Методические указания к заданию
Последовательность 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 Ac1 и Ас3, Acт. 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 операций 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.
Методика выполнения задания
Разработку технологии термообработки заданной детали следует начинать с оценки особенностей свойств исходной стали, установления способа изготовления заготовки и условий работы готовой детали. Ответы на эти вопросы должны быть конкретными и выполнены строго в соответствии с порядком выполнения задания.
При выполнении 1-го пункта задания в расшифровке марки заданной стали, указать количественное содержание ее основных элементов, назвать и зарисовать микроструктуру исходной стали (в состоянии поставки), указать механические свойства (твердость, предел прочности при растяжении, пластичность и ударную вязкость); обосновать возможность использования данного материала для изготовления заданной детали с учётом её предполагаемого назначения.
При выполнении 2-го пункта задания дать анализ влияния углерода и легирующих элементов стали на выбранную технологию ее термообработки и оценить результаты ТО.
Температуры критических точек Ac1 и Ас3, Acт для заданной углеродистой стали определяют по диаграмме состояния железо — цементит или по справочным данным, а для легированной стали — только по справочным данным (указывается характер их смещения).
При оценке влияния состава стали на рост зерна аустенита отметить склонность ее к перегибу и дать рекомендации по режиму нагрева заданной стали (медленно или быстро).
Особое внимание следует обратить на анализ закаливаемости и прокаливаемости предлагаемой стали, так как от них зависят ее конечные свойства (твердость, глубина закалки и др.). В зависимости от закаливаемости и прокаливаемости стали по справочным данным или по диаграмме изотермического превращения аустенита выбрать соответствующую охлаждающую закалочную среду. При этом следует отметить склонность, рассматриваемой стали к образованию в ней после закалки повышенных внутренних напряжений и трещин.
По справочным данным или диаграмме превращения переохлажденного аустенита при охлаждении определить положение точек начала и конца мартенситного превращения Мн и Мк, а затем оценить возможность получения в стали после закалки остаточного аустенита и его влияние на конечные свойства. При наличии остаточного аустенита указать способ его устранения.
При оценке влияния состава закаленной стали на превращения при отпуске определить степень этого влияния и вид отпуска. Если в заданной стали несколько легирующих элементов, оказывающих взаимно противоположное влияние на превращения, то оценку следует дать приближенно по средним величинам их влияния.
Ответы на 3-й и 4-й пункты задания даются на основании анализа, проведенного в 1-м и 2-м ответах.
В 3-м пункте задания необходимо обосновать последовательность операций предварительной термообработки заготовки и окончательной термообработки детали, увязав ее с местом механической обработки. В качестве предварительной термической обработки применяют отжиг или нормализацию. Нормализации рекомендуется подвергать штампованные заготовки из низко- и среднеуглеродистых сталей (10, 20, 30, 40, 45 и др.) и из легированных сталей с пониженным содержанием легирующих элементов (15Х, ЗОХ, 35Х, 40Х, 40Р, 50Г, 18ХГТ и др.). Отжиг назначают преимущественно для крупных и сложных отливок и штамповок, проката, которые могут быть изготовлены из высокоуглеродистых сталей или сталей с повышенным содержанием легирующих элементов (Л65, 60С2, 65Г, 45Г2, У8А, 50ХФА, 45ХН, 12ХНЗА, 20ХНЗА, 12Х2Н4А, 20ХНМ, 35ХГС, 40Х9С2, ШХ9, Р18, ХВГ и др.). После предварительной термической обработки выполняют основную механическую обработку заготовок (точение, фрезерование, сверление, протягивание, нарезание резьб и др.). Окончательную термическую обработку в виде закалки и низкого отпуска выполняют после основной массы операций механической обработки абразивным инструментом (шлифование, хонингование). Если окончательной термической обработкой детали является ее улучшение (закалка и высокий отпуск) и твердость стали НВ<270...300, то операции окончательной термообработки выполняют после операций черновой механической обработки. В этом случае после термообработки проводят чистовую обработку точением, фрезерованием, шлифованием и др.
Пример. Последовательность операций обработки зубчатого "колеса, изготовленного из стали 12ХНЗА; штамповка—отжиг — механическая обработка — цементация — закалка — низкий отпуск — механическая обработка (шлифовка отверстия и, если надо, зубьев).
В 4-м пункте задания назначается и обосновывается режим каждой операции. С использованием данных, приведенных во 2-м пункте, а также справочных источников указываются температура нагрева и структура, получающаяся при этом. При высокочастотном нагреве температура закалки устанавливается по справочнику. Температуру нагрева детали для химико-термической обработки выбирают по справочным данным в зависимости от ее вида, назначения и состава стали. Нужно указать, какая охлаждающая среда должна быть использована после предварительной термообработки (отжига, нормализации), после химико-термической обработки (цементации, циапирования), после отпуска.
В последнем 5-ом пункте задания описать микроструктуру стали после окончательной термической обработки, зарисовать ее и указать особенности механических свойств стали (твердость, прочность, пластичность и ударная вязкость).
В конце выполненного задания студент должен привести список использованной литературы.
Работа должна распечатана 14 шрифтом, объём – 25 -30 стр, обязательно привести список используемой литературы.
Варианты задания:
| № варианта | Наименование детали | Марка стали | Твердость после термообработки | ||
| Детали трактора | |||||
| Коленчатый вал | 45Г2 | HRC56-58 (пов,) | |||
| НВ207-255 (серд.) | |||||
| Поршневой палец | 12ХНЗА | HRC58-62 (пов.) | |||
| НВ331-375 (серд.) | |||||
| Вал коробки передач | 20ХНЗА | HRC56-62 (нов.) | |||
| НВ255-302 (серд.) | |||||
| Полуось конической передачи | 35ХГС | НВ241-285 | |||
| Ось задняя ведущих колес | 45ХН | НВ235-311 | |||
| Палец звеньев гусеницы | 50Г | HRC43-49 | |||
| Червяк руля | 20ХНР | HRC56-62 (пов.) НВ331-401 (серд.) | |||
| Сошка руля | 40Х | НВ255-302 | |||
| Зубчатое колесо бортовой передачи | 12Х2Н4А | HRC58-62 (пов.) НВ331-375 (серд.) | |||
| Диск муфты сцепления | 45ХН | НВ235-311 | |||
| Шатун двигателя | 40Х | НВ217-285 | |||
| Пружина клапана | 50ХФА | HRC42-49 | |||
| Впускной клапан | 40Х9С2 | НВ293-375 | |||
| Шарики для подшипника | ШХ 9 | HRC62-64 | |||
| Детали автомобиля | |||||
| Коленчатый вал | HRC52-58 (пов.) НВ648-285 (серд.) | ||||
| Поршневой палец | 15Х | HRC56-64 (пов.) НВ212 (серд.) | |||
| Ось передняя | ЗОХ | НВ269-302 | |||
| Полуось | ЗОХГСА | НВ352-415 | |||
| Вал коробки передач | 25ХГМ | HRC60-65 (пов.) НВ363-444 | |||
| Болт коренных подшиников | 40Х' | НВ241-311 | |||
| Болт шатунный | 40ХН | НВ302-352 | |||
| Червяк руля | 20ХНМ | HRC59-64 (пов.) НВ293-352 (серд.) | |||
| Зубчатое колесо полуоси | 18ХГТ | HRC56-62 (пов.) НВ363-415 (серд.) | |||
| Шатун двигателя легко вого автомобиля | 40Р | НВ223-269 | |||
| Шатун двигателя грузо вого тяжелого автомобиля | 18Х2Н4ВА | НВ302-252. | |||
| Рессора | 60С2 | НВ363-444 | |||
| Ролик вала рулевой со шки | 12ХНЗА | HRC56-62 (пов.) НВ212-260 (серд.) | |||
| Детали сельскохозяйственных машин | |||||
| Вал | 45Г | НВ352-429 | |||
| Вал распределительный | 50Г | HRC 54-56 (пов.) НВ235-311(серд.) | |||
| Болт специальный | НВ352-429 | ||||
| Зубчатое колесо | 40Х | HRC50-58 (пов.) HR321-415 (серд.) | |||
| Звездочка цепной пере дачи | 20Х | HRC 54-62 (пов.) НВ146-167 (серд.) | |||
| Диск | 65Г | HB321-415 | |||
| Пружина автомата | 65Г | HRC42-48 | |||
| Пружинная стойка | 70Г | НВ 388-444 | |||
| Лемех | Л65 | HRC46-56 (лезв.) НB241-302 (тела) | |||
| Стрельчатая лапа | 65Г | HRC42-49 (лезв.) НВ352 (тела) | |||
| Сегмент | У9А | HRC50-56 (лезв.) НВЗ11-363 (тела) | |||
1.Машиностроение. Энциклопедия. Т. 1 - 4 / Под редакцией академика РАН К.С. Колесникова/. – Москва “Машиностроение.- 1995.
2.Р.С. Соколов Химическая технология.- М.: Владос, 2000.
3.машиностроение. Энциклопедия. –М.: машиностроение. Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлы, материалы. -2001 г, 880с.
4.С.Н. Колесов, И.С. Колесов. Материаловедение и технология конструкционных материалов. М.:- Высшая школа., 2004. - 518 с.
5.«Технология конструкционных материалов»: учебник/ Под ред. О.С. Комарова. – Минск: Новое знание, 2005 г. -560с. Ил.
6.Технология конструкционных материалов /Под общей редакцией заслуж. деят. науки и техники Р.Ф. д-ра техн. наук, проф. А.М. Дальского/. – М.: Машиностроение 2004. – 505 с.
7.Пожидаева С.П. Технология материалов: Учебное пособие для студентов педагогических вузов для специальности технология и предпринимательство.: Бирск.: 2005.
1. машиностроение. Энциклопедия. –М.: машиностроение. Стандартизация и сертификация в машиностроении. т.1-5 – 2002 г. -672с.
2. машиностроение. Энциклопедия. –М.: машиностроение. Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлы, материалы. -2001 г, 880с.
3. машиностроение. Энциклопедия». –М.: машиностроение. III-3 Технология изготовления деталей машин. -2002 г. -840с.
