Упрочняющая термическая и термомеханическая обработка

Технологическое обеспечение качества

 

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

 

 

 

г. Егорьевск 2016

Составитель: В.А. Макаров, старший преподаватель кафедры технологии, оборудования и автоматизации машиностроительных производств (ТО и АМП)

 

В учебном пособии представлены дополнительные материалы по дисциплине «Технологическое обеспечение качества», предназначенные для самостоятельной работы студентов.

В работе рассмотрены способы обеспечения заданных свойств машиностроительных материалов, некоторые вопросы получения заготовок деталей машин методами пластического деформирования, изложены рекомендации по обеспечению качества при сварке различных материалов.

 

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлениям 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» и 15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств» всех форм обучения, дисциплина «Технологическое обеспечение качества».

 

Учебное пособие обсуждено и одобрено на заседании учебно-методической группы кафедры технологии, оборудования и автоматизации машиностроительных производств

 

(протокол № 5 от 12.01.2016 г.)

 

 

Председатель УМГ П.С. Белов

 

Содержание

Лист

Машиностроительные материалы и способы обеспечения заданных свойств 1 Материалы высокой прочности, упругости и пластичности 2 Материалы малой плотности и высокой удельной прочности 3 Пластические массы 4 Жаропрочные материалы и жаростойкие покрытия 5 Коррозионно-стойкие материалы 6 Износостойкие материалы Литые заготовки деталей машин 1 Основы литья под регулируемым давлением Заготовки деталей машин, получаемые методами пластического деформирования 1 Особенности ковки легких, цветных, тугоплавких сплавов 2 Особенности объемной штамповки на различном оборудовании 3 Процессы, протекающие при листовой штамповке на формоизменяющих операциях 4 Комбинированные способы обработки металлов давлением Сварка 1 Особенности сварки различных материалов 1.1 Углеродистые и низколегированные стали 1.2 Легированные стали 1.3 Высоколегированные стали и сплавы 1.4 Чугуны 1.5 Легкие цветные металлы и сплавы 1.6 Тяжелые цветные металлы и сплавы 1.7 Разнородные металлические материалы 1.8 Неметаллические материалы 1.9 Композиционные материалы 2 Лазерная сварка 3 Лазерная резка Список рекомендуемых источников

 

 

Машиностроительные материалы и способы обеспечения заданных свойств

Материалы высокой прочности, упругости и пластичности

Упрочняющая термическая и термомеханическая обработка

Получение высокопрочного состояния без упрочняющей термической обработки в настоящее время невозможно. Применяют две разновидности упрочняющей обработки: закалку на мартенсит с последующим низким отпуском и закалку на пересыщенный твердый раствор с последующим упрочняющим отпуском (старением). Первый вариант применяют для углеродосодержащих сталей, в которых закалка приводит к получению мартенсита высокой твердости и хрупкости. Отпуск проводят с целью снижения хрупкости. Основной недостаток таких высокопрочных материалов - повышенная склонность к хрупкому разрушению, пониженный запас вязкости. Сплавы, подвергаемые упрочняющей обработке по второму варианту, в закаленном состоянии весьма пластичны, что позволяет проводить пластическую деформацию, приводящую к дополнительному упрочнению. Запас вязкости в таких сплавах после упрочняющего старения достаточно высокий и может успешно регулироваться изменением режима старения.

Для получения высокой прочности материалы подвергаются термомеханической обработке, которая позволяет совместить упрочнение от пластической деформации (деформационное упрочнение) и упрочнение от мартенситного превращения или дисперсионного упрочнения. Для сталей в основном используют две разновидности термомеханической обработки: высокотемпературную (ВТМО) и низкотемпературную (НТМО).

Высокопрочные стали

По характеристикам прочности и надежности все стали могут быть распределены на группы. Широко применяемые в промышленности низкоуглеродистые (НЛС) и среднеуглеродистые низколегированные (КЛС) стали, упрочняемые закалкой и отпуском, характеризуются низкой конструкционной прочностью: они или не обеспечивают высокий уровень статической прочности

, или не обеспечивают надежность.

Характерная особенность практически всех высокопрочных сталей - повышенная чувствительность к концентраторам напряжений, повышенная склонность к замедленному разрушению, коррозионному растрескиванию под напряжением, водородной хрупкости. Все эти виды хрупкости усиливаются с ростом прочности сталей. Поэтому, с одной стороны, требуется защита от коррозии при помощи гальванических покрытий, а с другой, - необходимо соблюдать осторожность при нанесении покрытий, так как в процессе их нанесения в сталь попадает водород. Очистка после термообработки должна быть пескоструйная, обработка в травильных ваннах недопустима.

Высокопрочные среднелегированные стали содержат в большинстве слу­чаев до 0,3%С и обрабатываются на прочность до = 1650...1850МПа. Типичные высокопрочные среднелегированные стали: 33ХС, 30ХГСА, 30Х2Н2СВМА, 40ХГСН3ВА, 40ХГСН3ВА.

Высокопрочные стали рассматриваемой группы не допускают создания больших натягов путем запрессовки болтов, осей, втулок. Сварные соединения должны подвергаться рентгеновскому, а в наиболее ответственных местах и ультразвуковому контролю на отсутствие сварочных трещин.

Мартенситно-стареющие стали типа ЭП832, ЭП836-ВД, ЭП637-ВД (ТУ 1-1841-76, ТУ 14-1-2199-77, ТУ 14-1-1898-76) выгодно отличаются от высокопрочных углеродосодержащих сталей меньшей чувствительностью к концентраторам напряжений, меньшей склонностью к коррозионному растрескиванию под напряжением на воздухе.

Мартенситно-стареющие стали в меньшей степени, чем другие высокопрочные стали, склонны к водородной хрупкости, их обезводороживание при отпуске осуществляется легче и быстрее. Предел выносливости этих сталей эффективно повышается накаткой роликом и азотированием.

Мартенситно-стареющие стали имеют ряд технологических преимуществ. Они имеют неограниченную прокаливаемость, закаливаются на воздухе, поэтому мало деформируются при термообработке, хорошо свариваются. В закаленном состоянии хорошо обрабатываются резанием и деформируются с большими степенями обжатия. Основное упрочнение мартенситно-стареющих сталей происходит не при закалке, а при отпуске – старении (480…520°С). Например, прочность стали 03Н18К9М5Т (ЭП637-ВД): = 2100МПа.