9. Зарисуйте график термической обработки.
10. Опишите структуру после каждого процесса термической обработки.
Структура стали после закалки – мартенсит, остаточный аустенит и избыточные карбиды. Структура стали после отпуска – мартенсит отпуска и карбиды.
11. Запишите полученный ответ.
Рекомендуем сталь Р9М4К8. Режим термической обработки: закалка с 1230ºС, отпуск при 550÷560°С (3 раза
по 60 мин). Структура стали в готовом изделии – мартенсит отпуска и карбиды.
Задача по выбору конструкционных сталей в зависимости от прокаливаемости
1. Прочитайте условия задачи.
Заводу нужно изготовить вал центробежного насоса диаметром 70 мм. Сталь должна иметь предел текучести не ниже 750 МПа, предел выносливости не ниже 400 МПа, ударную вязкость не ниже 900 кДж/м2. Рекомендовать марку стали и технологический процесс упрочняющей обработки. Дать характеристику микроструктуры после каждого этапа термической обработки.
2. Запишите условия задачи с помощью общепринятых обозначений.
Дано: D = 70 мм;
σт ≥ 750 МПа;
σ-1 ≥ 400 МПа;
KCU ≥ 900 кДж/м2
Найти: марку материала-?
режим обработки-?
микроструктуру-?
3. Определите условия работы детали.
Деталь – вал воспринимает при работе динамические, циклические нагрузки.
Данные условия работы, согласно табл.1, соответствуют номеру условия 1.
4. Определите возможные «отказы» деталей.
Согласно табл.2, вал, работающий в подобных условиях, может подвергнуться вязкому разрушению, которому предшествует пластическая деформация.
5. Составьте профиль свойств, обеспечивающих безаварийную работу детали.
Профиль свойств
|
σ0,2 МПа |
σ-1 МПа |
δ % |
КCU КДж/м2 |
Т50 |
D50 |
HRC пов. |
HRC серд. |
Кор. ст. |
Траб |
|
750 |
400 |
8 |
900 |
0 |
70 |
50 |
50 |
0 |
0 |
Так как материал, работающий в подобных условиях, должен обеспечивать пластичность и сопротивляться вязкому разрушению, он должен иметь δ ≥ 8÷10%.
Вал работает в обычных климатических условиях, порог хладноломкости не является определяющим свойством и приравнивается к 0 (Т50 = 0).
Наибольшие напряжения от изгиба и повторно-переменных нагрузок воспринимают наружные слои, которые должны обладать повышенными механическими свойствами. Однако в сопротивлении динамическим нагрузкам, которые воспринимает вал, участвуют не только поверхностные, но и нижележащие слои металла. Таким образом, твердость поверхности и сердцевины должны быть одинаковыми или отличаться незначительно (HRC 50).
Деталь работает в обычных условиях, поэтому коррози-онной стойкости не требуется, ее приравниваем к 0 (кор. ст.= 0).
Рабочая температура не определяет условий работы детали, поэтому ее также принимаем за 0 (Траб = 0).
6. По составленной таблице профиля свойств, из справочника выберите марку материала, удовлетворяющего этим требованиям.
Сталь 20ХН3А.
7. Обоснуйте выбор марки стали.
Сталь 20ХН3А относится к классу высококачественной легированной стали. Сталь имеет следующий химический состав: С-0,17÷0,24%; Cr-0,6÷0,9%; Ni-2,75÷3,15%. Хромоникелевые стали имеют высокую прокаливаемость до
100 мм. Из-за присутствия никеля эти стали имеют более высокий температурный запас вязкости и меньшую склонность к хрупкому разрушению.
Для повышения прочности можно применять закалку с высоким отпуском, что позволяет получить также более высокую вязкость.