХВГ, объясните свой выбор, постройте графики зависимостей температуры обработки от времени T(t).


2.Опишите структурные превращения, происходящие при термической обработке этой стали.


3.Приведите основные сведения об этой стали:

- ГОСТ,

- химический состав,

- свойства,

- область применения,

- достоинства и недостатки,

- требования, предъявляемые к измерительному инструменту,

- влияние легирующих элементов,

- другие стали, применяемые для изготовления измерительного инструмента.





























Термообработка

Отличительной особенностью марганецсодержащих сталей является их малая деформируемость при термической обработке, обусловленная повышенным содержанием остаточного аустенита. Это позволяет рекомендовать их для изготовления инструментов, к которым предъявляются жесткие требования относительно стабильности размеров при термической обработке. Недостатком стали является повышенная склонность к образованию карбидной сетки по границам зёрен в результате выделения карбидов в процессе замедленного охлаждения после горячей пластической деформации или высокотемпературного нагрева.

Для уменьшения термических напряжений и коробления у инструментов сложной формы целесообразно подвергать сталь неполной изотермической закалке или ступенчатой закалке. Продолжительность выдержки при аустенизации выбирают из расчёта 50-70 с/мм при нагреве в воздушной печи и 35-40 с/мм при нагреве в соляной ванне.

Для резьбового калибра, который не допускает коробления при термообработке, оптимальным является режим ступенчатой закалки:

  1. Нагрев до температуры аустенизации 820-840°С выдержка 60 с в воздушной печи или 40 с при нагреве в соляной ванне

  2. Охлаждение в масле до температуры 260-300°C

  3. Окончательное охлаждение на воздухе

  4. Отпуск при 160-180°С в течение 1.5 часа

При данном режиме обработки достигается максимальная твёрдость калибра.

График зависимости T(log(τ)) для ступенчатой закалки:

График зависимости Т(τ) для отпуска:



Структурные изменения

Сталь ХВГ относится к заэвтектоидным сталям перлитного класса. Для нее характерны два критических температурных перехода – Ас1 = 750˚С и Ас3 = 940˚С. При температуре Ас1 структура стали претерпевает изменение с образованием аустенитной структуры. Зерна аустенита образуются на границе фаз феррита и цементита. При этом помимо растворения цементита в аустените происходит еще и аллотропное модифицирование раствора железа α в раствор железа γ. Поскольку процесс растворения цементита происходит медленнее, нежели образование аустенитных кристаллов, то по достижению закалочных температур необходима некоторая выдержка.

При дальнейшем охлаждении в масле, благодаря очень высокой скорости охлаждения (превышающей Vкр) происходит образование структуры мелкозернистого мартенсита. Это не что иное, как пересыщенный твердый раствор углерода в железе α.

При этом наличие марганца значительно снижает нтервал температур мартенситного превращения. Благодаря этому количество остаточного аустенита достигает 15-20%. Этого вполне достаточно, чтобы частично или полностью скомпенсировать увеличение объёма в результате образования мартенсита.

Поскольку мартенсит представляет собой очень твердую структуру, то как правило на поверхности закаленной детали образуются очень сильные остаточные напряжения. Это может привести к образованию трещин, сколов и прочих хрупких разрушений. Во избежание этого после закалки проводят процедуру отпуска. Именно после закалки и отпуска при 160-180˚С достигаются максимумы предела твёрдости. Эта температура отпуска отве­чает практически полному превращению остаточного аустенита и выделению значительного количества карбидов.

Структура мартенсита и избыточных карбидов(легированный цементит) обеспечивает стали твёрдость и высокую износостойкость. Однако из-за низкой термостойкости сталь применяют для изготовления измерительных инструментов.

Основные сведения

Вид поставки:

  1. Сортовой прокат, в т.ч. фасонный ГОСТ 5950-73, ГОСТ 5950-71, ГОСТ 2591-71

  2. Калиброванный пруток ГОСТ 5950-73, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-75

  3. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 5950-73, ГОСТ 14995-77

  4. Полоса ГОСТ 4405-75

  5. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 5950-73, ГОСТ 1133-71, ГОСТ 7831-78.


Химический состав

Химический состав материала ХВГ в % по ГОСТ 5950-73


C

Si

Mn

Cr

W

S

P

Ni

Cu

Mo

Не более

0.9-1.05

0.10-0.40

0.80-1.10

0.90-1.20

1.2-1.6

0.030

0.030

0.35

0.30

0.30

Свойства

Температура критических точек материала ХВГ


Ac1 = 750 ,      Ac3(Acm) = 940 ,       Ar1 = 710 ,       Mn = 210

Физические свойства материала ХВГ

T

10 6

R 10 9

°С

1/Град

кг/м3

Ом·м

20

 

7850

380

100

11

7830

 

200

12

 

 

300

13

7760

 

400

13.5

 

 

500

14

 

 

600

14.5

7660

 

T

10 6

R 10 9

Физические свойства :

T - Температура, при которой получены данные свойства , [°С]

α - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20°С - T ) , [1/°С]

ρ- Плотность материала , [кг/м3]

R - Удельное электрическое сопротивление, [Ом·м]


Твёрдость и ударная вязкость в зависимости от сечения образца

Сечение, мм

Место вырезки образца

KCU, ДЖ/мм²

HRCэ

Закалка на мелкое зерно, отпуск 150-160°С

15

½ R

40

64

25

½ R

30

64

50

½ R

20

63

100

½ R

15

61


Технологические свойства:

  • Температура ковки, °С: начало ковки-1070, конец-860. Охлаждение замедленное.

  • Свариваемость- не применяется для сварных конструкций

  • Обрабатываемость резанием- в горячекатаном состоянии при HB 235

  • Склонность к отпускной хрупкости- малосклонна

  • Флокеночувствительность- чувствительна

  • Шлифуемость- при твёрдости HRCэ 59-61 пониженная при HRCэ 55-57 удовлетворительная

Теплостойкость

Т,°С

Время, ч

HRCэ

150-170

1

63

200-220

1

59

Область применения

Сталь ХВГ применяется для изготовления измерительного и режущего инструмента, для которого повышенное коробление недопустимо: резьбовых калибров, протяжек, длинных метчиков, длинных развёрток и других видов специального инструмента, холодновысадочных матриц и пуансонов, различной технологической оснастки.


Достоинства и недостатки

Отличительной особенностью стали ХВГ является малая деформируемость при термической обработке, обусловленная повышенным содержанием остаточного аустенита а также повышенная прокаливаемость. Это позволяет рекомендовать её для изготовления инструментов, к которым предъявляются жесткие требования относительно стабильности размеров при термической обработке и длинных инструментов с диаметром до 45 мм.

Недостатком стали является повышенная склонность к образованию карбидной сетки по границам зёрен в результате выделения карбидов в процессе замедленного охлаждения после горячей пластической деформации или высокотемпературного нагрева. К недостаткам стали ХВГ можно также отнести характерную для всех низколегированных сталей низкую теплостойкость, что не допускает её применение для быстрорежущих инструментов, допускающих нагрев свыше 200-260°С.

Требования, предъявляемые к измерительному инструменту.






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.