Розробка технологічного процесу термічної обробки сталевої деталі Вал коробки передач

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Розробка технологічного процесу термічної обробки деталі.
· Розробити технологічний процес термічної обробки сталевої деталі: Вал коробки передач.
· Марка стали: Ст. 25ХГМ
· Твердість після остаточної термообробки:
HRC 60-65 (пов.), НВ 363 - 444.
Мета завдання: практичне ознайомлення з методикою розробки технологічного процесу термічної обробки деталей (автомобілів, тракторів і сільськогосподарських машин); придбання навичок самостійної роботи з довідковою літературою, більш глибоке засвоєння курсу, а також перевірка залишкових знань матеріалу, що вивчається в 1 семестрі.
Порядок виконання завдання:
1. Розшифрувати марку заданої стали, описати її мікроструктуру, механічні властивості до остаточної термообробки і вказати, до якої групи за призначенням вона належить.
2. Описати характер впливу вуглецю і легуючих елементів заданої стали на положення критичних точок Ас1 і Ас3, Асm. Зростання зерна аустеніту, закаліваемость і прокаливаемость, на положення точок Мн і Мк, на кількість залишкового аустеніту і на відпустку. При відсутності легуючих елементів в заданій марці сталі описати вплив постійних домішок (марганцю, кремнію, сірки, фосфору, кисню, азоту і водню) на її властивості.
3. Вибрати й обгрунтувати послідовність операції попередньої і остаточної термообробки деталей, пов'язавши з методами отримання і обробки заготовки (лиття, кування або штампування, прокат, механічна обробка).
4. Призначити та обгрунтувати режим операцій попередньої і остаточної термообробки деталей (температура нагріву і мікроструктура в нагрітому стані, охолоджуюча середа).
5. Описати мікроструктуру і механічні властивості матеріалу деталі після остаточної термообробки.
1. Розшифровка марки сталі.
Сталь марки 25ХГМ: хромомарганцевая сталь з вмістом вуглецю 0,25%, до 1% хрому, марганцю і молібдену.
Сталь 25ХГМ можна класифікувати за такими ознаками:
- За призначенням - конструкційний (машинобудівна) цементованої (нітроцементіруемая);
- За хімічним складом - легована;
- По змісту вуглецю - низьковуглецевий;
- За ступенем розкислення - спокійна.
Таблиця 1. Масова частка елементів,% за ГОСТ 4543-71
C
Mo
S
Mn
P
Cr
Cu
0,23 - 0,29
0,20 -
0,30
≤ 0,035
0,90 -
1,20
≤ 0,035
0,90 - 1,20
≤ 0,30
Температура критичних точок, 0 С.
Ас 1
Ас 3
А r 1
Ar 3
770
825
665
860
Призначення:
Зубчасті колеса, вали, шестерні, кулачкові муфти, черв'яки, поршневі пальці, осі, колінчаті вали, втулки та інші навантажені великі деталями, що працюють в умовах ударних навантажень.
Механічні властивості сталі 25ХГМ в стані поставки: твердість у гарячекатаному стані - НВ2050 ... 2150.
2. Аналіз впливу вуглецю і легуючих елементів стали на технологію її термообробки і отримані результати.
Хром - дуже поширений легуючий елемент. Він підвищує точку А 3 і знижують точку А 4 (замикає область γ-заліза). Температура евтектоїдних перетворення стали (точку А 1) у присутності хрому підвищується, а вміст вуглецю в евтектоіде (перліті) знижується. З вуглецем хром утворює карбіди (Cr 7 C 3, Cr 4 C) більш міцні і стійкі, ніж цементит. При вмісті хрому 3 - 5% в сталі одночасно присутні легований цементит і карбід хрому Cr 7 C 3, а якщо більше 5% хрому, то в сталі знаходиться тільки карбід хрому. Розчиняючись в фериті, хром підвищує його твердість і міцність і міцність, незначно знижуючи в'язкість. Хром значно збільшує стійкість переохолодженого аустеніту.
Хром значно зменшує критичну швидкість загартування, тому хромова сталь має глибокої прокаливаемостью. Температура мартенситного перетворення при наявності хрому знижується. Хром перешкоджає зростанню зерна і підвищує стійкість проти відпустки. Тому відпустку хромистих сталей проводиться при більш високих температурах у порівнянні з відпусткою вуглецевих сталей. Хромисті стали схильні відпускної крихкості і тому після відпустки деталі слід охолоджувати швидко (в олії).
Карбидообразующие елементами є хром і марганець. При розчиненні карбидообразующие елементів у цементиті утворюються карбіди називаються легованим цементитом. При підвищенні вмісту карбидообразующие елемента утворюються самостійні карбіди даного елемента з вуглецем, так звані прості карбіди, наприклад, Cr 7 C 3, Cr 4 C, Mo 2 C. Всі карбіди дуже тверді (HRC 70 - 75) і плавляться при високій температурі (Cr 7 C 3 приблизно при 1700 ° С).
Введення легуючих елементів впливає на перлитному перетворення. Температура перлітного перетворення під впливом різних легуючих елементів може знижуватися або підвищуватися, а концентрація вуглецю в перліті зменшується-. У зв'язку з цим точка S на діаграмі Fe-Fe 3 C знижується або підвищується і одночасно зсувається вліво. Отже, при введенні легуючих елементів відбувається зсув рівноважних точок на діаграмі Fe-Fe 3 C.
При наявності карбидообразующие елементів крива ізотермічного розпаду не зберігає свій звичайний С-подібний вигляд, а стає як би подвійний С-подібної кривої. На такий кривий спостерігаються дві зони мінімальної стійкості аустеніту і між ними - зона максимальної стійкості аустеніту. Верхня зона мінімальної стійкості аустеніту розташована в інтервалі температур 600 - 650 ° С. У цій зоні відбувається розпад переохолодженого аустеніту з утворенням феррито-цементітную суміші.
Нижня зона мінімальної стійкості аустеніту розташована в інтервалі температур 300 - 400 ° С. У цій зоні відбувається розпад переохолодженого аустеніту з утворенням голчастого троостита.

Мікроструктура голчастого троостита
Необхідно мати на увазі, що карбидообразующие елементи тільки в тому разі підвищують стійкість аустеніту, якщо вони розчинені в аустеніт. Якщо ж карбіди знаходяться поза розчину у вигляді відокремлених карбідів, то аустеніт, навпаки, стає менш стійким. Це пояснюється тим, що карбіди є центрами кристалізації, а також тим, що наявність нерозчинених карбідів призводить до збіднення аустеніту легирующим елементом і вуглецем.
При великому вмісті хрому в сталі знаходяться спеціальні карбіди хрому. Твердість такої сталі при нагріванні до більш високої температури 400 - 450 ° С майже не змінюється. При нагріванні до більш високої температури (450 - 500 ° С) відбувається підвищення твердості.
2. Вибір виду термічної обробки.
Сталь 25ХГМ поставляється замовнику в гарячекатаному стані. Після прокатки сталь охолоджують на повітрі. Структура - дрібнозернистий перліт і ферит. Твердість - НВ2050 ... 2150. Механічна обробка різанням стали такої структури і твердістю дуже ускладнена. З метою поліпшення оброблюваності і підготовки структури до остаточної термічній обробці сталь піддають попередньої термічної обробки.
4. Режим операцій попередньої і остаточної термообробки деталей (температура нагріву і мікроструктура в нагрітому стані, охолоджуюча середа).
Послідовність операцій обробки черв'як керма, виготовленого з стали 25 ХГМ:
Відпал - цементація - механічна обробка - загартування відпустку - механічна обробка;
Спосіб попередньої термічної обробки вибирається залежно від марки сталі. Для заготівлі зі сталі 25ХГМ вибираємо ізотермічний відпал. Відпал полягає в нагріві до певної температури з наступною витримкою і повільним охолоджуванням в печі для отримання рівноважної, менш твердої структури, вільної від залишкових напружень.
Температура нагріву для відпалу розраховується за формулою:
tn = АС3 + (30 ... 50) ° С = 860 + (30 ... 50) ° С = 890 ... 910 ° С
Відпал проводиться в такій послідовності:
1) Нагрів до температури 890 ... 910 `C;
2) Порівняно швидке охолодження до 615 ... 635 `C;
3) Витримка. Час ізотермічної витримки визначаємо за довідником. Для кожної стали свій графік ізотермічного процесу;
4) Охолодження на повітрі.
Остаточна термічна обробка:
Операція остаточної термічної обробки вибираються в залежності від технічних вимог до заданої деталі. Так як за технічними вимогами необхідна висока твердість і контактна витривалість, вибираємо, з урахуванням марки стали, наступні операції: цементація, гарт в маслі і низький відпустку. Цементацією називається процес дифузійного насичення поверхневого шару сталевих деталей вуглецем.
Вибір послідовності всіх операцій термічної обробки.
Призначаємо послідовності всіх операцій виготовлення валу первинної коробки передач (від прокату до готового виробу). Послідовність операцій зображується графічно із зазначенням номера операції в загальному технічному процесі виготовлення деталі.
Призначення режимів остаточної термічної обробки.
1) Температура нагріву розрахуємо за формулою:
tn = АС3 + (30 ... 50) ° C = 860 + (30 ... 50) ° C = 890 ... 910 ° C
2) Час витримки. Враховуючи, що при газовій цементації цементовий шар товщиною 1 мм утворюється за 6 - 7 годин, приймемо час витримки дорівнює 10 - 12 години.
3) Як закаливающей середовища вибираємо масло трансформаторне, температурою 170 ° C.
4) Температура нагрівання при відпустці: tн = 180 ° C
5) Продовження відпустки: 1,5-2 години.
Остаточна структура після термічної обробки - мартенсит відпустки з включеннями глобулярних карбідів, серцевина - сорбіт, тростит.
Механічні властивості 25ХГМ після термічної обробки: Твердість поверхні - HRC58 ... 63, серцевини - HRC35 ... 45.
sв = 1080МПа; SТ = 1080МПа; d = 10%; KCU = 78 Дж / см
Вибір обладнання.
Вибір обладнання виробляємо відповідно до призначеними видами та розрахованими видами термічної обробки.
Вибираємо: Для цементації - шахтна піч для газової цементації СШЦ - 3.4/10. Діаметр 300 мм, висота 600 мм, максимальна температура 1050 ° C, потужність 20 кВт.
Для відпустки - відпускний конвеєрний електропічний агрегат із захисною атмосферою СКО-20.155.04 / 3 Максимальна температура нагріву 300 ° C, потужність 350КВт, площа поду 2 * 1,5 м.
Для відпалу - гартівних піч із захисною атмосферою.

Мікроструктура мартенситу
Механічні властивості сталі після термічної обробки:
- Твердість HRC 56-62 (пов.), HRC 36-46 (серд.)
- Гранична міцність (σ в) дорівнює 578 Н / мм 2;

Використана література:
1. Гуляєв А.П. Металознавство. - М.: Металургія, 1977.
2. Пожидаєва С. П. Технологія конструкційних матеріалів: Уч. Посібник для студентів 1 та 2 курсу факультету технології та підприємництва. Бірськ. Державної реєстрацiї. Пед. Ін-т, 2002.
3. Самохоцкій А. І. Технологія термічної обробки металів, М., Машгиз, 1962.
4. Сєдов Ю.Є., Адаскін А. М. Довідник молодого терміст. - М.: Вища школа, 1986. - 239 с.
5. Солнцев Ю.П., Веселов В.А., Демянцевіч В.П. та ін Металознавство і технологія металів. - М.: Металургія, 1988. - 512 с.
6. Лахтін Ю.М., Леонтьєва В. П. Матеріалознавство. - М.: Машинобудування, 1990. - 528 с.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Контрольна робота
29.4кб. | скачати


Схожі роботи:
Розробка технологічного процесу термічної обробки сталевої деталі Болт шатунний
Розробка технологічного процесу термічної обробки деталі
Розробка технологічного процесу механічної обробки деталі типу Вал
Розробка технологічного процесу механічної обробки деталі Вал-шестерня
Розробка технологічного процесу термічної обробки деталі зі сталі марки 18ХГТ
Розробка технологічного процесу термічної обробки деталі зі сталі марки 20ХНР
Розробка технологічного процесу механічної обробки деталі типу вал-черв`як
Проектування технологічного процесу механічної обробки деталі типу вал
Розробка оптимального технологічного процесу виробництва деталі Вал
© Усі права захищені
написати до нас