Московский Государственный Технический Университет

им. Н. Э. Баумана













Домашнее задание

по

«Материаловедению»




Выполнил: Воронин А.Ю.

Группа: Э7-41



Проверил: Карпухин С.Д.












Москва 2004



Задание №420с.


1.Подберите легированную сталь для изготовления крупногабаритных колец шарикоподшипников, укажите оптимальный режим термической обработки стали, постройте график термической обработки в координатах температура-время.

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

3.Приведите основные сведения о выбранной вами стали: ГОСТ, химический состав, влияние легирующих элементов и др.



































Материалы, устойчивые к усталостному виду изнашивания, предназначены для таких изделий массового производства, как подшипники качения. 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 правило, развитие в нем процессов усталости. В связи с этим высокая контактная выносливость может быть обеспечена лишь при высокой твердости поверхности. Высокая твердость поверхности необходима также и для затруднения истирания контактных поверхностей при их проскальзывании.

Подшипники качения работают, как правило, при низких динамических нагрузках, что позволяет изготовить их из сравнительно хрупких высокоуглеродистых сталей после сквозной закалки и низкого отпуска.

Для этого задания выбираем сталь ШХ15СГ (ГОСТ 801-78):

Ш - шарикоподшипниковая сталь,

Х – наличие хрома; цифра – его массовая доля в процентах,

СГ – легирование кремнием (до 0,85%) и марганцем (до 1,7%).

Прокаливаемость сталей увеличивается по мере повышения концентрации хрома. Сталь ШХ15СГ предназначена для деталей, прокаливающихся на большую глубину (свыше 30 мм). Сталь ШХ15СГ предназначена для крупногабаритных колец шарико- и роликоподшипников со стенками толщиной более 20-30 мм; шариков диаметром более 50 мм; роликов диаметром более 35 мм.

Заменитель: стали ХВГ, ШХ15, 9ХС, ХВСГ.






Химический состав.

Химический элемент

%

Кремний (Si)

0.40-0.65

Марганец (Mn)

0.90-1.20

Медь (Cu), не более

0.25

Никель (Ni), не более

0.30

Сера (S), не более

0.020

Углерод (C)

0.95-1.05

Фосфор (P), не более

0.027

Хром (Cr)

1.30-1.65


  1. Хром – сильно карбидообразующий элемент. Из-за образования карбидов коррозионная стойкость стали может уменьшиться.

  2. Марганец – способствует повышению твердости и прочности, обеспечивает высокую вязкость сталей.

  3. Кремний – повышает устойчивость феррита при высоких температурах, то есть такая сталь обладает хорошими электромагнитными свойствами (феррит - сильный ферромагнетик). Положительно влияет на структуру, механические и технологические свойства стали: снижает критическую скорость охлаждения и увеличивает прокаливаемость, уменьшает скорость распада мартенсита, повышает прочность, твердость и упругие свойства стали (), увеличивает сопротивление коррозии, снижает вязкость. Такое влияние кремния на свойства связано с его воздействием на матричную фазу(-раствор) и карбиды, а именно, кремний способен создавать в твердом растворе направленные ионные связи, которые должны увеличивать напряжения трения в кристаллической решетке и тем самым повышать сопротивление движению дислокаций, особенно при малых пластических деформациях(упрочняющий эффект).

  4. Медь – обеспечивает высокую пластичность, высокую тепло- и электропроводность, низкую прочность ( МПа, медь также имеет высокую стоимость).

  5. Сера и фосфор – вредные примеси. Сера вызывает понижение прочности при высоких температурах (явление красноломкости). Причина: образование легкоплавкой эвтектики на границе зерен. Сера вызывает понижение прочности при низких температурах (явление синеломкости).


Механические свойства

Термообработка, состояние поставки

0,2, МПа

B, МПа

5, %

, %

KCU, Дж/м2

HB

Отжиг 790-810 °С, охлаждение с печью до 730 °С, от 730 до 650 °С со скоростью 10-20 град/ч, далее на воздухе. (отжиг изотермический) 

370-410  

590-730  

15-25  

35-55  

44  

179-217  

Закалка 810-840 °С, масло. Отпуск 150 °С, воздух. 

 

1960-2350  

 

 

3-7  

 


Температура критических точек.

Критическая точка

°С

Ac1

750

Ac3

910

Ar1

688

Mn

205


Механические свойства в зависимости от температуры отпуска.


t отпуска, °С

0,2, МПа

B, МПа

HRCэ

Закалка 820 °С, масло.

160

2250-2370

1960-2350

62-65

200

2130-2280

2160-2550

60-62

250

2120-2200


59-61

300

1860-2040


58-59

330

1850-1950


56-57


Технологические свойства.


Температура ковки

Начала 1150, конца 800. Сечения до 250 мм охлаждаются на воздухе, 251-350 мм - в яме.

Свариваемость

способ сварки КТС.

Обрабатываемость резанием

В горячекатаном состоянии при НВ 202 и B = 740 МПа K тв.спл. = 0.90, K б.ст. = 0.36.

Склонность к отпускной способности

склонна

Флокеночувствительность

чувствительна


Предел выносливости.


-1, МПа

n

Термообработка, состояние стали

 559

 4Е+7

НВ 621-643 

 696

 

НВ 643-659 

 657

 

НВ 616-627 

 637

 

НВ 587-601 



Закалка 850 .


Расстояние от торца, мм / HRCэ

 1.5

 3

 4.5

 6

 9

 12

 15

 27

 39

 51



 65-67,5

 65-67,5

 65-67,5

 65-67,5

 65-67,5

 62,5-67,5

 56-66,5

 36-54,5

 31-41,5

 27,5-37,5



Кол-во мартенсита, %

Крит.диам. в воде, мм

Крит.диам. в масле, мм

Крит. твердость, HRCэ

50

73-102

45-68

57

90

60-88

36-59

62

Физические свойства.



Температура испытания, °С

20  

100  

200  

300  

400  

500  

600  

700  

800  

900  

Модуль нормальной упругости, Е, ГПа

211  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа

79  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Плотность, pn, кг/см3

7650  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура испытания, °С

20- 100  

20- 200  

20- 300  

20- 400  

20- 500  

20- 600  

20- 700  

20- 800  

20- 900  

20- 1000  

Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)

 

13.4  

13.6  

 

 







Случайные файлы

Файл
11582.rtf
30933-1.rtf
28637.rtf
180102.rtf
14317.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.