Условие задачи:


Распределительные валы из цементуемых сталей марок: 15Х, 18ХГТ, 25ХГТ, 25ХГМ и др. изготавливают горячей штамповкой и упрочняют цементацией с последующей поверхностной закалкой при индукционном нагреве ТВЧ.


1. Распределительный вал двигателя автомобиля диаметром 30 мм изготовлен из стали 18ХГТ. Назначьте режимы газовой цементации и поверхностной закалки, обеспечивающие твёрдость поверхности HRC 57-63, твёрдость сердцевины HB не более 240. Постройте график термообработки, включающий цементацию и последующую термическую обработку в координатах температура-время.


2. Опишите структурные превращения, происходящие в стали на всех стадиях термической обработки. Укажите структуру стали на поверхности и в сердцевине вала после термической обработки.


3. Приведите основные сведения об этой стали: химический состав по ГОСТу, область применения, механические свойства сердцевины после выбранного режима термической обработки, технологические свойства, достоинства и недостатки и др.



1. Цементация


Цементацию проводим в газовом карбюризаторе – газовая цементация. При газовой цементации в качестве карбюризатора используют разбавленный природный газ, контролируемые атмосферы, получаемые в специальных генераторах, а также жидкие углеводороды (керосин, бензол, и др.), каплями подаваемые в герметичное рабочее пространство печи, где они образуют активную газовую среду. Концентрация углеродного потенциала газовой смеси должна быть больше концентрации углерода на поверхности стали: будет происходить науглероживание.


Наружная часть слоя имеет структуру заэвтектоидных сталей — перлит и вторичный цементит, который при медленном охлаждении выделяется на границах аустенитных зерен в виде оболочек. Средняя часть слоя, имеющая эвтектоидную концентрацию, состоит из перлита. Далее по направлению к сердцевине концентрация углерода уменьшается, структура соответствует доэвтектоидной стали, причем количество перлита уменьшается при приближении к сердцевине. Принято различать полную и эффективную толщину цементованного слоя. За эффективную толщину принимают сумму заэвтектоидной, эвтектоидной и половины доэвтектоидной зоны слоя. Эффективная толщина цементованного слоя обычно составляет 0,5 -1,8 мм и в исключительных случаях достигает б мм (при больших контактных нагрузках на цементованную поверхность). Структура после цементации получается крупнозернистой в связи с длительной выдержкой при температуре науглероживания. Длительность изотермической выдержки при цементации зависит от заданной толщины слоя и марки цементируемой стали. Процесс газовой цементации идет быстрее, так как не приходится нагревать ящик с карбюризатором. Кроме того, этот процесс легко регулируется и автоматизируется.





2. Структурные превращения

при термической обработке


Первая закалка:

При нагреве во всём объёме детали образуется аустенит. Нагрев до температур, лишь немного превышающих Ас3 , вызывает перекристаллизацию сердцевины детали с образованием мелкого аустенитного зерна, что обеспечит мелкозернистость продуктов распада. При температуре tз1 весь диффузионный слой переходит в аустенитное состояние.

Вторая закалка:

В процессе нагрева мартенсит, полученный в результате первой закалки, отпускается, что сопровождается образованием глобулярных карбидов, которые в определённом количестве сохраняются после неполной закалки в поверхностной заэвтектоидной части слоя, увеличивая его твёрдость. Поверхностный слой приобретает структуру мелкоигольчатого мартенсита и изолированных участков остаточного аустенита 15-20%.


Низкий отпуск:

Мартенсит закалки в поверхностном слое переводится в отпущенный мартенсит, снимающий напряжение.

После двойной закалки и низкого отпуска поверхностный слой приобретает структуру отпущенного мартенсита с включениями глобулярных карбидов. Сердцевина приобретает структуру бейнита.






3. Основные сведения о стали 18ХГТ:


Классификация — сталь конструкционная, легированная.


Заменитель — Стали: 30ХГТ, 25ХГТ, 12ХН3А, 12Х2Н4А, 20ХН2М, 14ХГСН2МА, 20ХГР


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 4543-71, ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.


Назначение — улучшаемые или цементируемые детали ответственного назначения, от которых требуется повышенная прочность и вязкость сердцевины, а также высокая поверхностная твердость, работающая под действием ударных нагрузок. Зубчатые колёса, коробки передач грузовых автомобилей, раздаточных коробок главной передачи автомобилей и автобусов.


Основные свойства — оптимальными свойствами прочности обладают детали из стали 18ХГТ с глубиной цементованного слоя 0,6мм (концентрация углерода 0,75%) после непосредственной закалки с температуры подстуживания 870С.


Преимущества — работает при высоких динамических нагрузках.

Недостаток — пониженная ударная вязкость.


Химический состав:


Химический элемент

%

Кремний (Si)

0.17-0.37

Марганец (Mn)

0.80-1.10

Медь (Cu), не более

0.30

Никель (Ni), не более

0.30

Сера (S), не более

0.035

Титан (Ti)

0.03-0.09

Углерод (C)

0.17-0.23

Фосфор (P), не более

0.035

Хром (Cr)

1.00-1.30


Технологические свойства:


Температура ковки

Начала 1200, конца 800. Сечения до 250 мм охлаждаются на воздухе, 251-350 мм - в яме.

Свариваемость

сваривается без ограничений (кроме химико-термически обработанных деталей). Способы сварки: РДС, КТС.

Склонность к отпускной способности

малосклонна

Флокеночувствительность

не чувствительна



Случайные файлы

Файл
8921-1.rtf
30689.rtf
16225.rtf
149394.rtf
81014.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.