Волгоград 2015

Министерство сельского хозяйства РФ

ФГБОУ ВО Волгоградский

Государственный аграрный университет

Самостоятельная работа по ТКМ №3

Вариант №1

Тема: «Проектирование процесса термической

обработки деталей коленчатый вал»

Выполнил: студент группы

Эл-11Бабаков А. Б.

Проверил: Костылева Л.В.

Волгоград 2015

Коленчатый вал. Поверхность НRC55…58 Сердцевина НВ 207…255

Сталь 45Г2

1)Сталь конструкционная малолегированная.

Состав: 0, 41-0.49% С; 0.17-0.037% Si; 1.4-1.8% Mn; до 0.3% Cr; до 0.035% S; до 0.035% P; до 0.3% Cu; до 0.3% Ni.

АС1= 711 АС3= 765 МN= 290

Марганец (Mn): Температура нормализации понижается, твердость и прочность повышается, прокаливаемость увеличивается, склонность к перегреву незначительно увеличивается, пластичность не снижается у малоуглеродистых сталей, снижается у высоко- и среднеуглеродистых сталей, нав прочность при высоких температурах мало влияет, склонность к отпускной хрупкости увеличивается.

2) Термическая обработка – технологический процесс, состоящий из нагрева до определенной температуры, выдержки и последующего охлаждения с заданной скоростью.

Моя марка стали будет подвергаться нормализации, так как она низколегированная.

Нормализацией называется нагрев доэвтектоидных сталей выше АС3, эвтектоидных выше АС3 на 30-50 С⁰ непродолжительная выдержка и последующее охлаждение на спокойном воздухе.

Т_н= 795-815⁰С

Время нагрева рассчитывается по формуле t(нагрева)= К* V/F

K- Суммарный физический фактор; V- Объём изделия; F- площадь поверхности изделия. К(на воздухе)=45мин*м; К(прод. сгорания)=40мин*м

Время нагрева 45*V/F

Время выдержки = 1 мин. * 1 мм. условной толщины = 1час

Охлаждающая среда – спокойный воздух.

Механические свойства.

σ _b– временное сопротивление разрыву; HB – твердость по Бринелю; KCV – ударная вязкость (характеристика надежности); δ – относительное удлинение; ψ - относительное сужение.

KCV=0, 4 МДж/м²σ _b= 720МПа δ = 15% ψ = 37%

НВ = 80+1, 2*α = 80 +1, 2 * 56, 25 = 147, 5МПа

Х_д= 0, 8*α /100 α =100*Х_д/0, 8 α = 100*0, 45/0, 8= 56, 25

До ТО (феррит+перлит) После ТО (феррит+перлит более дисперсная)

Феррит – представляет собой твердый раствор углерода в а -железе. Твердость феррита около НВ 80, содержание углерода измеряется от 0, 025% при 727^оС до 0, 006% при комнатной температуре.

Перлит – представляет собой мелко дисперсную смесь феррита и цементита. Твердость около НВ 200, содержание углерода постоянно и равно 0, 8%.

3) Закалка.

Закалка осуществляется путем нагрева детали до температуры на 30-50⁰С выше А_С3(для доэвтектоидных сталей) или А_С1 (для заэвтектоидных сталей), выдержки для завершения фазовых превращений и последующего охлаждения со скоростью выше критической.

Целью закалки является повышение твердости, износостойкости, прочности при достаточно высокой пластичности и вязкости.

Тз= 795-815⁰С

Время нагрева рассчитывается по формуле t(нагрева)= К* V/F

K- Суммарный физический фактор; V- Объём изделия; F- площадь поверхности изделия. К(на воздухе)=45мин*м; К(прод. сгорания)=40мин*м

Время нагрева 45*V/F

Охлаждающая среда –масло.

Время выдержки = 1 мин. * 1 мм. условной толщины.

Время вдержки 1 час

Структура

Мартенсит закалки – перенасыщенный твердый раствор углерода и других элементов в α -железе.

4) Отпуск.

Отпуск - это нагрев детали до температуры ниже А_с1, _{выдержка и последующее} охлаждение с заданной скоростью.

Высокотемпературный отпуск проводят при температуре 500 - 600⁰С. В результате такого отпуска получается структура сорбит отпуска, полностью снимаются все внутренние напряжения, значительно повышается ударная вязкость. Прочность и твёрдость снижаются но остаются достаточно высокими.

То= 795-815⁰С

Время нагрева рассчитывается по формуле t(нагрева)= К* V/F

K- Суммарный физический фактор; V- Объём изделия; F- площадь поверхности изделия. К(на воздухе)=45мин*м; К(прод. сгорания)=40мин*м

Время нагрева 45*V/F

Охлаждающая среда – Воздух.

Время вдержки 1, 5 час

.

Сорбит

5) Поверхностный слой детали можно эффективно нагревать токами высокой частоты (ТВЧ). Такая процедура придает металлу высокую механическую прочность на трение и истирание, поэтому закалка поверхности с помощью ТВЧ является, способом одним из самых эффективных и соответствующих требованиям современного массового производства, который придает металлу различные степени твердости с помощью термической обработки.

ТВЧ закалка происходит следующим образом: деталь, которую следует закалить, помещается в электромагнитное поле внутри медной трубки, которая согнута по форме необходимой детали, при этом индуктируются переменные токи высокой частоты, они (токи) оттесняются к поверхности детали изнутри возникшим переменным магнитным током. Так как индуктированные токи на поверхности нагреваемой детали имеют очень высокую плотность, то происходит быстрый нагрев поверхностного слоя. Стали после закалки имеют поверхностную твердость HRC 55—60.

С целью отпуска спрейер, подающий воду, отключается несколько раньше, и благодаря этому охлаждение происходит не полностью. В детали сохраняется теплота, которая обеспечивает нагрев закаленного слоя до температуры низкого отпуска.

Поверхностные слои нагреваемые до температуры выше А_с3+70...100⁰С закаливаются на мартенсит структуру, а сердцевина не подвергается нагреву и остаётся вс прежне структурой.

Ттвч= 830⁰С

Время нагрева 5 мин.

Охлаждающая среда –вода (спреер)

Время вдержки 10 мин.

Мартенсит структура.