Пример решения типовой задачи по выбору сплавов и режимов термообработки
Задача. Завод имеет сталь двух марок: 45 и 20ХНЗА, из которых можно изготовить вал диаметром 70 мм для работы с большими нагрузками.
Какую из сталей следует применить для изготовления вала, если сталь должна иметь предел текучести не ниже 740 МПа?
Решение.
Химический состав стали ,%
| Сталь | С | Мп | * Si | Cr | Ni | S | P |
| Сталь 45 20ХНЗА | 0,42-0,50 0,17—0,23 | 0,50—0,80 0,3 —0,6 | 0,17-0,37 0,17—0,37 | 0,25 0,6— 0,9 | 0,25 2,75- 3,15 | 0,045 0,025 | 0,040 0,025 |
Сталь 45 согласно ГОСТу в состоянии поставки (после прокатки и отжига) имеет твердость не более НВ 207. При твердости НВ 190—200 сталь имеет предел прочности не выше 588—608 МПа. Предел текучести стали 45 не превышает 265—314 МПа.
Сталь 20ХНЗА согласно ГОСТу в состоянии поставки (после прокатки и отжига) имеет твердость не более НВ 250. Предел прочности не превышает 735 МПа и может быть ниже 588 МПа для плавок с более низкой твердостью. Предел текучести стали не превышает 343 - 392 МПа.
Таким образом, для получения заданного предела текучести вал необходимо подвергнуть термической обработке.
Для такого ответственного изделия, как вал двигателя, поломки которого нарушают работу машины, необходимо применить сталь качественную. Сталь 45 относится к классу качественной углеродистой, а сталь 20ХНЗА — к классу высококачественной легированной. Они содержат соответственно 0,42—0,50 и 0,17—0,23% углерода и принимают закалку. Для повышения прочности можно принимать нормализацию или закалку с высоким отпуском.
|
|
|
Так как вал двигателя воспринимает в работе динамические нагрузки, а также вибрацию, более целесообразно применить закалкуиотпуск.
После закалки в воде углеродистая сталь 45 получает структуру мартенсита. Однако вследствие небольшой прокаливаемости углеродистой стали эта структура в изделиях диаметром более 20—25 ми образуется только в сравнительно тонком поверхностном слое толщиной 2—4 мм. Последующий отпуск вызовет превращение мартенсита и троостита в сорбит только в поверхностном слое, но не влияет на структуру и свойства перлита и феррита в основной массе изделия. Сорбит отпуска обладает более высокими механическими свойствами, чем феррит и перлит.
Наибольшие напряжения от изгиба, кручения и повторно переменных нагрузок воспринимают наружные слои. Однако в сопротивлении динамическим нагрузкам, которые воспринимает вал, участвуют не только поверхностные, но и нижележащие слои металла.
Сталь 20ХНЗА легирована никелем и хромом для повышения прокаливаемости и закаливаемости. Она получает после закалки однородную структуру и механические свойства в сечении диаметром до 75мм.
Таким образом, свойствами, которые обеспечат требования для изготовления вала диаметром 70мм для работы с большими нагрузками, обладает сталь 20ХН3А, которую необходимо применять для изготовления валов с соответствующей термодинамической обработкой(закалка с 820-835 град. в масле и отпуск 520-530 град. в масле)
|
|
|
Контрольные вопросы:
Дополните предложения:
1.Температуру при самоотпуске определяют по?
2.Конкретную температуру отпуска выбирают в зависимости от ?
3. Для изделий, работающих в агрессивных средах, применяют?
4. Пластичность и вязкость зависят от многих факторов: от?
5. Дать определение стали
6.Перечислить основные компоненты стали, примеси.
7.Классификация углеродистых сталей по назначению.
8.Расшифровать марки сталей:У8А; ВСт3кп; 65; А20
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3
Структура и свойства углеродистых сталей
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
1. Изучить микроструктуры углеродистых сталей в равновесном состоянии. Установить зависимость между структурами и механическими свойствами углеродистых сталей.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:
1. Ознакомиться с зависимостью механических свойств углеродистых сталей от содержания углерода.
2. Изучить микроструктуры углеродистых сталей.
Обозначить названия структурных составляющих.
|
|
|
3. Оформить отчет к работе.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
Сплавы железа с углеродом, содержащие до 0,02% С, называют техническим
железом.
Сплавы железа с углеродом при содержании углерода от 0,02 до 2,14% носят название сталей (от 0,02 до 0,8% - доэвтектоидные стали, от 0,8 до 2,14 % - заэвтектоидные стали).
Сплавы железа с углеродом , содержащие от 2,14 до 6,67 %С называются чугунами (от 2,14 до 4,3 % С – доэвтектические, от 4,3 до 6,67 %С - заэвтектические чугуны).
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 2251; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!