Московский Государственный Технический Университет им. Н. Э. Баумана
















Домашнее задание


по предмету


Материаловедение


вариант Д-7













Выполнил: Васильев Д.В.

Группа СМ2-51

Проверил: Елисеев Э.А.





-2006-

Д-7


Для изготовления зубчатых колес применяются легированные стали после объемного термического упрочнения.

1.Сформулируйте требования к материалам зубчатых колес. Выберите сталь и назначьте упрочняющую термическую обработку для массового производства зубчатых колес 120мм., максимальным сечением 40мм., испытывающих динамические нагрузки, если требуемая твердость HB 300-350,а ударная вязкость КСU >=0.4 МДж/м2, с учетом сквозной прокаливаемости. Постройте график термообработки в координатах температура-время с указанием: критических точек стали, температуры нагрева, времени выдержки, среды охлаждения.

2.Опишите структурные превращения, происходящие в стали на всех стадиях термической обработки.

3.Приведите основные сведения об этой стали: химический состав по ГОСТу, область применения, требования, предъявляемые к этому виду изделий, механические свойства после выбранного режима термической обработки, технологические свойства, влияние легирующих элементов, достоинства и недостатки.







Зубчатые колеса используются в условиях больших динамических нагрузок, при повышенном трении. Поэтому такие детали должны иметь твердую поверхность, высокую прочность на изгиб и при этом вязкую и прочную сердцевину, устойчивую к воздействию циклических и ударных нагрузок.

Для обеспечения этих свойств вводят легирующие элементы, что повышает конструкционную прочность стали. Их применяют после закалки и отпуска, поскольку в отожженном состоянии они по механическим свойствам практически не отличаются от углеродистых. Высокие механические свойства при улучшении возможны лишь при обеспечении требуемой прокаливаемости, поэтому она служит важнейшей характеристикой при выборе этих сталей. Кроме прокаливаемости важно получить мелкое зерно и не допустить развития отпускной хрупкости.

Механические свойства легированных сталей, для изделий с крупным сечением, значительно выше, чем механические свойства углеродистых сталей. Особенно сильно повышается предел текучести, относительное сужение и ударная вязкость, благодаря хорошей прокаливаемости и наличием мелкого зерна. Для достижения высокой прокаливаемости сталь чаше легирую более дешевыми элементами - марганцем, хромом и бором, реже дорогими - никелем и молибденом.

К группе легированных конструкционных сталей относятся среднеуглеродистые стали с содержанием углерода 0,3...0,5%, которые для улучшения свойств ( прокаливаемость, мелкозернистая структура, предел выносливости) дополнительно легируют хромом (до 2%), никелем (от 1 до 5%), марганцем (до 1,5%), кремнием (до 2%), молибденом и вольфрамом (0,2-0,4 Mo и 0,8-1,2 W), ванадием и титаном (до 0,3% V и 0,1% Ti), а так же микролегируют бором (0,002-0,005%).

Из сталей нормальной и повышенной прочности наибольшее применение в Машино- и приборостроении имеют низкоуглеродистые стали (цементируемые), содержащие, как правило, в сумме не более 5% легирующих элементов.

Низкоуглеродистые(0,1%-0,3% С) легированные стали используют в состоянии наибольшего упрочнения (после закалки и низкого отпуска). Повышенные прочностные свойства сочетаются у них с хорошей пластичностью, вязкостью, малой чувствительностью к надрезам и высоким сопротивление к развитию вязкой трещины.

В соответствии с требованиями задачи, выбираем сталь 30ХГТ, так как она является дешёвой.

Сталь 30ХГТ относится к перлитному классу сталей.

Благоприятное сочетание прочности, пластичности и вязкости, а так же высокая хладностойкость обуславливают применение низкоуглеродистых сталей без поверхностного упрочнения.

Термическая обработка:


Обычно стали, из которых колеса изготавливаются, подвергают сложной термической обработкой, состоящей из двух последовательно проводимых закалок и низкого отпуска(рис.2).

При первой закалке деталь нагревают до температуры на 30-500С выше температуры Ас3 цементируемой стали. Для выбранного вида стали температура под закалку 8800С( 855-8750С). Среда охлаждения – масло. При таком нагреве во всем объеме детали образуется аустенит (рис 1).

рис.1


Нагрев до температур, лишь немного превышающих Ас3, вызывает перерекристаллизацию сердцевины детали с образованием мелкого аустенитного зерна, что обеспечивает мелкозернистость продуктов распада.

При вторичной закалке, деталь нагревают до температуры Ас1 с превышением на 30-700С.

Для нашей стали это 8500 (800-8500С). Охлаждающая среда – масло. В процессе нагрева мартенсит, полученный в результате первой закалки, отпускается, что сопровождается образованием глобулярных карбидов, которые в определенном количестве сохраняются после неполной закалки в поверхностной заэвтектоидной части слоя, увеличивая его твердость. Вторая закалка так же обеспечивает мелкое зерно в науглероженном слое.

Окончанием термообработки является низкий отпуск при 2000С и охлаждение на воздухе. Результат низкого отпуска: уменьшение степени пересыщенности мартенсита и, как следствие, снижение внутреннего напряжения, немного снижается твердость и прочность. Мартенситная структура в целом сохраняется, снижается склонность стали к хрупкому разрушению.





Основные сведения:


Общие сведения

Заменитель

Стали: 18ХГТ, 20ХН2М, 25ХГТ, 12Х2Н4А.

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 259071, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70, ГОСТ 4543-71.

Назначение

Улучшаемые и цементируемые детали, от которых требуется высокая прочность и вязкость сердцевины, а также высокая поверхностная твердость, работающая при больших скоростях и повышенных удельных давлениях под действием ударных нагрузок. Применяется для изготовления зубчатых колес автомобиля (колеса большого сечения), кулачков, валы, оси, фланцы.






Химсостав

Химический элемент

%

Кремний (Si)

0.90-1.20

Марганец (Mn)

0.80-1.10

Медь (Cu), не более

0.30

Никель (Ni), не более

0.30

Сера (S), не более

0.035

Углерод (C)

0.28-0.35

Фосфор (P), не более

0.035

Хром (Cr)

0.80-1.10



Технологические свойства

Температура ковки

Начала 1240, конца 800. Сечения до 50 мм охлаждаются в штабелях на воздухе, 51-100 мм - в ящиках.

Свариваемость

ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, АрДС, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка, КТС без ограничений.

Обрабатываемость резанием

В горячекатаном состоянии при НВ 207-217 B = 710 МПа K тв.спл. = 0.85, K б.ст. = 0.75.

Склонность к отпускной способности

склонна

Флокеночувствительность

Чувствительна


Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C

0,2, МПа

B, МПа

5, %

, %

KCU, Дж/м2

Закалка 880 °С, масло. Отпуск 560 °С, воздух.

20  

950  

1050  

13  

56  

52  

250  

840  

1000  

13  

48  

126  

300  

820  

950  

11  

50  

124  

400  

780  

900  

16  

69  

94  

500  

650  

690  

21  

84  

72  

Образец диаметром 5 мм, длиной 25 мм. Прокатанный. Скорость деформирования 2 мм/мин, скорость деформации 0,0013 1/с [81]

700  

 

175  

59  

51  

-

800  

 

85  

62  

75  

-

900  

 

53  

84  

>90  

-

1000  

 

37  

71  

>90  

-

1100  

 

21  

59  

>90  

-

1200  

 

10  

85  

>90  

-


Случайные файлы

Файл
91576.rtf
178540.rtf
19275-1.rtf
104490.rtf
59366.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.