5 Используя диаграмму состояния железо-карбид железа и кривую изменения твердости в зависимости от температуры отпуска

5.Используя диаграмму состояния железо-карбид железа и кривую изменения твердости в зависимости от температуры отпуска, назначьте для углеродистой стали 40 температуру закалки и температуру отпуска, необходимые для обеспечения твердости 400 НВ. Опишите превращения на всех этапах термической обработки и получаемую структуру.
Для закалки доэвтектоидную сталь нагревают до температуры выше критической (Ас3), выдерживают и затем охлаждают со скоростью, превышающей критическую. Температура точки Ас3 для стали 40 составляет 790°С, а Ас1 – 730°С. Доэвтектоидная сталь в области температур критической точки Ас1 состоит из зерен перлита и феррита. В точке Ас1 происходит превращение перлита в мелкозернистый аустенит. При дальнейшем нагреве от точки Ас1 до Ас3 избыточный феррит растворяется в аустените и при достижении Ас3 (линия GS) превращения заканчиваются. Закалка доэвтектоидных сталей происходит при температуре на 30-50°С выше Ас3. То есть температура нагрева стали под закалку равна 820-840°С. Структура стали 40 при температуре нагрева под закалку представляет собой аустенит, а после охлаждения со скоростью выше критической – мартенсит.Твердость закаленной стали меняется в зависимости от температуры отпуска. Так, при 600°С твердость НВ не более 200 ед., при 400°С – не более 280 ед., а при 200°С – не более 450 ед. Таким образом, для получения твердости 400 НВ закаленную сталь необходимо подвергнуть низкому отпуску при температуре 180-200°С. Низкий отпуск, незначительно снижая твердость поверхностно-закаленного изделия, существенно повышает сопротивление стали хрупкому разрушению. Структура стали после низкого отпуска на глубину прокаливания – мартенсит отпуска. В результате термической обработки твердость изделия на глубину прокаливания составит 400 НВ.
6.В машиностроении используется сталь ШХ15. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки и приведите его обоснование. Опишите структуру и свойства стали после термической обработки.
Сталь ШХ15 относится к шарикоподшибниковым сталям.

Эта сталь подвергается воздействию нагрузок переменного характера.Основные требования высокая прочность и износостойкость , высокий предел выносливости , отсутствие концентратов напряжений, неметалических вклчений.
Сталь с концентрацией углерода от 0,95 до 1,15 % и при обязательном присутствии хрома 0,6…1,5 %.
Это высококачественная износостойкая сталь, способная сопротивляться большим контактным нагрузкам. Повышенная концентрация углерода обеспечивает подшипниковым сталям высокую твердость и износостойкость, а наличие хрома увеличивает глубину прокаливания. В системе маркировки конструкционных легированных сталей подшипниковые стали составляют исключение: маркировка начинается с буквы «Ш», а цифра, стоящая после «Х», указывает на концентрацию хрома в десятых долях процента. Например, ШХ6, ШХ15СГ. Чем выше концентрация хрома, тем крупнее можно изготавливать подшипники. К недостаткам подшипниковых сталей следует отнести пониженную обрабатываемость резанием.
Это стали, идущие для изготовления любых подшипников качения: шариковых, роликовых и игольчатых. Они, прежде всего, должны обладать высокой сопротивляемостью контактной усталости, высокой износостойкостью и твёрдостью. Кроме этого, подшипниковые стали должны легко закаливаться (обладать низкой критической скоростью закалки). Исходя из этих требований, к сталям этой группы следует отнести заэвтектоидные стали, легированные хромом.
К этим сталям предъявляют и ряд требований, связанных с их металлургическим производством, касающихся в первую очередь количества неметаллических включений.
Для получения высоких прочностных и эксплуатационных характеристик подшипниковые стали подвергают закалке в масле и отпуску при температуре 150-200 °С. Назначая режимы закалки, следует помнить, что эвтектоидная точка у сталей типа «ШХ» смещена несколько влево. Например, для стали марки ШХ15 она соответствует концентрации углерода, равной 0,7 %. Типовые режимы термообработки сталей типа «ШХ» представлены в таблице.

После закалки и последующего низкого отпуска твердость подшипниковых сталей должна быть не ниже HRC 62. В качестве примера показана микроструктура стали ШХ15 после закалки с температуры 830 °С и отпуска при температуре 160 °С в течение 2 ч. Это отпущенный мелкоигольчатый мартенсит и равномерно распределенные избыточные карбиды.
Для изготовления колец шарико- и роликоподшипников со стенками толщиной до 15-20 мм рекомендуется сталь ШХ15, т.к. она обладает большей твердостью, большей износостойкостью.
7. Для изготовления ряда деталей самолета выбран сплав Д16. Укажите состав и характеристики механических свойств сплава после термической обработки. Опешите способ упрочнения этого сплава и объясните природу упрочнения.
Сплав Д16 — s 0.2 =400МПа, s в =540МПа, d=11%.
Сплавы Д16. В конструкциях средней и повышенной прочности, Требующих повышенной долговечности при переменных нагрузках; в строительных конструкциях, не требующих высокой коррозионной стойкости, для изготовления ферм, а также для различных высоконагружаемых деталей и элементов-конструкций, за исключением штамповок и поковок. Ставится в конструкциях, работающих при температуре до 250° С.
Сплав Д16 — наиболее распространенный сплав. Относится к системе А l — Cu — Mg — Mn . Он интенсивно упрочняется термической обработкой. Сплав хорошо деформируется в горячем и холодном состоянии. Горячая деформация возможна в широком интервале температур от 350 0 до 450 ° C. Деформации при комнатной температуре сплав может подвергаться как в отожженном, так и в закаленном состоянии. Механические свойства полуфабрикатов после закалки и естественного старения в значительной мере зависят от условий предварительной обработки. Сплав Д16 удовлетворительно сваривается.
Сплав Д16 обладает более высокими пластическими характеристиками и жаропрочностью. При сварке термически упрочняемых сплавов сварной шов и околошовная зона значительно ослабляются, отчего снижается коррозионная стойкость. Поэтому сплавы этой группы относятся к несвариваемым. Сборку конструкций из этих сплавов осуществляют при помощи заклепочных и реже — болтовых соединений. Для производства профилей, применяемых при изготовлении тяжелонагруженных конструкций используют сплав Д16.
Сплав Д16 в качестве ковочного не используют, но выпускают в широком ассортименте в виде прессованных и катаных изделий.
Д16 изготавливают детали растянутой зоны крыльев и обшивку фюзеляжей, для обшивки гермокабин.
Обшивку самолетов производят из сплавов Д16, Д19 искусственно состаренных для увеличения коррозионной стойкости.
Упрочнение дуралюминов Д16 при термической обработке достигается в результате образования зон Гинье-Перстона сложного состава или упрочняющих фаз θ (CuAl2) S(Al2CuMg). Именно поэтому медь и магний в дуралюминах является главными легирующими компонентами, определяющими природу сплава.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

4 + девятнадцать =

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock detector