Методика выполнения задания

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 МниМк, 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.

Наши рекомендации