0 мм. Вибрати сталь для виготовлення валів, обгрунтувати зроблений вибір, рекомендувати режим термічної обробки і вказати структуру в готовому валі.
Механічні властивості стали визначаються не тільки її складом, але залежать і від її будови (структури). Тому метою термічної обробки є отримання необхідної структури, що забезпечує необхідний комплекс властивостей сталі. [4] Розрізняють попередню і остаточну термічну обробки. Попередній термічній обробці піддають виливки, поковки, штамповки, сортовий прокат і інші напівфабрикати. Вона проводиться для зняття залишкових напруг, поліпшення оброблюваності різанням, виправлення крупнозернистою структури, підготовки структури стали до остаточної термічній обробці і т.п. Якщо попередня термічна обробка забезпечує необхідний рівень механічних властивостей, то остаточна термічна обробка може і не проводитись.
Проведемо порівняльний аналіз сталей 40, 40Х, 40ХФА. [10] Хімічний склад наведено в табл.1:
Хімічний склад сталей Таблиця 1
Марка сталіСодержаніе елементів, вага. % CSiMnNiSPCr400,37 - 0,450,17 - 0,370,5 - 0,8-не більше 0,04не більш 0,04не більш 0,2540X0,36 - 0,440,17- 0,370,5 - 0,81,0 - 1,4не більш 0,035не більш 0,0350,45 - 0,7540ХФА0,37 - 0,440,17 - 0,370,5 - 0,8до 0,3 0,035до 0,0350,8-1,1
Аналіз марки стали 40
Механічні властивості при Т=20oС Таблиця 2
СортаментРазмерНапр.sвsTd5yKCUТермообр.-мм-МПаМПа%%кДж/М2-Прокат, ГОСТ 1050-88до 805703351945Нормалізація
Твердість матеріалу: HB 10 - 1=187 МПа
Температура критичних точок Таблиця 3
Критична точка ° СAc1730Ac3890Ar3780Ar1690Mn340
Аналіз марки сталі 40Х: Таблиця 4
Механічні властивості сталі 40Х в залежності від сеченіяСеченіе, мм? 0,2 (МПа)? в (МПа)? 4 (%)? % KCU (кДж/м2) HBЗакалка 840-860 ° С, вода, масло. Відпустка 580-650 ° С, вода, воздух.101-200490655154559212-248201-300440635144054197-235301-500345590143849174-217
Твердість матеріалу: HB 10 - 1=217 МПа
Температура критичних точок Таблиця 5
Критична точка ° СAc1743Ac3815Ar3730Ar1693Mn325
Аналіз марки стали 40ХФА Таблиця 6
Механічні властивості стали 40ХФА залежно від сеченіяСеченіе, ммМесто вирізки зразка? 0,2 (МПа)? в (МПа)? 5 (%)? % KCU (кДж/м2) Загартування 850 ° С, вода. Відпустка 660 ° С, воздух.25Ц73088010508850Ц90094015456980Ц810890113339120Ц710860123764160Ц 1/2R610 710830 85015 +1646 4445 47200Ц 1/2R490 510710 80017 +1849 +4957 47240Ц 1/2R К490 570 700710 770 83018 19 1751 50 4971 54 61
Твердість матеріалу: HB 10 - 1=241 МПа
Температура критичних точок Таблиця 7
Критична точка ° СAc1760Ac3800Ar3725Ar1680Mn218
Сталь 40ХФА - доевтектоїдних, середньовуглецеву, низьколегована. Найкраще поєднання міцності і пластичності, що забезпечує хорошу роботу матеріалу при динамічних навантаженнях, сталь набуває після динамічної обробки, складається з гарту і подальшого високотемпературного відпустки. Такий вид термообробки називається поліпшенням і забезпечує у цій стали структуру сорбіту, що є носієм оптимальних експлуатаційних властивостей.
Отримання структури сорбіт для даної сталі можна досягти і просто відпалом її при тих же температурах, при яких матеріал нагрівається під загартування, з подальшому охолодженням на повітрі. Такий технологічний процес називається нормалізацією. Проте поліпшення цих сталей у відмінності від нормалізації забезпечує підвищений межа плинності в поєднанні з хорошою пластичністю і в'язкістю, високим опором розвитку тріщини, знижує порігхладноломкості.
. 1 Вибір режиму термічної обробки сталі
Для стали 40ХФА обрана термічна обробка (Рис.8), що складається з гарту з подальшим високим відпусткою. Температура і тривалість гарту: доевтектойдние стали нагрівають під загартування до температури на 30..50 ° С вище температури АС3. Для даної стали температура нагрівання під загартування становить 830..850 ° С. Вихідна структура стали фериту + перліт при нагріванні стали до температури гарту (вище А3) і витримки при цій температури перетворюється в аустеніт. Тривалість витримки при температурі аустенізації повинна забезпечити прогрів деталі по перетину і завершення фазових перетворень, але не більше. Інакше буде відбуватися небажаний ріст зерна, що в подальшому призведе до окрихчування матеріалу.
Рисунок 8 - Режим термічної обробки сталі 40ХФА
Виходячи зі сказаного, тривалість прогріву деталі з даного...
