Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции

и ордена Трудового Красного Знамени

государственный технический университет им. Н.Э. Баумана







Домашнее задание

по курсу

Материаловедение


Вариант П-6.









выполнил студент

группы Э10-41

Солянкин А.Н.


Проверил














Москва 2005



Сталь констр. рессорно-пружинная
Сталь 60С2ХА



Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 14959-79, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 7419.0-78 - ГОСТ 7419.8-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14959-79, ГОСТ 14955-77, ГОСТ 7419.0-78 - ГОСТ 7419.8-78. Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 4405-75. Поковки ГОСТ 14959-79, ГОСТ 1133-71.



Назначение

для изготовления крупных высоконагруженных пружин и рессор ответственного назначения.



Температура ковки

Начала 1200, конца 800.



Свариваемость

не применяется для сварных конструкций.




Химический состав

C, Углерод

0.56-0.64

P, Фосфор

0.025

S, Сера

0.025

Mn, Марганец

0.40-0.70

Si, Кремний

1.4-1.8

Cr, Хром

0.70-1.00

Ni, Никель

0.25

Cu, Медь

0.20



Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Закалка 880-890 °С.

t отпуска, °С

s 0,2 , МПа

s B , МПа

d 5 , %

y , %

KCU, Дж/м 2

HRC э

400

1830

1990

8

38

37

52











Температура критических точек материала 60С2ХА.

Ac1 = 765 ,      Ac3= 780 ,       Ar1 = 700







Для изготовления упругих элементов общего назначения, в том числе и для рессор и пружин подвески автомобилей и тракторостроении, применяются легированные рессорно-пружинные стали.

Особенность работы деталей типа упругих элементов состоит в том, что в них используются в основном упругие свойства стали и не допускаются при нагрузке (статической, динамической, ударной) возникновение пластической деформации. В связи с этим стали должны иметь высокое сопротивление малым пластическим деформациям, т.е. высокие пределы упругости (текучести) и выносливости при достаточной пластичности и в сопротивлении хрупкому разрушению. Важные характеристики сталей данного типа - релаксационная стойкость и прокаливаемость.

Для обеспечения этих требований сталь должна иметь однородную структуру, т. е. хорошую закаливаемость и сквозную прокаливаемость ( структуру мартенсита по всему сечению детали после закалки).

Наличие в структуре стали феррита, продуктов эвтектоидного распада, остаточного аустенита снижает упругие свойства детали. Известно, что сопротивление малым пластическим деформациям возрастает с уменьшением размера зерна в стали.

К группе рессорно-пружинных сталей общего назначения относятся стали перлитного класса с содержанием углерода 0,5...0,7%, которые для улучшения свойств ( прокаливаемость, предел выносливости, релаксационная стойкость, мелкозернистая структура) дополнительно легируют кремнием (1,5...2,8%), марганцем (0,6... 1,2 %), хромом (0,2...1,2%), ванадием (0,1...0,25%), вольфрамом (0,8...1,2%), никелем (1,4...1,7).

Эксплуатационные свойства стали приобретают после термической обработки, состоящей в закалке и среднем отпуске (300...5000С) на тростит отпуска.

Примем первый вариант термической обработки : закалку и средний отпуск. По данным ГОСТа 14959-79 температура закалки для 60С2ХА составляет 8800С (АС3 = 7800С). В качестве охлаждающей среды применяем масло. Последующий отпуск проводим при температуре 3250С ( выше температуры необратимой отпускной хрупкости. Получаемая структура тростита отпуска (мелкозернистая ферритоцементитная смесь) обеспечит высокое сопротивление малой пластической деформации при достаточных значениях пластичности и вязкости НRC = 35...45.









t

А 880 оС А

А3 (780 оС)

А1 (765 оС)


масло 400 оС, 1ч

Мн вода

Средний

отпуск


Ф+П Mз Тотп



Структурные превращения при термической обработке.

Сталь 60С2ХА - сталь перлитного класса. Критические точки стали: А1=7650С, А3=780оС. Сталь подвергают полной закалке, при этом ее нагревают до образования однородной структуры.

Последующее охлаждение в масле со скоростью большей, чем (наименьшая скорость охлаждения, при которой аустенит превращается в мартенсит), обеспечивает получение мелкозернистого мартенсита.

Рассмотрим превращения, происходящие в стали 60С2ХА при нагреве исходной равновесной структуры Ф + Ц. На практике при обычных скоростях нагрева (электропечи) под закалку перлит сохраняет свое пластинчатое или зернистое строение до температуры А1 (765 оС для стали 60С2ХА). При температуре А1 в стали происходит превращение перлита в аустенит. Кристаллы (зерна): аустенита зарождаются в основном на границах фаз феррита и цементита. При этом параллельно развиваются два процесса: полиморфный переход и растворение цементита в аустените.

Представим общую схему превращения:

Образование зерен аустенита происходит с большей скоростью, чем растворение цементита перлита, поэтому необходима выдержка стали при температуре закалки для полного растворения цементита и получение гомогенного аустенита.

При этом, чем выше дисперсность структуры перлита (Ф + Ц) и скорость нагрева стали, тем больше возникает центров зарождения аустенита, а следовательно, возрастает дисперсность продуктов его распада. Увеличение же дисперсности продуктов распада аустенита приводит к увеличению пластичности, вязкости, уменьшению чувствительности к концентраторам напряжений.

Изменения структуры стали при закалки в масло. При непрерывном охлаждении в стали с аустенит превращается в мартенсит. Мартенситное превращение развивается в сталях с высокой скоростью (1000...7000 м/с).

Полученный мартенсит представляет собой пересыщенный твердый раствор углерода в железе и имеет тетрагональную кристаллическую решетку. Атомы углерода занимают в основном октаэдрические поры.

Образование в результате закалки мартенсита приводит к большим остаточным напряжениям, повышение твердости, прочности, однако при этом возрастает склонность к хрупкому разрушению, что требует проведения дополнительно последующего отпуска.

Превращения в закаленной стали при среднем отпуске (400оС).


Нагрев закаленной стали до температуры А1 принято называть отпуском. Отпуск должен обеспечить получение необходимых эксплуатационных свойств стали. Структура стали 60С2ХА после закалки состоит из мартенсита.

Рассмотрим последовательность процессов при отпуске с повышением температуры.

Первое превращение (80-200оС) идёт с очень малой скоростью и без нагрева. Уменьшение количества растворённого углерода снижает тетрагональность мартенсита – длина образца уменьшается. Содержание углерода в мартенсите в интервале температур после первого превращения (80-200оС) зависит от исходного количества углерода, тогда как при более высоком нагреве оно определяется лишь температурой.

Второе превращение при отпуске начинается при 200-260оС. Мартенсит распадается, причём его распад распространяется на весь объем, концентрационная неоднородность твердого раствора исчезает; в мартенсите остаётся около 0,2% растворенного углерода. При температуре около 250оС начинается превращение ε-карбида в цементит; при этом когерентность решеток твердого раствора и карбида нарушается.

Третье превращение при отпуске происходит при 260-400оС. При этом заканчивается распад отпущенного мартенсита и карбидное превращение. Из мартенсита выделяется весь пересыщенный углерод в виде карбидов, тетрагональность решетки α-твёрдого раствора устраняется – мартенсит переходит в феррит. После отпуска при 380-400оС в структуре стали обнаруживается только карбид цементитного типа. Оба указанные процесса вызывают увеличение плотности стали – длина образца уменьшается. Ферритно-карбидная смесь, образовавшаяся в конце третьего превращения весьма дисперсна и имеет примерно такую же твёрдость, как троостит отпуска.


Случайные файлы

Файл
174652.rtf
lecture.doc
152870.rtf
23903-1.rtf
18424-1.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.