Термическая обработка металлов
Сущность происходящих превращений металлов при термической обработке. Расчет температуры закалки, охлаждающей среды и температуры отпуска деталей машин из стали 40Х для заданной твердости. Влияние температуры эксплуатации на механические свойства стали.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.11.2015 |
| Размер файла | 23,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
План
- 1. Назначьте температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска деталей машин из стали 40Х, которые должны иметь твердость 28.35 HRC. Опишите сущность происходящих превращений при термической обработке и свойства
- 2. Для изготовления разверток выбрана сталь ХВСГ. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки. Опишите микроструктуру и свойства разверток после термической обработки
- 3. В котлостроении используется сталь 12X1МФ. Укажите состав и группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование и опишите структуру стали после термической обработки. Как влияет температура эксплуатации на механические свойства данной стали?
- 4. Для изготовления деталей путем глубокой вытяжки применяют латунь Л 68. Укажите состав и опишите структуру сплава. Назначьте режим термической обработки, применяемый между отдельными операциями вытяжки, и обоснуйте его выбор. Приведите общие характеристики механических свойств сплава
- 5. Органическое стекло. Опишите его свойства и область применения в машиностроении
- Литература
1. Назначьте температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска деталей машин из стали 40Х, которые должны иметь твердость 28.35 HRC. Опишите сущность происходящих превращений при термической обработке и свойства
Среднеуглеродистая сталь, легированная хромом состоит из 0,4% углерода, 0,17-0,37% кремния, 0,5-0,8% марганца, 0,8-1,1% хрома. Максимальное содержание серы - 0,035%, фосфора - 0,035%.
Для заданных условий применяем улучшение. Закалка в масле с температуры 870 - 900 гр. + высокий отпуск - нагрев до 550 гр. и охлаждение на воздухе.
Температуру закалки определяем по диаграмме состояния железо-цементит.
При закалке доэвтектоидные стали нагревают до температуры на 30-50° выше критической точки. При таком нагреве исходная ферритно-перлитная структура превращается в аустенит, а после охлаждения со скоростью больше критической образуется структура мартенсита. Превращение перлита в аустенит сопровождается полиморфным превращением FeFe, а также растворением цементита Fe3C в аустените. В углеродистых сталях образование аустенита и его гомогенизация протекают достаточно быстро - в течение нескольких минут.
Для стали 40Х температура нагрева составит примерно 870 - 900 гр.
При правильно выбранной температуре нагрева и достаточной скорости охлаждения (выше критической, при которой образуется только мартенсит) доэвтектоидная сталь после полной закалки имеет структуру мелкоигольчатого мартенсита.
Структура стали после высокого отпуска, сорбит отпуска, представляет собой феррито-цементитную смесь более грубого строения, чем троостит.
Сорбит отпуска - результат отпуска закаленной стали, продукт распада мартенсита. Состоит из феррита и мелких, часто на пределе разрешения оптического микроскопа, частиц цементита сфероидальной формы. В легированных сталях роль цементита играют более сложные карбиды.
После улучшения сталь 40 X имеют следующие механические свойства Ударная вязкость 0.5 МДж\м2. предел прочности при растяжении 700 МПа, HRC 28-35.
2. Для изготовления разверток выбрана сталь ХВСГ. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки. Опишите микроструктуру и свойства разверток после термической обработки
Сталь ХВСГ - инструментальная легированная сталь с содержанием 1% углерода. Содержание легирующих элементов (хрома, вольфрама, марганца) - в пределах 1-1,5%. Серы и фосфора - не более 0,035%. Имеет высокие: твердость, прочность и износостойкость. Используется для изготовления режущего и измерительного инструментов, штампов и т.д. Твердость и вязкость зависят от содержания в сплаве углерода.
Механические свойства развертки, после термической обработки, зависят главным образом от содержания углерода. С ростом содержания углерода в стали увеличивается количество цементита и соответственно уменьшается количество феррита, т.е. повышаются прочность и твердость и уменьшается пластичность. Происходит это потому, что образующаяся по границам зерен в заэвтектоидных сталях сетка вторичного цементита снижает прочность стали.
Инструменты после предварительной механической обработки подвергаются предварительной закалке в масле с температуры около 1000°С и отпуску при температуре 630-660° С. Затем следует окончательная механическая обработка, закалка с отпуском и шлифовка.
При закалке сначала ведется подогрев до 800-850°С до полного прогрева деталей, затем окончательный нагрев до температуры закалки 1020-1030° С; выдержка при этой температуре 0,5-1 мин на каждый миллиметр толщины. Мелкие инструменты охлаждаются на воздухе. Отпуск ведется в течение 2 ч при температуре 450-550° С. Твердость после термической обработки HRC = 52-62. Структура мартенсит отпуска.
Структура данной стали состоит из мартенсита, нерастворившихся первичных карбидов и значительного количества (до 40%) остаточного аустенита. Так как в структуре закаленной стали имеется большое количество сравнительно мягкой структурной составляющей - аустенита, то сталь после закалки подвергают отпуску. При отпуске из остаточного аустенита выделяются карбиды, от чего аустенит, обедняясь легирующими элементами, становится менее устойчивым и при последующем охлаждении превращается в мартенсит.
Из данных сталей изготавливают детали небольшого сечения, так как они обладают невысокой прокаливаемостью. Для крупных деталей необходимо обеспечить высокую прокаливаемость и небольшие объемные изменения при закалке.
Таким образом, развертки, выполненные из стали марки ХВСГ после термической обработки имеют высокие механические свойства. Отсутствие склонности к деформациям и трещинам, высокие режущие свойства.
3. В котлостроении используется сталь 12X1МФ. Укажите состав и группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите его обоснование и опишите структуру стали после термической обработки. Как влияет температура эксплуатации на механические свойства данной стали?
сталь металл термический закалка
Высококачественная сталь 12Х 1МФ перлитного класса состоит из 0,8-0,15% С, 0,9-1,2% - хрома, 0,25-0,35% - молибдена, 0,15-0,30% - ванадия. Передел длительной прочности (МПа) при = 80 МПа и =60 МПа. Указанная сталь относится к группе конструкционных сталей с низким содержанием углерода, используется для изготовления деталей и узлов энергетических установок, работающих при температурах не выше 500-580 °С, подверженных ползучести, но сравнительно мало нагруженных. Наличие легирующих элементов увеличивает температурный интервал кристаллизации. Кроме того, диффузионные процессы в легированных сталях протекают медленно.
Структура низкоуглеродистых сталей после нормализации - легированный феррит и перлит или феррит и бейнит, а после закалки - мартенсит или мартенсит с бейнитом.
Перлитные стали чаще подвергают нормализации при 950-1050 °С и высокому отпуску при 600-750 °С. После такой обработки сталь имеет структуру тонкопластинчатого перлита (сорбита) и обладает более высокой, длительной жаропрочностью, чем после закалки и высокого отпуска, когда структура - зернистый сорбит.
Повышение температуры сильно влияет на все механические свойства; оно понижает пределы текучести и прочности и особенно склонность к упрочнению в процессе пластической деформации. При этом следует иметь в виду, что в условиях малой скорости нагружения разрушение происходит при более низких напряжениях, чем при обычных кратковременных статических испытаниях.
4. Для изготовления деталей путем глубокой вытяжки применяют латунь Л 68. Укажите состав и опишите структуру сплава. Назначьте режим термической обработки, применяемый между отдельными операциями вытяжки, и обоснуйте его выбор. Приведите общие характеристики механических свойств сплава
Латунь Л 68 является многокомпонентным деформируемым сплавом меди и цинка с добавлением алюминия (специальная латунь). Формула: CuZn29Al. В её составе: меди - 68%, цинка - 29%, алюминия - 0,5-2,0%. Структура латуни Л 68 состоит из -фаз (твердый раствор цинка в меди с кристаллической решеткой меди ГЦК). По содержанию цинка сплав относится к гомогенному типу латуни. Предельное напряжение - 6-16 кгс-мм-2, предел прочности - 15-50 кгс-мм-2, пластичность - 10-15%, твердость 50-110 МН/м2 по Бринеллю. Сплав отличается благоприятным сочетанием прочностных свойств при высокой коррозионной стойкости. Временное сопротивление на разрыв 68 кгс-мм-2. Относительное удлинение при разрыве определяется содержанием цинка и уменьшается с увеличением степени холодной деформации (величина удлинения 29%). Имеет высокую стойкость против коррозионного растрескивания в присутствии аммиака. Применение зависит от эксплуатационных требований. Используется для изготовления труб, гильз, проволоки, винтов, деталей часов. Сплав характеризуется отличной деформируемостью в холодном состоянии при комнатной температуре. Но, чтобы уменьшить хрупкость сплава, а также для снятия внутренних напряжений его необходимо подвергнуть отжигу до температуры 700°С, а затем - деформации вытяжкой. Эта процедура уменьшит склонность к коррозионному растрескиванию. Быстрое охлаждение после отжига позволит избежать повышенной хрупкости. Для получения мелкого зерна перед глубокой вытяжкой полосы и ленты отжигают при более низкой температуре (450-550°С).
Таким образом, для изготовления деталей из латуни Л 68 путем глубокой вытяжки рекомендуется следующая последовательность действий: отжиг до 700оС, растяжение заготовки до нужной длины и толщины и быстрое охлаждение.
5. Органическое стекло. Опишите его свойства и область применения в машиностроении
Органическое стекло - это прозрачный аморфный термопласт на основе сложных эфиров акриловой и метакриловой кислот. Чаще всего применяется полиметилметакрилат, иногда пластифицированный дибутилфталатом. Материал более чем в 2 раза легче минеральных стекол (1180 кг/м8), отличается высокой атмосферостойкостью, оптически прозрачен (светопрозрачность 92%), пропускает 75 % ультрафиолетового излучения (силикатные - 0,5 %). При температуре 80°С органическое стекло начинает размягчаться; при температуре 105-150°С появляется пластичность, что позволяет формовать из него различные детали. Критерием, определяющим пригодность органических стекол для эксплуатации, является не только их прочность, но и появление на поверхности и внутри материала мелких трещин, так называемого серебра. Этот дефект снижает прозрачность и прочность стекла. Причиной появления "серебра" являются внутренние напряжения, возникающие в связи с низкой теплопроводностью и высоким коэффициентом расширения.
Органическое стекло стойко к действию разбавленных кислот и щелочей, углеводородных топлив и смазочных материалов. Старение органического стекла в естественных условиях протекает медленно. Недостатком органического стекла является невысокая поверхностная твердость.
Увеличение термостойкости и ударной вязкости органического стекла достигается ориентированием; при этом увеличивается в несколько раз ударная вязкость и стойкость к "серебрению"; сополимеризацией или привитой полимеризацией полиметилмета-крилата с другими полимерами получают частично сшитую структуру (термостабильные стекла); применением многослойных стекол ("триплексов").
Оргстекло широко используют в машиностроении, авиации, радиотехнической и электротехнической промышленности и во многих других отраслях. При его формировании можно целенаправленно влиять на прочность, деформативность, теплопроводность, химическую стойкость и другие свойства.
Тем не менее, нужно иметь в виду, что оргстекло как и в целом неметаллические материалы уступает металлам по прочности. Это ограничивает их самостоятельное применение в условиях действия повышенных механических нагрузок - статических, динамических и циклических. Оргстекло можно эксплуатировать при температурах, не превышающих 150-200°С, а то и ниже. Невысокие тепло - и электропроводность оргстекла, являясь важными характеристиками в электро - и радиотехнике, в других областях ограничивают его применение. Важным обстоятельством являются значительно меньшие энергетические затраты на производство изделий из оргстекла, чем из металлов. Себестоимость оргстекла превышает себестоимость конструкционных углеродистых сталей и находится на уровне стоимости высоколегированных сталей и сплавов. Однако экономический эффект c его применением достигается в результате резкого снижения массы изделия, затрат на изготовление и монтаж конструкции, эксплуатационных расходов.
Литература
1. Геллер, Ю.А. Материаловедение. Методы анализа, лабораторные работы и задачи / Ю.А. Геллер, А.Г. Рахштадт; Под общ. ред. проф. А.Г. Рахштадта. - Изд.5-е, доп. и перераб. - М.: Металлургия, 1983. - 384 с.
2. Материаловедение: учебник для втузов / Под ред. Б.Н. Арзамасова. - М.: Машиностроение, 1986. - 236 с.
3. Технология конструкционных материалов: учебник для вузов. - М.: Машиностроение, 1977. - 664 с.
4. Циммерман, Р. Металлургия и материаловедение: справочник / Р. Циммерман, К. Гюнтер; Под ред. П.И. Полухина, М.Л. Бернштейна; Пер. с нем. Б.И. Левина, Г.М. Ашмарина. - М.: Металлургия, 1982. - 480 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Определение температуры закалки, охлаждающей среды и температуры отпуска деталей машин из стали. Превращения при термической обработке и микроструктура. Состав и группа стали по назначению. Свойства и применение в машиностроении органического стекла.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 28.08.2011Группы изделий, требующие для их успешной эксплуатации "своих" специфических комплексов вязкостно-прочностных свойств. Способы отпуска закаленной стали. Влияние отпуска на прочность и пластичность стали. Основные сравнительные свойства для стали 45.
статья [63,0 K], добавлен 24.06.2012Повышение твердости стали за счет образования мартенситной структуры. Превращение перлита в аустенит. Нагрев заэвтектоидной стали до температуры выше критической точки. Основные фазовые превращения, протекающие в сталях при нагреве и охлаждении.
доклад [19,3 K], добавлен 17.06.2012Изучение понятия и особенностей термической обработки стальных деталей. Характерные черты закалки, отпуска и отжига - температура нагрева и способ последующего охлаждения. Отпуск закаленных деталей. Отжиг дюралюминия, меди и латуни. Воронение стали.
презентация [152,4 K], добавлен 20.06.2014Расшифровка марки стали 25, температуры критических точек, химический состав, механические свойства и назначение. Построение графика химико-термической обработки стальной детали с указанием температуры нагрева, времени выдержки и скорости охлаждения.
курсовая работа [444,5 K], добавлен 20.05.2015Методика производства стали в конвейерах, разновидности конвейеров и особенности их применения. Кристаллическое строение металлов и её влияние на свойства металлов. Порядок химико-термической обработки металлов. Материалы, применяющиеся в тепловых сетях.
контрольная работа [333,8 K], добавлен 18.01.2010Понятие, общая характеристика и виды термической обработки стали. Особенности основных этапов собственно-термической обработки стали, а именно отжига, нормализации, закалки, отпуска и старения. Отпускная хрупкость I, II рода и способы ее устранения.
лабораторная работа [38,9 K], добавлен 15.04.2010Термическая обработка металлов и ее основные виды. Превращения, протекающие в структуре стали при нагреве и охлаждении. Основы химико-термической обработки. Цементация, азотирование, нитроцементация и цианирование, борирование и силицирование стали.
реферат [160,5 K], добавлен 17.12.2010Механические свойства металлов, основные методы их определения. Технологические особенности азотирования стали. Примеры деталей машин и механизмов, подвергающихся азотированию. Физико-химические свойства автомобильных бензинов. Марки пластичных смазок.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 25.09.2013Общие положения и классификация видов термической обработки металлов, условия их практического использования. Основные превращения в стали, их характеристика и влияющие факторы. Выбор температуры и времени нагрева и его технологическое обоснование.
реферат [127,2 K], добавлен 12.10.2016
