Выбор материала и режима термической обработки детали.

 

Калуга

2004г.

 

 

Содержание:

стр.

1. Задание 3

2. Анализ условий работы детали 3

3. Обоснование выбора материала 3

4. Характеристика материала 4

5. Выбор вида и режима термообработки 4

6. Выводы 5

7. Список используемой литературы 6

1. Задание.

 

 

2. Анализ условий работы детали.

 

Данная деталь подвергается сложному нагружению (кручение, изгиб, удар, растяжение, циклические нагрузки), износу поверхностного слоя, исходя из этого:

– требуется высокая твёрдость и износостойкость поверхности детали, т. к. она подвержена износу поверхностного слоя.

– требуется прочность поверхностного слоя детали, т. к. она подвержена воздействию ударов, кручению, растяжению, изгибу.

– требуется высокая вязкость сердцевины детали, т. к. она подвержена воздействию знакопеременных нагрузок.

 

3. Обоснование выбора материала.

 

Исходя из требований перечисленных в п. 2, необходим материал, обладающий высокой прочностью и вязкостью, хорошей прокаливаемостью, способностью к науглероживанию для обеспечения высокой твёрдости поверхности. Для этого необходима сталь, дающая высокую прочность при закалке, способная к науглероживанию, имеющая в своём составе легирующие элементы (для повышения прокаливаемости). Поверхностный слой следует упрочнять с помощью цементации, т. к она способна дать большую глубину слоя с твёрдостью, необходимой по заданию. Поэтому для этих условий работы могут быть выбраны марки сталей: 20Х, 12ХН3А, 18ХГТ, 30ХГТ.

 

Сравнительная характеристика выбранных выше марок сталей [1]:

 

	Сечение, мм	σТ, МПа	σВ, МПА	δ,%	HRC поверхности	HB сердцевины
20Х					54 – 62	≥250
12ХН3А						≤302
18ХГТ
30ХГТ						≤300

(Термообработка: цементация, закалка, отпуск)

Из сравнения свойств вышеуказанных марок сталей можно сделать вывод, что наиболее полно удовлетворяющей требованиям, указанным в задании, является марка стали 30ХГТ.

 

4. Характеристика материала.

 

Сталь 30ХГТ.

 

Химический состав по ГОСТ 4543 – 71. [1]

 

	C,%	Si,%	Mn,%	Cr,%	Ti,%
30ХГТ	0,24 – 0,32	0,17 – 0,37	0,8 – 1,1	1,0 – 1,3	0,03 – 0,09

 

(Содержание примесей: S ≤ 0,035%, P ≤ 0,035%, Cu ≤ 0,30%, Ni ≤ 0,30%)

 

По структуре после нормализации – перлитная. Сталь низкоуглеродистая, комплексно легированная.

Углерод в количестве, указанном в химическом составе, обеспечивает нужную вязкость, прочность.

 

 

Роль легирующих элементов:

 

1. Все легирующие повышают прокаливаемость.

2. Mn – обеспечивает вязкость.

3. Ti – измельчает зерно.

4. Si – затрудняет разупрочнение при отпуске.

5. Cr – повышает прокаливаемость.

Применение: Зубчатые колёса коробки передач грузовых автомобилей, раздаточных коробок главной передачи автомобилей и автобусов. Для цилиндрических и конических зубчатых колёс редуктора заднего моста грузовых автомобилей.[1].

 

 

5. Выбор вида и режима термообработки.

 

Деталь необходимо подвергнуть термической обработке, т. к необходима высокая твёрдость поверхности, что достигается цементацией. Далее необходима закалка для устранения цементитной сетки, измельчение зерна, полная закалка для поверхности (повышение твёрдости). Затем необходимо провести низкий отпуск для снятия внутренних напряжений.

 

Процесс	Параметры	Структура
	поверхность	сердцевина
До	После	До	После
Первичная термообработка (отжиг)	920 – 950ºС, с печью	П+Ф	П+Ф	П+Ф	П+Ф
Цементация	920 – 950ºС	П+Ф	П+ЦII, в виде сетки	П+Ф	П+Ф, крупное зерно
Закалка	840 – 860ºС, масло	П+ЦII, в виде сетки	М	П+Ф, крупное зерно	М+Ф
Низкий отпуск	180 – 200ºС, воздух	М	МО	М+Ф	Мб, Б

 

Режим термообработки:

 

Приблизительный технологический процесс изготовления:

 

Заготовка может изготовляться из проката, перед механической обработкой заготовку необходимо подвергнуть предварительной термообработке для удаления дефектов изготовления (наклёпа, неоднородность структуры), отжиг. Затем произвести механическую обработку (точение, нанесение фасок и т. д.). После произвести упрочняющую термообработку.

 

6. Выводы.

 

Таким образом, при проведении описанного выше режима термической обработки, возможно получить свойства детали, указанные в задании.

 

 

7. Список используемой литературы.

 

1. Журавлёв В. Н., Николаева О. И., Машиностроительные стали. Справочник. Изд. 3–е, перераб. и доп. –– М.: Машиностроение, 1981.

2. Акулиничев Е. В., Акулиничева А. Н. Методические указания к выполнению домашнего задания по курсу «Материаловедение». М.:1980.