Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
нижегородский государственный технический
университет
им. P.E. Алексеева
Кафедра «Материаловедение и технологии новых материалов»
Отчёт по преддипломной практике
Завод ПАО ”Нормаль”
Выполнил: студент гр. 210-ММВ
Гущин О.О.
Принял: Мальцев И.М.
Нижний Новгород, 2015.
Теоретическая часть
1. Концепция выбора марки стали.
Поиск марки стали одна из сложных материаловедческих задач. На рис. 11 показано, что по заданным требованиям подходят две марки стали. В данном случае можно сравнить стоимость марок сталей, но правильно сравнить их свойства, проведя расчеты, по выражениям, показанным в форме Формулы по Сталям, то есть оценить их долговечность и надежность. Для сужения выборки марки стали можно вводить в запросе стоимость стали в условных единицах (за значение 100 принята стоимость стали обыкновенного качества – легирование удорожает стоимость стали). Некоторые марки стали имеет несколько режимов термической обработки, вследствии, разные свойства, поэтому в строках основной таблицы программы СТАЛЬ может быть несколько записей, относящихся к одной марке стали. Необходимо проводить отдельно поиск марки стали, используя многообразие вариантов поиска, например, сначала учесть поверхностную обработку, потом отказаться от нее. Сравнить результаты поиска.
2. Формулы по сталям (надежность и долговечность).
Одной из важнейших составляющих инварианта у материалов является его энергоемкость (предельная удельная энергия деформации). Энергоемкость структуры противостоит любым воздействиям, а следовательно, разрушению. От ее уровня зависит все явления в поведении материала – хрупкости, износа, усталости, зарождения и распространения трещины, кинетики разрушения и надежности всего изделия.
Комплексами разрушения для оценки состояния технических поликристаллических материалов являются:
1) предельная удельная энергия деформации Wc= 0,5 (sт+sк) Епред, sт – предел текучести; sк = sв(1+d) - истинное сопротивлению разрушению; Епред = ln[1/(1-Y)] - истинное сужение площади поперечного сечения образца к моменту разрушения. Чем выше удельная работа деформации, тем труднее разрушение, то есть труднее зарождаются и распространяются трещины. Этот показатель справедлив для любого типа нагрузки. Величина Wc является комплексной характеристикой состояния металлов и определяет их работоспособность;
2) комплекс зарождения трещины Кзт, количественно определяющий способность материала сопротивляться возникновению трещин при деформации. Чем выше его значение, тем труднее в материале зарождаются трещины. Кзт = Wc /sт;
3) комплекс распространения трещины Крт, количественно определяющий способность материала сопротивляться свободному движению трещин при деформациях в условиях достижения критического напряженного состояния. Чем выше его значение, тем труднее в материале распространяются трещины. Крт = 0,75 Wc sт.
4) поведение стали при циклических нагрузках определяется отношением σв/σт :
σв/бт < 1,2 - сталь разупрочняется при циклических нагрузках
σв/σт > 1,4 - сталь упрочняется при циклических нагрузках
1,2< σв/σт <1,4 - сталь ведет себя двояко, и упрочняется и разупрочняется при циклических нагрузках.
a. Исходные данные для выбора марки стали
Исходные данные для выбора марки стали задаются конструктором при проектировании детали машиностроения. Для этого конструктор проводит расчеты изделия, используя зависимости, уравнения и выражения из научно-технических дисциплин, таких как теоретическая и прикладная механика, сопротивление материалов, детали машин и другие.
Практическая часть
Задача 1. Заводу нужно изготовить вал диаметром D, мм, для работы с большими нагрузками. Сталь должна иметь предел текучести sт, МПа, временное сопротивление sв, МПа, поверхностную твердость не менее HRC, ударную вязкость KCU. Необходимо выбрать марку стали.
|
Запрос2 |
||||||
|
Марка |
D,мм |
σт, МПА |
σв, МПА |
δ% |
KCU |
стоимость |
|
50Х |
14 |
885 |
1167 |
9 |
39 |
120 |
|
Свойства после ТО |
||||||||
|
Марка |
σт, МПА |
σв, МПА |
δудл% |
δсуж% |
KCU |
D1 |
D2 |
стоимость |
|
50Х |
885 |
1167 |
9 |
40 |
39 |
14 |
26 |
120 |
|
Режимы термической обработки сталей |
||||
|
Марка |
Tзакалки, оС |
охлаждение |
Tотпуска, оС |
охлаждение |
|
50Х |
830 |
масло |
520 |
масло |
|
Тексты по сталям |
||
|
50Х |
Применение |
Материаловедческое описание |
|
Сталь марки 50Х - валки горячей прокати, оси, валы, крупные шестерни, редукционные валы, упорные кольца - детали при требовании большей прокаливаемости и более высокой поверхностной твердости, чем 40Х. |
ГОСТ 4543-71. Хромистая улучшаемая сталь повышенной прочности и вязкости (с микродобавками бора и циркония). ТО - нормализация, улучшение, Т.В.Ч., изотермическая закалка и цианирование. Для различных нагруженных деталей, работающих при средних и высоких удельных давлениях и скоростях при отсутствии ударных нагрузок. Заменяющие стали: 45Х, 50ХН, 50ХФА. Умеренные устойчивость против перегрева и к обезуглероживания. Трудносвариваемая. РДС (необходим подогрев) и КТС (последующая ТО). Шлифуемость при твердости 50 HRC и более - хорошая. Начало |
|
Wc=((σT+σK)/2)*Enpед
σK=σB*( 1+d)
σK= 1200*(1+9)=12000
Епред=ln(1/(1-ф))=ln(1+d)
Епред=ln(1+9)=2,2
Wc=((885+12000)/2)*2,2=14173,5
σв/σт=1167/885=1,3
1,2<1,3<1,4-сталь ведёт себя двояко, и упрочняется и разупрочняется при циклических нагрузках.
Задача 2. Заводом для изготовления штампа, формующего изделие, необходимо выбрать марку стали. Деталь изготавливают при температуре Т, оС. Штамп толщиной D после упрочняющей термической обработки должен иметь твердость HRC, ударную вязкость KCU.
|
Запрос2 |
|||||
|
Марка |
D,мм |
δ% |
HRC |
Т,оС |
стоимость |
|
35Х2ГЮФ |
100 |
120 |
70 |
520 |
145 |
|
Свойства после ТО |
||||||||||
|
Марка |
σт, МПА |
σв, МПА |
d,% |
Ф,% |
δ% |
D1 |
D2 |
стоимость |
HBO |
HBT |
|
35Х2ГЮФ |
735 |
880 |
15 |
55 |
120 |
100 |
120 |
145 |
229 |
255 |
|
Режимы термической обработки сталей |
||||
|
Марка |
Tзакалки, оС |
охлаждение |
Tотпуска, оС |
охлаждение |
|
35Х2ГЮФ |
900 |
масло |
670 |
вода_масло |
|
Тексты по сталям |
||
|
35Х2ГЮФ |
Применение |
Материаловедческое описание |
|
Ответственные детали станков в том числе и прецизионные, которые должны обладать высокой задиро и износостойкостью при достаточно высокой прочности сердцевины при отсутствии высоких динамических и ударных нагрузок: шпиндели, работающие в подшипниках скольжения (жидкостного трения), в стальных закаленных втулках , а т.ж. устанавливаемые в подшипниках качения; гильзы, пиноли, червяки делительных пар, оправки, шнеки, детали гидро- и пневмооборудования: штоки гидро- и пневмоцилиндров, детали плунжерных пар. |
ГОСТ 4543-71. Хромомарганцеалюминеванадиевая сталь под азотирование. Для сварных конструкций не применяется. Прокаливаемость - повышенная. Склонность к обезуглероживанию - умеренная. Шлифуемость - удовлетворительная, после азотирования - хорошая (более высокая, чем у стали 38Х2МЮА). Теплоустойчива до 520 С. Коррозионная стойкость в азотированном состоянии - повышенная в обычных атмосферных условиях, в воде и водяных парах (без шлифовки азотированной поверхности).ТУ14-44329-88. Заменяющие стали 38Х2МЮА и 20Х3МВФ. |
|
Wc=((σT+σK)/2)*Enpед
σK=σB*( 1+d)
σK= 880*(1+15)=1080
Епред=ln(1/(1-ф))=ln(1+d)
Епред=ln(1+15)=2,77
Wc=((735+14080)/2)*2,77=20518,78
σв/σт=880/735=1,2
1,2- сталь ведёт себя двояко.
Задача 3. Заводом для изготовления штока диаметром D, мм, гидравлического узла используется марка стали ХХХХХХХХХХХХХ, шток работает на сжатие и растяжение, поверхностная твердость должна быть не ниже HВ, а предел выносливости симметричного цикла нагружения s-1 не ниже 300 МПА. Во время термической обработки сталь прокаливается
|
Запрос2 |
||||||
|
Марка |
D1 |
HBT |
σтМПА |
σв,МПА |
σв при кручение |
стоимость |
|
50ХГ |
20 |
269 |
1175 |
1175 |
610 |
125 |
|
Свойства после ТО |
|||||||
|
Марка |
σтМПА |
σв,МПА |
δудл% |
δсуж% |
D1 |
D2 |
стоимость |
|
50ХГ |
1175 |
1175 |
7 |
35 |
20 |
26 |
125 |
|
Режимы термической обработки сталей |
||||||
|
Марка |
T1 закалки, оС |
Среда закалки |
T2закалки, оС |
охлаждение |
Tотпуска, оС |
охлаждение |
|
50ХГ |
880 |
вода |
795 |
Вода, масло |
600 |
Масло, воздух |
|
Тексты по сталям |
||
|
50ХГ |
Применение |
Материаловедческое описание |
|
Поршневые пальцы, мелкие шестерни, оси, толкатели, кулачковые муфты, втулки, направляющие планки, шпиндели, плунжеры, оправки, червячные валы, копиры, поршневые кольца, упорные диски и крестовины, распределительные валы двигателей МеМЗ. |
ГОСТ 4543-71. Хромистая цементуемая сталь повышенной прочности для небольших деталей, работающих на износ в условиях трения, при средних удельных давлениях и скоростях. ТО - цементация с двойной или одинарной объемной закалкой или Т.В.Ч. после цементации или после цементации и улучшения. Цементация с двойной закалкой обеспечивает наиболее высокие свойства сердцевины, но при этом увеличивается коробление и требуются повышенные припуски на окончательную механическую обработку или ведение операции правки. |
|
Wc=((σT+σK)/2)*Enpед
σK=σB*( 1+d)
σK= 1175*(1+7)=9400
Епред=ln(1/(1-ф))=ln(1+d)
Епред=ln(1+7)=2
Wc=((1175+9400)/2)*2=10575
σв/σт=1175/1175=1
1<1,2 - сталь ведёт себя
двояко.
Задача 4. Завод изготовляет изделие из стали по ГОСТ 5632-72. Найти заменитель стали типа 07Х21Г7АН5 для оси, работающей при температуре до “минус” Т, 0С, где нет требований по свариваемости и стойкости в агрессивных средах. Деталь толщиной D, мм, после упрочняющей объемной термической обработки должна иметь твердость HВ, предел текучести sт и временное сопротивление sв.
|
Запрос2 |
||||||
|
Марка |
Tсевера, оС |
D1 |
HBT |
σт, МПА |
σв, МПА |
стоимость |
|
40Х |
60 |
25 |
286 |
785 |
980 |
120 |
|
Свойства после ТО |
||||||
|
Марка |
δудл% |
D1 |
D2 |
стоимость |
HBO |
HBT |
|
40Х |
5 |
100 |
100 |
720 |
179 |
207 |
|
Режимы термической обработки сталей |
||||
|
Марка |
Tзакалки, оС |
охлаждение |
Tотпуска, оС |
охлаждение |
|
40Х |
860 |
масло |
500 |
Вода, масло |
|
Тексты по сталям |
||
|
40Х |
Применение |
Материаловедческое описание |
|
Оси, валы, шестерни, пальцы, втулки, шатуны, шатунные болты и гайки, фланцы, рычаги, пиноли, шпиндели, оправки , впускные клапаны, червячные валы , рейки, муфты, кривошипы, полуоси, фрикционные диски, штоки, роторы турбокомпрессоров, коленчатые валы, турбинные диски, соеденительные муфты - в турбостроении; высокопрочные трубы - в нефтеобрабатывающем машиностроении; баллоны большой емкости, работающие под давлением до 400 атм (сталь 38ХА). В автомобилях: валы и шестерни коробок передач легковых и грузовых автомашин, балки передней оси, поворотной цапфы, рычаги рулевого управления, крестовины и оси сателлитов, коромысла, болты коренных и шатунных подшипников двигателей. После улучшения или улучшения и поверхностной закалки ТВЧ. |
ГОСТ 4543-71. Хромистая улучшаемая сталь повышенной прочности и вязкости (с микродобавками бора и меди). ТО - нормализация, улучшение, Т.В.Ч., цианирование, азотирование. Для различных нагруженных деталей, работающих при средних и высоких удельных давлениях и скоростях при отсутствии ударных нагрузок. Заменяющие стали 45Х и 50Х и 40ХФА. Трудносвариваемая. РДС и ЭШС (необходим подогрев и ТО), КТС необходима ТО. Шлифуемость при HRC 47 - 55 - удовлетворительная. Умеренная устойчивость к перегреву. Ударная вязкость при температуре минус 40 С = 107 Дж/см2. Сталь - остродефицитная. Начало мартенситного превращения 330 - 350 С. |
|
Wc=((σT+σK)/2)*Enpед
σK=σB*( 1+d)
σK= 980*(1+5)=5880
Епред=ln(1/(1-ф))=ln(1+d)
Епред=ln(1+5)=1,7
Wc=((785+5880)/2)*1,7=5665,25
σв/σт=980/785=1,2
1,2 - сталь ведёт себя двояко.
Задача 5. Палец поршня пневмокомпрессора толщиной 10 мм после упрочняющей объемной и поверхностной термической обработки должен иметь высокую износостойкость и твердость не ниже HRC, предел текучести sт, временное сопротивление sв, ударную вязкость не менее KCU и относительное удлинение d. Назначить марку и вид поверхностной обработки для детали, параметры операции термического упрочнения.
|
Запрос2 |
|||||||
|
Марка |
D1 |
σтМПА |
σв,МПА |
δудл% |
KCU |
HBT |
стоимость |
|
35Х |
15 |
735 |
910 |
11 |
69 |
229 |
120 |
|
Свойства после ТО |
|||||||||||
|
Марка |
σтМПА |
σв,МПА |
δудл% |
δсуж% |
KCU |
D1 |
D2 |
стоимость |
σв при кручение |
HBO |
HBT |
|
35Х |
735 |
910 |
11 |
45 |
69 |
15 |
25 |
120 |
370 |
197 |
229 |
|
Режимы термической обработки сталей |
|||
|
Марка |
Среда |
Среда |
охлаждение |
|
35Х |
отжиг |
отпуск |
Под выдавлив. |
|
Тексты по сталям |
||
|
35Х |
Применение |
Материаловедческое описание |
|
Для различных нагруженных деталей, работающих при средних и высоких удельных давлениях и скоростях при отсутствии ударных нагрузок. Оси, валы, шестерни, пальцы, втулки, болты, оправки. В автомобилях: валы и шестерни коробок передач легковых и грузовых автомашин, балки передней оси, поворотной цапфы, рычаги рулевого управления, крестовины и оси сателлитов, коромысла, болты коренных и шатунных подшипников двигателей. После улучшения или улучшения и поверхностной закалки ТВЧ. |
ГОСТ 4543-71. Хромистая улучшаемая сталь повышенной прочности и вязкости (с микродобавками бора и циркония). ТО - нормализация, улучшение, Т.В.Ч., цианирование |
|
Wc=((σT+σK)/2)*Enpед
σK=σB*( 1+d)
σK= 910*(1+11)=10920
Епред=ln(1/(1-ф))=ln(1+d)
Епред=ln(1+11)=2,4
Wc=((735+10920)/2)*2,4=13986
σв/σт=910/735=1,23
1,2<1,23<1,4 - сталь
ведёт себя двояко.
Задача 6. Предприятие заменяет материал стальной шестерни, изготавливаемой в массовом производстве, толщиной D. мм, Поверхность шестерни по зубьям и с одного из торцов ступицы после упрочняющей объемной и поверхностной термической обработки должна иметь высокую износостойкость и твердость не ниже HRC, предел текучести sт, временное сопротивление sв, ударную вязкость не менее KCU, предел выносливости симметричного цикла нагружения s-1. По требованиям технологического процесса коэффициенты обрабатываемости резанием должны быть: твердым сплавом - KVT и быстрорежущей сталью - KVB. Назначить марку стали и вид поверхностной обработки для шестерни, параметры операции термического упрочнения.
|
Запрос2 |
|||||||||
|
Марка |
σв,МПА |
σтМПА |
KCU |
D1 |
σв при кручение |
KVT |
KVB |
HBT |
стоимость |
|
35 |
680 |
380 |
25 |
16 |
402 |
110 |
105 |
380 |
105 |
|
Свойства после ТО |
||||||||||
|
Марка |
σтМПА |
σв,МПА |
δудл% |
δсуж% |
KCU |
D1 |
D2 |
стоимость |
σв при кручение |
HBT |
|
35 |
380 |
680 |
19 |
38 |
25 |
16 |
25 |
105 |
402 |
380 |
|
Режимы термической обработки сталей |
||||
|
Марка |
Tзакалки, оС |
охлаждение |
Tотпуска, оС |
охлаждение |
|
35 |
680 |
Вода, масло |
575 |
воздух |
|
Тексты по сталям |
||
|
35 |
Применение |
Материаловедческое описание |
|
После нормализации - разнообразные детали невысокой прочности, испытывающие небольшие напряжению, не требующие ТО: длинномерные ходовые винты передач скольжения, столы, траверсы, цилиндры, плунжеры, колонки. После закалки и среднего отпуска - детали небольшой толщины, в том числе получаемые методом холодного пластического деформирования, требующие общего незначительного упрочнения материала: пробки, шайбы, гайки, винты, упоры, штифты, болты, шпильки и др. После ТВЧ - детали, получаемые методами холодного пластического деформирования и сварки при требовании повышенной износостойкости: валики, кольца, оси, звездочки, рычаги, а также цилиндры, коленчатые валы, шпиндели, диски и др. В автомобильной промышленности: карданные фланцы и вилки, шестерни коленчатого вала, шестерни масляного насоса, корпуса гидроцилиндров опрокидывающих устройств автосамосвалов, выдвижные гильзы гидроподъемников, буксирные крюки, вилки переключения передач, шпильки колес, шестигранные болты. |
Среднеуглеродистая упрочняемая сталь пониженной прочности. ГОСТ 1050-88. Применяется после объемной закалки с низким или средним отпуском или поверхностная закалка с индукционным нагревом. Заменяющие стали: 40, 45, 35-пв. Умеренная склонность к деформационному старению. Умеренная устойчивость против перегрева. Повышенная склонность к образованию трещин при закалке. Шлифуемость при твердости HRCэ 41 - удовлетворительная. Свариваемость - ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой. Рекомендуется подогрев и последующая ТО. КТС - без ограничений. Сталь может содержать до 0.3 % Cu. Ударная вязкость (KCV) после нормализации при температуре минус 50 С = 14 Дж/см2. Начало мартенситного превращения 360 С. |
|
Wc=((σT+σK)/2)*Enpед
σK=σB*( 1+d)
σK= 680*(1+19)=13600
Епред=ln(1/(1-ф))=ln(1+d)
Епред=ln(1+19)=3
Wc=((380+13600)/2)*3=20970
σв/σт=680/380=1,7
1,7>1,4 – сталь упрочняется при циклических нагрузках.
Задача 7. Предприятие с целью повышения износостойкости поверхности стального изделия считает необходимым использовать незагруженное программой выпуска изделий цементационное оборудование. Необходимо выбрать марку цементуемой стали, толщиной D. Поверхность после упрочняющей объемной и поверхностной термической обработки должна иметь высокую износостойкость и твердость не ниже HRC, временное сопротивление sв, ударную вязкость не менее KCU, относительное удлинение d. Назначить марку и вид поверхностной обработки для детали, параметры операции термического упрочнения.
|
Запрос2 |
||||||
|
Марка |
σв, МПА |
δудл% |
KCU |
D1 |
HBT |
стоимость |
|
35ЛК25 |
600 |
36 |
98 |
200 |
170 |
115 |
|
Свойства после ТО |
|||||||||
|
Марка |
σт, МПА |
σв, МПА |
δудл% |
δсуж% |
KCU |
D1 |
D2 |
стоимость |
σв при кручение |
|
35ЛК25 |
275 |
491 |
15 |
25 |
34,3 |
16 |
25 |
115 |
216 |
|
Режимы термической обработки сталей |
||||
|
Марка |
Tзакалки, оС |
Среда |
Tотпуска, оС |
охлаждение |
|
35ЛК25 |
870 |
нормализация |
600 |
630 |
|
Тексты по сталям |
||
|
35ЛК25 |
Применение |
Материаловедческое описание |
|
ГОСТ 977-88. ОТЛИВКИ СТАЛЬНЫЕ. Общие технические условия. Корпуса и обоймы турбомашин, станины прокатных станов, бабы паровых молотов, детали турбобура, задвижки, диафрагмы, вилки, кронштейны и другие детали, работающие под действием средних статических и динамических нагрузок. |
Сталь применяют в улучшенном состоянии и после поверхностного упрочнения ТВЧ.Среднеуглеродистая литейная сталь пониженной прочности. ГОСТ 977-75. Заменяющие стали: 40Л и 45Л. Применяется после нормализации или нормализации и высокого отпуска, улучшения и ТВЧ . При температуре испытания минус 40 С ударная вязкость после нормализации составляет 50 Дж/см2. Прокаливаемость - низкая. Свариваемость - ограниченная. Способы сварки: РДС, АДС под газовой защитой, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термическая обработка. Литейные свойства: температура начала затвердевания - 1480-1490 С, литейная усадка - 2,2 - 2,3 %, жидкотекучесть Кжт=1.0, склонность к образованию усадочной раковины Кур=1.2, показатель трещиностойкости Ктс=0.8. Сталь легирована Cu до 0.30%. |
|
Wc=((σT+σK)/2)*Enpед
σK=σB*( 1+d)
σK= 491*(1+15)=7856
Епред=ln(1/(1-ф))=ln(1+d)
Епред=ln(1+15)=2,3
Wc=((275+7856)/2)*2,3=9350,65
σв/σт=491/275=1,8
1,8>1,4 – сталь упрочняется
при циклических нагрузках.
Задача 8. Используя обработку по полям примечаний базы данных СТАЛЬ, определите следующие признаки стали или сталей: стали идущие на изготовление рессор.
38ХА, 40X, 15Г, 20Г, 25Г и т.д.
Задача 9. Предприятие планирует изготавливать стальные пламенные горелки промышленного газового оборудования толщиной D, мм, работающие при температурах нагрева вплоть до температуры Т 0С . Главным технологическим требованием к стали является обрабатываемость резанием. Коэффициенты обрабатываемости резанием должны быть: твердым сплавом - KVT и быстрорежущей сталью - KVB. Рекомендовать марку стали для изделия.
|
Запрос2 |
|||||
|
Марка |
T, оС |
KVT |
KVB |
D1 |
стоимость |
|
35Х2ГЮФ |
520 |
75 |
55 |
100 |
145 |
|
Свойства после ТО |
||||||||||
|
Марка |
σт, МПА |
σв, МПА |
δудл% |
δсуж% |
KCU |
D1 |
D2 |
стоимость |
HBO |
HBT |
|
35Х2ГЮФ |
735 |
880 |
15 |
55 |
120 |
100 |
120 |
145 |
229 |
255 |
|
Режимы термической обработки сталей |
||||
|
Марка |
Tзакалки, оС |
охлаждение |
Tотпуска, оС |
охлаждение |
|
35Х2ГЮФ |
900 |
масло |
670 |
вода, масло |
|
Тексты по сталям |
||
|
35Х2ГЮФ |
Применение |
Материаловедческое описание |
|
Шестерни, ролики, валики, копиры, плунжеры, направляющие втулки, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания, рессоры, иглы форсунок, тарелки букс, стаканы, распылители, распределительные валики, шпиндели, валы, штоки клапанов паровых турбин и др. детали, работающие при температурах до 450 С. Детали сложной конфигурации и тонкостенные с большим отношением длины к диаметру, детали, к которым предъявлены требования очень высокой твердости, износостойкости, повышенного предела усталости и минимальной деформации при термической обработке. |
ГОСТ 4543-71. Азотируемая хромоалюминиевая сталь (дополнительно легированная молибденом или вольфрамом и ванадием) с повышенной прочностью и вязкостью сердцевины применяется для изготовления деталей, к которым предъявляются требования очень высокой поверхностной твердости и износоустойчивости, повышенного предела усталости и малой деформации при термической обработке. Наиболее ответственные прецизионные детали, которые должны обладать высокой задиро - и износостойкостью при достаточной прочности сердцевины: шпиндели, преимущественно работающие в подшипниках скольжения (жидкостного трения) и в стальных закаленных втулках; накладные направляющие скольжения, плунжеры, гильзы, штоки, шарниры, детали плунжерных пар и т.п. Заменяющие стали: 35Х2ГЮФ; 20Х3МВФ. Длительный нагрев при азотировании приводит к снижению ударной вязкости сердцевины. Для сварных конструкций не применяется. Повышенная прокаливаемость. Повышенная склонность к обезуглероживанию. Теплоустойчива до 520 С. Шлифуемость - удовлетворительная, после азотирования - хорошая. Коррозионная стойкость в азотированном состоянии - повышенная (в обычных атмосферных условиях, в воде и водяных парах). Сталь остродефицитная. Ударная вязкость (KCV) после закалки и высокого отпуска при температуре минус 500 С = 98 Дж/см2. Начало мартенситного превращения 330 С. |
|
Wc=((σT+σK)/2)*Enpед
σK=σB*( 1+d)
σK= 880*(1+15)=14080
Епред=ln(1/(1-ф))=ln(1+d)
Епред=ln(1+15)=2,3
Wc=((735+14080)/2)*2,3=17037,25
σв/σт=880/735=1,1
1,1<1,2
– сталь разупрочняется при циклических нагрузках
Задача 10. Цех изготавливает ось диаметром D, мм, которую затем сваркой соединяют с массивным стальным диском. Необходимо выбрать марку стали, характеризующуюся неограниченной свариваемостью, то есть по условиям технологического процесса сборка узла должна допускать любые виды сварки. Сталь оси должна иметь временное сопротивление sв, предел текучести sт, ударную вязкость не менее KCU, относительное удлинение d.
|
Запрос2 |
||||||
|
Марка |
σт, МПА |
σв, МПА |
δудл% |
KCU |
D1 |
стоимость |
|
15ХГH2ТА |
735 |
930 |
11 |
98 |
15 |
135 |
|
Свойства после ТО |
||||||||
|
Марка |
σт, МПА |
σв, МПА |
δудл% |
δсуж% |
KCU |
D1 |
D2 |
стоимость |
|
15ХГH2ТА |
735 |
930 |
11 |
55 |
98 |
90 |
110 |
135 |
|
Режимы термической обработки сталей |
||||||
|
Марка |
T,1закалки, оС |
охлаждение |
T,2закалки, оС |
охлаждение |
Tотпуска, оС |
охлаждение |
|
15ХГH2ТА |
960 |
воздух |
840 |
масло |
180 |
Масло, воздух |
|
Тексты по сталям |
||
|
15ХГH2ТА |
Применение |
Материаловедческое описание |
|
В автомобильной промышленности: после цементации или цианирования, закалки и низкого отпуска - валы и шестерни коробок передач, ось шестерни заднего хода, крестовины карданного шарнира и дифференциала, шестерни полуоси и сателлиты, конические шестерни заднего моста. |
ГОСТ 4543-71. Хромоникелемарганцевая сталь (с добавкой бора) повышенной прочности, вязкости и прокаливаемости. ТО - двойная или одинарная закалка и низкий отпуск. Для изготовления небольших особоответственных тяжелонагруженных деталей, от которых требуются высокая поверхностная твердость, повышенная прочность и вязкость сердцевины. Является заменителем хромоникелевой стали с содержанием никеля 3 - 4%. |
|
Wc=((σT+σK)/2)*Enpед
σK=σB*( 1+d)
σK= 930*(1+11)=11160
Епред=ln(1/(1-ф))=ln(1+d)
Епред=ln(1+11)=2,5
Wc=((735+11160)/2)*2,5=14868,75
σв/σт=930/735=1,26
1,2<1,26<1,4 - сталь
ведёт себя двояко.
Задача 11. Завод изготавливает шестигранные болты общемашиностроительного назначения по ГОСТ1759.0 -87 и ГОСТ 1759.4-87. Крепежные детали работают в условиях износа, статических, динамических и циклических нагрузок. Они могут получать остаточную пластическую деформацию, работать в условиях повышенной температуры и подвергаться воздействию агрессивных сред, испытывать деформации среза. Сталь должна иметь условный предел текучести sт и временное сопротивление s в не ниже, чем указано в таблице. Подобрать марку стали, рекомендовать режимы термической обработки и указать свойства готовых изделий. Выбор марки стали осуществить только среди сталей, применяемых для изготовления крепежных изделий, т.е. указать в поле “Применение” - болт. Если изготовление болтов регламентируется другим ГОСТом, указать каким.
|
Запрос2 |
||||||||
|
Марка |
Tсевера, оС |
σв, МПА |
δудл% |
KCU |
σт, МПА |
HBT |
TEK |
стоимость |
|
40Х-ПВ |
20 |
980 |
12 |
69 |
785 |
495 |
50 |
120 |
|
Свойства после ТО |
|||||||||
|
Марка |
σт, МПА |
σв, МПА |
δудл% |
δсуж% |
KCU |
D1 |
D2 |
стоимость |
HBT |
|
40Х-ПВ |
785 |
980 |
12 |
54 |
69 |
30 |
45 |
120 |
495 |
|
Режимы термической обработки сталей |
||||
|
Марка |
Tзакалки, оС |
охлаждение |
Tотпуска, оС |
охлаждение |
|
40Х-ПВ |
860 |
масло |
500 |
вода, масло |
|
Тексты по сталям |
||
|
40Х-ПВ |
Применение |
Материаловедческое описание |
|
Сталь с особыми свойствами. Детали, получаемые методом холодного пластического деформирования, в том числе холодной высадкой: винты, болты, шпильки, гайки, штифты. Детали, к которым предъявляются требования повышенной эксплуатационной надежности, в том числе в условиях Севера. |
Хромистая сталь повышенной пластичности. ТУ 14-1-4153-87. ТУ 14-1-4290-87. ТУ 14-1-3750-85. Заменяющие стали : 45Х-ПВ, 40Х. Применяется после улучшения, ТВЧ и низкого отпуска, азотирования с предварительным улучшением, объемной закалки с низким отпуском. Свариваемость - трудносвариваемая. Способы сварки: РДС, ЭШС (необходим подогрев и последующая ТО). Сталь содержит не более: 0,003% Sb, 0,005% Sn, 0,003% Pb, 0,004% Zn, 0,001% Bi, 0,25% Cu. В сравнении со сталью 40Х обладает на 50% более высокой надежностью по ударной вязкости и на 20-40% более высокой долговечностью по выносливости. По требованию потребителя в сталь вводится силикальций из расчета введения 0.03-0.06% кальция на жидкий металл, что способствует улучшению обрабатываемости резанием. |
|
Wc=((σT+σK)/2)*Enpед
σK=σB*( 1+d)
σK= 980*(1+12)=12740
Епред=ln(1/(1-ф))=ln(1+d)
Епред=ln(1+12)=2,5
Wc=((785+12740)/2)*2,5=16906,25
σв/σт=980/785=1,24
1,2<1,24<1,4 - сталь ведёт себя двояко.
Задача 12. Завод изготавливает втулки с буртом общемашиностроительного назначения. Детали не работают в условиях износа, статических, динамических и циклических нагрузок. Сталь должна иметь условный предел текучести sт, временное сопротивление sв и ударную вязкость KCU не ниже, чем указано в таблице. Подобрать марку порошковой стали, рекомендовать режимы термической обработки и указать свойства готовых изделий. Выбор марки стали осуществить только среди сталей, применяемых для изготовления изделий методом прессования и спекания металлических порошков. Указание - маркировка таких сталей начинается с букв “СП”.
|
Запрос2 |
||||
|
Марка |
σт, МПА |
σв, МПА |
KCU |
стоимость |
|
35ХГСЛ КТ60 |
589 |
785 |
39,2 |
105 |
|
Свойства после ТО |
||||||||
|
Марка |
σт, МПА |
σв, МПА |
δудл% |
δсуж% |
KCU |
D1 |
D2 |
стоимость |
|
35ХГСЛ КТ60 |
589 |
785 |
10 |
20 |
39,2 |
20 |
30 |
105 |
|
Режимы термической обработки сталей |
||||
|
Марка |
Tзакалки, оС |
Среда закалки |
Tотпуска, оС |
Среда отпуска |
|
35ХГСЛ КТ60 |
875 |
закалка |
630 |
670 |
|
Тексты по сталям |
||
|
35ХГСЛ КТ60 |
Применение |
Материаловедческое описание |
|
ГОСТ 977-88. ОТЛИВКИ СТАЛЬНЫЕ. Общие технические условия. Шестерни, подушки, рычаги, толкатели, оси, валы, муфты и другие детали, подвергающиеся износу и ударным нагрузкам. Сталь нетехнологична для деталей сложной конфигурации, склонна к образованию трещин и поводке при отливке и термообработке, поэтому необходимо тщательно соблюдать установленный режим охлаждения в опоках. отрезать прибыли в горячем состоянии или на отожженных отливках. Способ сварки РДС. |
||
Wc=((σT+σK)/2)*Enpед
σK=σB*( 1+d)
σK= 785*(1+10)=8635
Епред=ln(1/(1-ф))=ln(1+d)
Епред=ln(1+10)=2,4
Wc=((589+8635)/2)*2,4=11068,8
σв/σт=785/589=1,3
1,2<1,1,3<1,4 - сталь ведёт себя двояко.
Задача 13. Завод изготавливает детали буртом общемашиностроительного назначения из стали марки, указанной в таблице. Используя выбор по химическому составу, необходимо найти стали заменители. Учитывать, что хром определяет прокаливаемость, углерод – твердость и прочность, никель – ударную вязкость, цирконий, титан, ванадий – измельчители зерна сталей. При работе необходимо задавать более широкий интервал химического содержания элементов, чем указано у заменяемой стали из таблицы.
|
Химический состав стали |
||||||||
|
Марка |
C |
C2 |
SI |
Si2 |
MN |
MN2 |
CR |
CR2 |
|
6ХС |
60 |
70 |
60 |
100 |
15 |
40 |
100 |
130 |
|
Запрос2 |
|||||
|
Марка |
C |
SI |
CR |
MN |
стоимость |
|
8Х4В2МФС2 |
80 |
170 |
455 |
20 |
300 |
|
Свойства после ТО |
|||||
|
Марка |
D1 |
D2 |
стоимость |
HBO |
HBT |
|
8Х4В2МФС2 |
100 |
150 |
300 |
255 |
627 |
|
Режимы термической обработки сталей |
||
|
Марка |
Tзакалки, оС |
Среда закалки |
|
8Х4В2МФС2 |
1060 |
масло |
|
Тексты по сталям |
||
|
8Х4В2МФС2 |
Применение |
Материаловедческое описание |
|
Матрицы и пуансоны штампов холодного объемного деформирования, испытывающие в процессе эксплуатации давление до 2300 МПа, резьбонакатные ролики. |
ГОСТ 5950 - 73. Прутки и полосы из инструментальной легированной стали. Настоящий стандарт распространяется на горячекатанные, кованные, калиброванные прутки и полосы, сталь со специальной отделкой поверхности из легированной инструментальной стали. |
|
(zip - application/zip)
Статистика файлового архива
