Обратная связь
|
ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАЛЕЙ 30Г2, 40Г2, 50Г2 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине «Теория и технология термической и химико-термической обработки»
БГТУ. 150204. 000 ПЗ
Выполнил студент гр. 12-МТМ
Бравицкая Л. С. ________________
«_____»______________2015 г
Руководитель
к.т.н., доц. Илюшкин Д. А. ________________
«_____»______________2015 г.
Брянск 2015
Аннотация
Проведен расчёт прокаливаемости сталей 30Г2, 40Г2, 50Г2 при образовании в ней мартенситной и полумартенситной зоны в зависимости от марки стали, охлаждающей среды, типа и размера детали.
Разработан технологический процесс термической обработки детали «Полуось правая» по ее чертежу. Подобрано нагревательное устройство для термической обработки детали.
Рассмотрены методы поверхностной закалки.
БГТУ. 150204. 000 ПЗ
БГТУ. 1502.004. 000. ПЗ
| Расчет режима
термической обработки детали «Полуось правая»
| Содержание
Введение. 4
1. ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАЛЕЙ 30Г2, 40Г2, 50Г2. 5
1.1. Сталь 30Г2. 5
1.2. Сталь 40Г2. 6
1.3. Сталь 50Г2. 8
2. РАСЧЕТ ПРОКАЛИВАЕМОСТИ СТАЛЕЙ.. 10
3. РАЗРАБОТКА РЕЖИМА ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ «ПОЛУОСЬ ПРАВАЯ». 20
3.1. Характеристика стали 35ХГСА.. 24
3.2. Термическая обработка детали. 26
3.2.1. Закалка в масле с высоким отпуском. 28
3.2.2. Закалка ТВЧ с низким отпуском. 33
4. ПОВЕРХНОСТНАЯ ЗАКАЛКА СТАЛИ.. 36
Заключение. 49
Список использованной литературы.. 50
Введение
Термической обработкой называется технологический процесс, состоящий из совокупности операций нагрева, выдержки и охлаждения изделий из металлов и сплавов, целью которого является изменение их структуры и свойств в заданном направлении.
Теория термической обработки рассматривает и объясняет изменения строения и свойств металлов и сплавов при тепловом воздействии, а также при тепловом воздействии в сочетании с химическим, деформационным, магнитным и другим воздействиями.
Термическая обработка является одним из наиболее распространенных в современной технике способов получения заданных свойств металлов и сплавов. Термическая обработка применяется либо в качестве промежуточной операции для улучшения обрабатываемости резанием, давлением и т.д., либо в качестве окончательной операции для придания металлу или сплаву такого комплекса механических, физических и химических свойств, который сможет обеспечить заданные эксплуатационные характеристики изделия. Чем выше ответственность изделия (конструкции), тем, как правило, в нем больше термически обработанных деталей.
Целью работы является разработка технологического процесса термической обработки детали «Полуось правая» по чертежу с необходимостью уравнения их физико-химических и эксплуатационных свойств.
БГТУ. 150204. 000 ПЗ
БГТУ. 1502.004. 000. ПЗ
БГТУ. 1502.001. 000. ПЗ
|
ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАЛЕЙ 30Г2, 40Г2, 50Г2
1.1. БГТУ. 150204. 000 ПЗ
БГТУ. 1502.004. 000. ПЗ
БГТУ. 1502.001. 000. ПЗ
| Сталь 30Г2
Сталь 30Г2 - конструкционная легированная сталь.
Химический состав стали представлен в таблице 1.
Таблица 1
Химический состав стали 30Г2 ГОСТ 4543-71
Содержание химических элементов, %
| C
| Si
| Mn
| Ni
| S
| P
| Cr
| Cu
| 0,26-0,35
| 0,17-0,37
| 1,4-1,8
| до 0,3
| до 0,035
| до 0,035
| до 0,3
| до 0,3
|
Сталь 30Г2 склонна к отпускной хрупкости и имеет малую флокеночувствительность.
Твердость стали 30Г2 после отжига (ГОСТ 4543-71): HB 10-1=207 Мпа.
Механические свойства приведены в таблице 2.
Таблица 2
Механические свойства стали 30Г2 при Т=20°С
Сортамент
| σВ, МПа
| σТ, МПа
| δ5, %
| Ψ, %
| KCU,
кДж/м2
| Термообработка
| Пруток с Ø25,
ГОСТ 4543-71
|
|
|
|
|
| Закалка 880°С, воздух
Отпуск 600°С, воздух
|
На рис. 1 приведена полоса прокаливаемости стали 30Г2 после закалки с 840°С.
Рис. 1. Полоса прокаливаемости стали 30Г2
1.2. Сталь БГТУ. 150204. 000 ПЗ
БГТУ. 1502.004. 000. ПЗ
БГТУ. 1502.001. 000. ПЗ
| 40Г2
Сталь 40Г2 - конструкционная легированная сталь.
Химический состав стали представлен в таблице 3.
Таблица 3
Химический состав стали 40Г2 ГОСТ 4543-71
Содержание химических элементов, %
| C
| Si
| Mn
| Ni
| S
| P
| Cr
| Cu
| 0,36-0,44
| 0,17-0,37
| 1,4-1,8
| до 0,3
| до 0,035
| до 0,035
| до 0,3
| до 0,3
|
Температура критических точек стали 40Г2 приведена в таблице 4.
Таблица 4
Температура критических точек стали 40Г2
Сталь 40Г2 трудносвариваема, склонна к отпускной хрупкости и чувствительна к флокенам.
Твердость стали 40Г2 после отжига (ГОСТ 4543-71): HB 10-1=217 Мпа.
Механические свойства приведены в таблице 5.
Таблица 5
Механические свойства стали 40Г2 при Т=20°С
Сортамент
| Размер, мм
| σВ, МПа
| σТ, МПа
| δ5, %
| Ψ, %
| KCU,
кДж/м2
| ТО
|
Пруток
|
Ø50
|
|
|
|
|
| Закалка 820°С, вода
Отпуск 600°С, вода
|
Пруток
|
Ø75
|
|
|
|
|
| Закалка 820°С, вода
Отпуск 600°С, вода
|
Пруток
|
Ø100
|
|
|
|
|
| Закалка 820°С, вода
Отпуск 600°С, вода
| Пруток, ГОСТ 4543-71
|
Ø25
|
|
|
|
|
|
Закалка и отпуск
|
На рис. 2 приведена полоса прокаливаемости стали 40Г2.
Рис. 2. Полоса прокаливаемости стали 40Г2 БГТУ. 150204. 000 ПЗ
БГТУ. 1502.004. 000. ПЗ
БГТУ. 1502.001. 000. ПЗ
|
Сталь 50Г2
Сталь 50Г2 - конструкционная легированная сталь.
Химический состав стали представлен в таблице 6.
Таблица 6
Химический состав стали 50Г2 ГОСТ 4543-71
Содержание химических элементов, %
| C
| Si
| Mn
| Ni
| S
| P
| Cr
| Cu
| 0,46-0,55
| 0,17-0,37
| 1,4-1,8
| до 0,3
| до 0,035
| до 0,035
| до 0,3
| до 0,3
|
Сталь 50Г2 не применяется для сварных конструкций, склонна к отпускной хрупкости и имеет малую флокеночувствительность.
Твердость стали 50Г2 после отжига (ГОСТ 4543-71): HB 10-1=229 Мпа. БГТУ. 150204. 000 ПЗ
БГТУ. 1502.004. 000. ПЗ
БГТУ. 1502.001. 000. ПЗ
|
Механические свойства приведены в таблице 7.
Таблица 7
Механические свойства стали 50Г2 при Т=20°С
Сортамент
| Размер, мм
| σВ, МПа
| σТ, МПа
| δ5, %
| Ψ, %
| KCU,
кДж/м2
| Термообработка
| Пруток, ГОСТ 4543-71
|
Ø25
|
|
|
|
|
|
Закалка и отпуск
| Поковка
| до 100
|
|
|
|
|
| Нормализация
| Поковка
| 100-300
|
|
|
|
|
| Нормализация
|
Температура критических точек стали 50Г2 приведена в таблице 8.
Таблица 8
Температура критических точек стали 50Г2
На рис. 3 приведена полоса прока БГТУ. 150204. 000 ПЗ
БГТУ. 1502.004. 000. ПЗ
БГТУ. 1502.001. 000. ПЗ
| ливаемости стали 50Г2.
Рис. 3. Полоса прокаливаемости стали 50Г2
На рис. 4 представлены микроструктуры данных сталей.
Рис. 4. Микроструктуры среднеуглеродистых
доэвтектоидных сталей: а) 30Г2; б) 40Г2; в) 50Г2.
2. БГТУ. 150204. 000 ПЗ
БГТУ. 1502.001. 000. ПЗ
| РАСЧЕТ ПРОКАЛИВАЕМОСТИ СТАЛЕЙ
Под прокаливаемостью понимают способность стали получить закаленный слой с мартенситной или трооститно-мартенситной структурой на определенную глубину.
Характеристикой прокаливаемости принято считать критический диаметр Dк, т.е. наибольший диаметр цилиндра из данной стали, который получит в результате закалки полумартенситную или мартенситную структуру в центре образца. Полумартенситная структура содержит 50 % мартенсита и 50 % троостита. В этом случае Dк обозначается D50. При содержании мартенсита 95% и 99,9 % Dк обозначают D95 и D99. Прокаливаемость стали определяют потому, что скорость охлаждения по сечению закаливаемой детали различна: она максимальна на поверхности, уменьшается в более глубоких от поверхности слоях и минимальна в центральной части детали.
Естественно, что твердость по сечению детали, не имеющей сквозную прокаливаемость, будет неодинаковой, например, для стали с 0,8%С может быть от HRC 65 на поверхности и до HRC 15 в центре.
После отпуска, когда можно выровнять твердость по сечению, ряд других свойств (особенно ан и σт) в непрокалившихся участках сечения оказываются заведомо сниженными. Схемы кривых изменения свойств по сечению у непрокалившегося образца (а) и образца со сквозной прокаливаемостью (б) после отпуска приведены на рис. 5.
Рис. 5. Схема изменения механических свойств по сечению после закалки и отпуска на одинаковую твердость: а – образец с неполной прокаливаемостью; б – полностью прокалившийся образец (прокалившаяся зона заштрихована)
|
Для машиностроительных детале БГТУ. 150204. 000 ПЗ
БГТУ. 1502.001. 000. ПЗ
| й ответственного назначения, работающих в жестких условиях нагружения (на разрыв и особенно на удар), а также для деталей типа пружин, рессор и подавляющего большинства инструментов требуется, чтобы после закалки структура по всему сечению состояла из 100% мартенсита, что обеспечит однородную структуру после отпуска. Для деталей машин, работающих при менее жестком нагружении (в основном на изгиб и кручение), в последнее время за характеристику прокаливаемости принимается 100% мартенсита на глубине 0,5 радиуса детали.
Прокаливаемость стали можно определить двумя способами.
|
|