матеріалу вибирають таким чином: на 1мм поперечного перерізу деталі - 45-75 сек в електропечах і 15-25 сек в соляній ванні (це щоб прогріти деталь) + 15..20% від тривалості прогріву деталі. Обраний режим нагріву повинен забезпечити повне перетворення вихідною феррито-перлітною структури в аустеніт. Подальше охолодження матеріалу зробимо в маслі, щоб забезпечити швидкість охолодження більше, ніж vкр (найменша швидкість охолодження, при якій аустеніт перетворюється в мартенсит, тобто в структуру загартованої сталі). При швидкостях охолодження менше vкр в вуглецевої сталі протікає тільки дифузійні процеси розпаду аустеніту з утворенням ферито-перлітною структури різного ступеня дисперсності (перліт, сорбіт, тростит). При високих швидкостях охолодження (вище vкр) дифузійний розпад аустеніту пригнічується - аустеніт зазнає тільки мартенситне перетворення. Мартенсит являє собою пересичений твердий розчин впровадження вуглецю в Fea. Як правило, при загартуванню не весь аустеніт перетворюється в мартенсит, і структура загартованої сталі являє собою мартенсит і залишковий аустеніт. (Рис.9)
Рисунок 9 - Діаграма ізотермічного розпаду аустеніту
Освіта в результаті загартування мартенситу призведе до великим залишковим напруженням, підвищенню твердості, міцності, однак різко зростає схильність матеріалу до крихкого руйнування, особливо при динамічних навантаженнях. У зв'язку з цим проводиться остаточна операція термічної обробки - високотемпературний відпустку, при якому знімаються залишкові напруги і забезпечуються необхідні механічні властивості матеріалу.
Відпустка полягає в нагріванні до температури нижче АС1, витримці при заданій температурі і наступному охолодженні з певною швидкістю. Режим відпустки Т=650 ° С протягом 1-6 годин залежно від габаритів виробу. Охолоджуюча середа - масло. Структура стали після високого відпустки - сорбіт відпустки (Рис.10). Високий відпустку слід найкраще співвідношення міцності і в'язкості. [11]
Малюнок 10 - Структура сорбіту відпустки
Для виготовлення валів 35мм, 50мм і 120мм, маючи межа міцності не нижче 75 МПа, може підійти стали 40ХФА.
Таблиця 8
Механічні властивості стали 40ХФА після термічної обробки
Перетин, мм? 0,2 (МПа)? в (МПа)? 5 (%)? % KCU (кДж/м2) 2573088010508850900940154569120710860123764
Таким чином, ці властивості забезпечують вимоги, формулювати в задачі.
Висновок
Як було зазначено вище, немає чітких єдиних принципів вибору марок сталей для виготовлення деталей машин, тобто важливу роль в цьому процесі відіграє суб'єктивний фактор.
Це значною мірою пов'язане ще й з тим, що викладені вище вимоги до матеріалу нерідко суперечливі. Так, наприклад, більш міцні стали менш технологічні, тобто важче піддаються обробці різанням, холодного об'ємного штампування, зварювання і т.д. Рішення зазвичай компромісно між зазначеними вимогами. Наприклад, в масовому машинобудуванні воліють спрощення технології і зниження трудомісткості виготовлення деталі деякої втрати властивостей. У спеціальних же галузях машинобудування, де проблема міцності (або питомої міцності) відіграє вирішальну роль, вибір стали і подальша технологія її термічної обробки повинні розглядатися тільки з умови досягнення максимальних експлуатаційних властивостей. При цьому не слід прагнути до надмірно високою довговічності даної деталі по відношенню до довговічності самої машини. Вибір матеріалу зазвичай здійснюється на підставі порівняльного аналізу 2 ... 3 марок сталей, з яких виготовляються аналогічні деталі інших моделей машин.
У багатьох деталей машин (валів, шестерень і т.д.) поверхню в процесі експлуатації піддається стирання і в той же час на них впливають динамічні (найчастіше ударні) навантаження. Для успішної роботи в таких умовах поверхню деталі повинна мати високу твердість, а серцевина бути в'язкою. Таке поєднання властивостей досягається правильним вибором марки стали і подальшим зміцненням її поверхневих шарів. Для виготовлення подібних деталей можна застосовувати різні групи сталей і способи їх поверхневого зміцнення.
вал деталь сталь термічний
Список використаної літератури
1. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Матеріалознавство: Навчальний посібник для вищ. навч. завідувачка. ? 6-е вид. перераб. і доп. ? М .: Металургія, 1989.
2. Термічна обробка в машинобудуванні: Довідник/Под ред. Ю.М. Лахтіна і А.Г. Рахштадта - М .: Машинобудування, 1980.
3. Лахтін Ю.М., Леонтьєва В.П. Матеріалознавство: Підручник для вищ. техн. навч. завіду...
