Разработка технологического процесса термической обработки детали (124092)

Посмотреть архив целиком

Разработка технологического процесса термической обработки детали.


  • Разработать технологический процесс термической обработки стальной детали: Палец звеньев гусеницы.

  • Марка стали: Ст. 50Г

  • Твердость после окончательной термообработки:

HRC 43-49

Цель задания: практическое ознакомление с методикой разработки технологического процесса термической обработки деталей (автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных машин); приобретение навыков самостоятельной работы со справочной литературой, более глубокое усвоение курса, а также проверка остаточных знаний материала, изучаемого в 1 семестре.

Порядок выполнения задания:

  1. Расшифровать марку заданной стали, описать ее микроструктуру, механические свойства до окончательной термообработки и указать, к какой группе по назначению она относится.

  2. Описать характер влияния углерода и легирующих элементов заданной стали на положение критических точек Ас1 и Ас3, Асm. Рост зерна аустенита, закаливаемость и прокаливаемость, на положение точек Мн и Мк, на количество остаточного аустенита и на отпуск. При отсутствии легирующих элементов в заданной марке стали описать влияние постоянных примесей (марганца, кремния, серы, фосфора, кислорода, азота и водорода) на ее свойства.

  3. Выбрать и обосновать последовательность операции предварительной и окончательной термообработки деталей, увязав с методами получения и обработки заготовки (литье, ковка или штамповка, прокат, механическая обработка).

  4. Назначить и обосновать режим операций предварительной и окончательной термообработки деталей (температура нагрева и микроструктура в нагретом состоянии, охлаждающая среда).

  5. Описать микроструктуру и механические свойства материала детали после окончательной термообработки.


  1. Расшифровка марки стали.

Сталь марки 50Г : марганцовистая конструкционная качественная легированная сталь содержит от 0,45% до 0,5% углерода, до 1% марганца, до 0,0035% серы и 0,0035% фосфора.

Эта марка стали относится к группе легированных конструкционных сталей, это детали, из которых наряду с повышенной прочностью и износостойкостью требуется наличие пружинящих свойств (например, это такие детали как: цанги, разрезные кольца, пружинные шайбы, фрикционные диски, коленчатые валы, полуоси, цапфы, червяки, шестерни). Детали, подвергающиеся закалке и отпуску; эта сталь успешно заменяет дорогостоящие хромоникелевые стали.

Подробнее:

Сортовой прокат – ГОСТ 4543-71, ТУ 14-1-4518-88.

Фасонный прокат – ТУ 14-1-1271-75.

Таблица 1. Массовая доля элементов, % по ГОСТ 4543-71



C



Si


Mn


S



P


Cr


Ni


N


Cu


0.48 – 0.56



0.17 –

0.37



0.70 –

1.00


0.035


0.035


0.30


0.30


0.008


0.30


Свариваемость:

- Трудно свариваемая;

- Рекомендуется подогрев и последующая термообработка.


Обрабатываемость резанием:

- В нормализированном состоянии при НВ 174 - 207 и σв = 620 Н/мм2.

KV = 0.95 (твердый сплав);

KV = 0.70 (быстрорежущая сталь).



Таблица 2. Механические свойства при комнатной температуре.





НД




Режим термообработки


Сечение,

мм


σ0,2, Н/мм2



σв, Н/мм2


δ,

%


Ψ,

%


KCU,

Дж/см2


HRC


HB


Операция


t, 0С


Охл. среда


не менее




229

ГОСТ 4543-71


В оттоженном состоянии

свыше

5 до

250


Не определяется









до 80


375


620


15


40


49




Закалка


835 – 865


Вода и воздух

свыше 80 до 150


375


620


13


35


44



-


Отпуск



550 - 650


Воздух

свыше 150 до 250


375


620


12


42


42




σ0,2, Н/мм2 - предел текучести условный с допуском на величину пластической деформации при нагружении 0,2%;

σв, Н/мм2 - временное сопротивление (предельная прочность при разрыве).

KCU, Дж/см2 - ударная вязкость после разрыва.

Ψ, % - относительное сужение после разрыва.

По степени раскисления:

Кипящая сталь раскисляется только марганцем. Перед разложением в них содержится повышенное количество кислорода, который при затвердевания частично реагирует с углеродом и выделяется в виде пузырей окиси углерода CO.

Назначение:

Оси, коленчатые валы, шестерни, штоки, бандажи, детали арматуры, шатуны, карданные валы, тормозные рычаги, зубчатые колеса, анкерные болты, цанги, разрезные кольца, пружинные шайбы, фрикционные диски, коленчатые валы, полуоси, цапфы и т.д.

2. Анализ влияния углерода и легирующих элементов стали на технологию ее термообработки и полученные результаты.


Марганец понижает точку А3 и повышает точку А4 (расширяет области γ-железа). В присутствии марганца понижается температура эвтектоидного превращения стали (точка А1), а также понижается содержание углерода в эвтектоиде (перлите), С углеродом марганец образует карбид Mn3C. Карбид марганца Mn3C и карбид Fe3C обладают неограниченной растворимостью один в другом. Поэтому в марганцовистой стали находится сложный карбид типа (Fe, Mn) 3C. Растворяясь феррите, марганец повышает его твердость и прочность и понижает вязкость. По сравнению с другими легированными элементами марганец наиболее резко уменьшает критическую скорость закалки, т. е значительно повышает прокаливаемость стали, снижает наиболее резко температуру мартенситного превращения. После охлаждения на воздухе в марганцовистых сталях в зависимости от содержания в них углерода и марганца могут образоваться различные структуры – перлит, аустенит, мартенсит. Чем больше в стали марганца, тем при меньшем содержании углерода образуется структуры мартенсита и аустенита.

Марганец способствует росту зерна стали при нагревании. Иначе говоря, марганцовистые стали склонны к образованию крупнозернистой структуры при небольшом перегреве. Этот недостаток марганцев сталей необходимо учитывать при термической обработке, правильно выбирать температуру нагревания и давать по возможности минимальную выдержку. Марганцовистые стали склонны к отпускной хрупкости и поэтому после отпуска детали следует охлаждать быстро (в масле).

На процесс цементации стали марганец оказывает положительное влияние, ускоряет насыщение стали углеродом.

Температура критических точек, 0С.

Ас1

Ас3

Аr1

Ar3

723

760

680

740


3. Последовательность операции предварительной и окончательной термообработки деталей.


Коленчатые валы работают в условиях высоких нагрузок, а шейки вала подвергаются интенсивному износу. Термическая обработка коленчатых валов преследует 2 цели: повысить прочность вала и повысить его износоустойчивость.

Благодаря штамповке получается хорошая макроструктура – волокна не перерезаются, а следуют за конфигурацией вала.

После штамповки валы подвергают нормализации. Прогрессивной является технология нормализации штамповок коленчатых валов с использованием остаточного тепла после горячей штамповки.


Случайные файлы

Файл
79876.rtf
150824.rtf
98012.doc
24806.rtf
102887.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.