Выдержка из текста работы
Выполнил: студент гр. Д-512 Санников М.Г.
Проверил: доцент, к. т. н.
Сметанин В. И.
Воткинск 2005
Содержание.
Введение………………………………………………………………………3
Анализ исходных данных для выбора материала…………………………4
Выбор способа формообразования…………………………………………5
Выбор марки материала……………………………………………………..5
Назначение вида и режима термической обработки………………………6
Описание структуры и свойств готовых деталей………………………….6
Литература……………………………………………………………………7
Введение.
Одной из актуальных тем на сегодняшний день является решение проблемы повышения качества и долговечности продукции в промышленности. В результате непрерывного роста уровня современной техники, усложнением и расширением требований, предъявляемых к свойствам и качеству металлических сплавов, существует необходимость в постоянном совершенствовании технологических процессов, связанных с производством продукции из металлов и сплавов.
Сейчас известно большое количество металлов и сплавов, которые применяются в различных областях промышленности. Чтобы было проще выбрать материал для изделия, металловеды выделили среди них группы по назначению, характерным физическим свойствам, химическому составу и методу термической или химико-термической обработки.
В настоящее время металл пытаются заменить другими более легкими материалами, но в результате получаются вещества, или более дорогие по себестоимости, или не удовлетворяющие необходимым механическим свойствам. Металлы же прочно заняли свою нишу в промышленности и являются наиболее качественным, универсальным и долговечным материалом для производства различных деталей машин и механизмов.
В данной курсовой работе необходимо выбрать марку материала так, чтобы она удовлетворяла ряду требований готовой детали: твердости на поверхности зубьев, ударной вязкости, пределу прочности и текучести. Также необходимо учесть условия, в которых будет работать деталь, например динамические нагрузки, контактные напряжения, границы рабочих температур и др. Кроме того, на долговечность работы будет влиять такой фактор, как агрессивность среды, в которой ведется эксплуатация детали. Все вышеперечисленные факторы влияют на выбор марки материала и способ химико-термической обработки.
Анализ исходных данных для выбора материала.
Задание на курсовую работу предусматривает выбор материала для болтов, работающих в условиях повышенной температуры до 450°С.
Анализ приведенных в задании требований показал следующее.
Анализ приведенных в задании требований показал, что заданные значения прочностных характеристик (σВ≥1250 МПа, σТ≥1000МПа)и вязкости материала детали (KCU≥60 Дж/см2)характерны для среднелегированных низкоуглеродистых (не более 0,25 – 0,3 % C) сталей. Для получения высокой твердости (HRC 58 – 62), контактной выносливости после химико-термической обработки цементованный слой должен обладать высокой закаливаемостью. После закалки слой не должен иметь продукты перлитного и промежуточного превращений переохлажденного аустенита. Сталь не должна быть склонной к внутреннему окислению, формированию избыточных карбидов или карбонитридов, что неизбежно приводит к снижению предела выносливости.
Прокаливаемость центральной части зубчатого колеса должна обеспечить высокие механические свойства, в том числе повышенный предел текучести. Для получения высокого сопротивления хрупкому разрушению и возможности использования непосредственной закалки после цементации сталь должна быть наследственно мелкозернистой.
Так как зубчатое колесо имеет большие размеры (диаметр 450 мм.), необходимо максимально уменьшить расход материала при окончательной механической обработке. Из-за высоких механических требований выбранный материал может оказаться дорогостоящим.
Выбор способа формообразования.
Учитывая большие размеры зубчатого колеса (диаметр 450 мм.), заготовку для него изготавливают из блюмсы. В качестве способа формообразования может быть выбрана горячая штамповка, кроме того штамповка в значительной степени позволит уменьшить расход материала.
Выбор марки материала.
В результате анализа группы цементируемых легированных сталей наиболее подходящими оказались хромомарганцевоникелевые стали. Легирование хромомарганцевых сталей никелем обеспечивает повышение прокаливаемости и прочности.
Полностью соответствует заданным требованиям сталь 25Х2ГНТА.
Назначение стали 25Х2ГНТА:
валы-шестерни сложной конфигурации, пальцы, ролики, зубчатые колеса, оси и другие ответственные тяжелонагруженные детали, работающие при больших скоростях и удельных нагрузках.
Химический состав:
0,23-0,28%С; 1,4-1,8%Cr; 0,7-1,0%Mn; 0,7-1,0%Ni; 0,03-0,09%Ti.
Механические свойства стали:
в сечении до 100 мм. после цементации поверхностного слоя при температуре 920-950оС и охлаждении на воздухе, закалки с нагревом до 850-870оС в масле, низком отпуске при при 180-200оС и последующем охлаждении на воздухе σВ≥1250МПа, σТ≥1000МПа, KCU≥60Дж/см2.
Назначение вида и режима
термической обработки.
В процессе горячей штамповки материал разогревают до 1200оС, что приводит к значительному росту зерна, поэтому деталь необходимо подвергнуть нормализации с помощью нагрева до 880-920оС, чтобы получить мелкозернистую структуру.
Для получения необходимой твердости (HRC 58-62) проводится цементация поверхностного слоя зубьев колеса при 920-950оС с последующим охлаждением на воздухе. Для повышения механических свойств зубчатого колеса проводится закалка с нагревом до 850-870оС в масле и низкий отпуск при 180-200оС с охлаждением на воздухе. Охлаждение в воде или масле не требуется, т. к. сталь малосклонна к отпускной хрупкости.
Описание структуры и свойств
готовой детали.
Зубчатые колеса, изготовленные методом горячей штамповки с последующей нормализацией, цементацией поверхностного слоя зубьев колеса, подвергнутые термообработке, включающей в себя закалку с низким отпуском, не имеют равномерной структуры. Поверхностный слой зубьев после закалки имеет мартенситную структуру, после низкого отпуска структура заэвтектоидной и эвтектоидной зоны представляет собой отпущенный мартенсит с HRC 58 – 62, сердцевина – структуру троостита (троостомартенсита) с HRC 40. Механические свойства детали:
σВ≥1250 МПа, σТ≥1000МПа, KCU≥60 Дж/см2, HRC 58 – 62.
В результате выбора для детали стали 25Х2ГНТА, изготовления их методом горячей штамповки и термообработки закалкой с низким отпуском были достигнуты необходимые механические свойства зубчатого колеса.
Литература:
- Ю. М. Лахтин. Металловедение и термическая обработка металлов. Учебник для вузов. 3-е изд. М.: «Металлургия», 1983. 360с.
- Журавлев В. Н., Николаева О. И. Машиностроительные стали. Справочник. М.: Машиностроение, 1992.
- Марочник сталей и сплавов. М.: Машиностроение, 1989.
