Разработка технологического процесса термической обработки стальной детали – впускного клапана 40х9С2
Закономерности образования аустенита в углеродистой стали и введение в неё легирующих элементов. Сталь 40х9С2 как жаропрочная высоколегированная сталь, её химический состав и температура критических точек, физические свойства этого материала.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.05.2011 |
| Размер файла | 570,5 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
Размещено на http://www.allbest.ru
ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина» Факультет: ТС в АПК Кафедра материаловедения
Контрольная работа
по дисциплине «Материаловедение»
на тему: «Разработка технологического процесса термической обработки стальной детали - впускного клапана 40Х9С2»
Выполнил студент 2-го курса
группы ТС-26 Клишин Алексей
Москва 2010
1. 40Х9С2 - сталь жаропрочная высоколегированная. Содержание углерода 0,4%, 9% хрома, 2% кремния.
|
Вид поставки |
|
|
сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 4405-75, ГОСТ 103-75. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71. |
|
|
Назначение |
|
|
клапаны впуска и выпуска автомобильных, тракторных и дизельных двигателей, трубки рекуператоров, теплообменники, колосники, крепежные детали. |
Таблица. Химический состав в % материала 40Х9С2
|
C |
Si |
Mn |
Ni |
S |
P |
Cr |
Ti |
Cu |
|
|
0.35-0.45 |
2-3 |
до 0.8 |
до 0.6 |
до 0.025 |
до 0.03 |
8 - 10 |
до 0.2 |
до 0.3 |
2. Закономерности образования аустенита в углеродистой стали в основных чертах остаются справедливыми и для легированной стали. Однако введение в сталь легирующих элементов смещает температурные границы протекания процессов при нагревании.
Присутствие легирующих элементов вызывает, прежде всего, сдвиг критических точек по температуре по отношению к их положению в нелегированной стали, т. е. на диаграмме Fe-Fe3C. В сталях, легированных одним элементом, смещение критических точек, в общих чертах, направлено так же, как в бинарных сплавах этого элемента с железом.
Объясняется это тем, что углерод в количествах, допускаемых в стали, не изменяет принципиально температурных границ существования равновесных ферритной и аустенитной фаз по сравнению с тем, что наблюдается в бинарных сплавах железа с легирующими элементами.
Соответственно элементы группы никеля (Ni, Со, Мn) понижают критические точки Асх и Ас3, а элементы группы хрома (Сг, Мо, W, V, Si, Ti, А1, В, Nb, Zr) их повышают. Эффект влияния основных элементов на положение точки Асх показан.
При содержании в стали одновременно двух и более легирующих элементов, влияющих на критические точки стали в одном и том же направлении, обычно критические точки оказываются соответственно пониженными или повышенными больше, чем в результате воздействия только одного из присутствующих элементов. В случае содержания в стали элементов с противоположным влиянием на критические точки конечный эффект может быть различным и зависит от количественного соотношения элементов.
Влияние элементов проявляется также в сдвиге критических точек не только по температуре, но и по концентрации. Такую сталь условимся в дальнейшем обозначать термином «однолегированная», в отличие от сложнолегированной, содержащей более одного легирующего элемента. Термин же «высоколегированная» будем применять в общепринятом смысле для обозначения повышенного процента легирующих элементов, независимо от их числа.
Легированная сталь иллюстрирует действие элементов на концентрацию углерода в эвтектоиде. Как видно из фигуры, легирующие элементы понижают содержание углерода в эвтектоиде и, следовательно, сдвигают эвтектоидную точку 5 (см. диаграмму Fe-Fe3C) в сторону меньших концентраций.
Большинство элементов понижает также и предел растворимости углерода в т-железе. Следовательно, легирующие элементы сдвигают точку Е (см. диаграмму Fe-Fe3C) в сторону меньших концентраций. Присутствие легирующих элементов в стали крайне существенно отражается на скорости превращений при нагревании.
Последнее объясняется тем, что легированные карбиды характеризуются значительно большей устойчивостью, чем нелегированные, а также тем, что скорость диффузии углерода в присутствии ряда легирующих элементов (Мn, Сг, W, Мо и др.) сильно замедляется.
Существенное значение имеет также чрезвычайно низкую скорость диффузии самих легирующих элементов в стали. Между тем, процессы превращения в стали при нагревании реализуются исключительно в результате перемещений атомов углерода и легирующих элементов за счет диффузии. Понятно поэтому, что указанные факторы оказывают решающие влияния на скорость превращений при нагревании.
Практически превращения в легированной стали при нагревании сильно замедляются, протекают при непрерывном нагреве в широком интервале температур и требуют для своего завершения значительно больших промежутков времени, чем это необходимо для превращений в углеродистой стали.
В сложнолегированной стали, содержащей в своем составе активные карбидообразующие элементы, эти превращения, как в отношении полного растворения карбидов, так и выравнивания (гомогенизации) состава аустенита в условиях обычного нагрева, как правило, не успевают пройти до конца.
Например, даже в случае нагрева до температур, на несколько сотен градусов превышающих равновесных критических точек, обычно не достигается полного растворения карбидов титана, циркония, ниобия и ванадия.
Таблица. Влияние легирующих элементов
|
Легирующий элемент |
Входит в твердый раствор с Fe и упрочняет его |
Увеличивает ударную вязкость |
Расширяет область аустенита |
Сужает область аустенита |
Увеличивает прокаливаемость |
Способствует раскислению |
Образует устойчивые карбиды |
Повышает сопротивление коррозии |
|
|
Cr |
+ |
- |
- |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
|
|
Si (более 0,8%) |
+ |
+ |
- |
+ |
- |
+ |
- |
- |
3. Впускной клапан предназначен для работы в цилиндро-поршневой группе двигателя. Впускной клапан работает в условиях сильного нагрева от горячих газов.
Таблица. Механические свойства при повышенных температурах
|
t испытания, °C |
s0,2, МПа |
sB, МПа |
d5, % |
y, % |
|
|
Отжиг 850-870 °С. |
|||||
|
20 |
640 |
880 |
20 |
58 |
|
|
200 |
550 |
820 |
18 |
64 |
|
|
300 |
520 |
780 |
18 |
63 |
|
|
400 |
450 |
780 |
18 |
62 |
|
|
500 |
410 |
590 |
17 |
65 |
|
|
600 |
390 |
520 |
17 |
80 |
|
|
700 |
170 |
215 |
18 |
92 |
|
|
800 |
49 |
78 |
22 |
99 |
|
|
Образец диаметром 10 мм и длиной 50 мм, прокатанный и отожженный. Скорость деформирования 1,1 мм/мин, скорость деформации 0,0004 1/с. |
|||||
|
700 |
135 |
54 |
95 |
||
|
800 |
51 |
70 |
98 |
||
|
900 |
59 |
34 |
59 |
||
|
1000 |
45 |
29 |
45 |
||
|
1100 |
23 |
33 |
42 |
||
|
1200 |
16 |
71 |
74 |
Таблица. Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
|
t отпуска, °С |
sB, МПа |
d5, % |
KCU, Дж/м2 |
HB |
|
|
Закалка 1050 °С, масло. |
|||||
|
300 |
2150 |
5 |
18 |
600 |
|
|
400 |
7 |
17 |
560 |
||
|
500 |
1470 |
11 |
16 |
410 |
|
|
600 |
1420 |
15 |
39 |
350 |
|
|
700 |
1280 |
18 |
69 |
300 |
|
|
800 |
1200 |
22 |
93 |
300 |
Таблица. Технологические свойства
|
Температура ковки |
|
|
Начала 1200, конца 850. Сечения до 350 мм охлаждаются в печах. |
|
|
Свариваемость |
|
|
не применяется для сварных конструкций |
|
|
Склонность к отпускной способности |
|
|
склонна |
|
|
Флокеночувствительность |
|
|
не чувствительна |
стальной клапан термическая обработка легирующий
Температура критических точек материала 40Х9С2.
|
Ac1 = 900 , Ac3(Acm) = 970 , Ar3(Arcm) = 970 , Ar1 = 810 |
Таблица. Физические свойства материала 40Х9С2
|
T |
E--1_---5 |
a--1_--6 |
l |
r |
C |
R--1_--9 |
|
|
Град |
МПа |
1/Град |
Вт/(м·град) |
кг/м3 |
Дж/(кг·град) |
Ом·м |
|
|
2_ |
-- |
-- |
-- |
763_ |
-- |
-- |
|
|
1__ |
-- |
11.1 |
17 |
761_ |
-- |
-- |
|
|
2__ |
-- |
12.7 |
-- |
758_ |
-- |
-- |
|
|
3__ |
-- |
-- |
2_ |
-- |
-- |
-- |
|
|
4__ |
-- |
14.3 |
-- |
751_ |
-- |
-- |
|
|
T |
E--1_---5 |
a--1_--6 |
l |
r |
C |
R--1_--9 |
4. Основное и вспомогательное оборудование выбираю в зависимости от габаритных размеров детали, используем индукционный нагреватель ВЧ-4А с внутренним диаметром индуктора 180x330x410. Габаритные размеры детали 36х36х118 мм.
5. Механические свойства и состояние поставки
|
Термообработка,--состояние--поставки |
Сечение,--мм |
sв,--МПа |
sT,--МПа |
d5,--% |
y,--% |
KCU,--Дж/м2 |
|
|
Прутки.--Отжиг--85_-87_--°С,--воздух--или--без--термообработки-- |
6_-- |
44_-- |
74_-- |
15-- |
35-- |
-- |
|
|
Закалка--9__-11__--°С,--масло.--Отпуск--5__-54_--°С,--воздух.-- |
-- |
69_-- |
88_-- |
25-- |
59-- |
7_-- |
Обозначения:
Список использованной литературы
1. Марочник сталей
2. Данные взяты с сайта: http://www.1metal.com
3. Данные взяты с сайта: http://www.acrossteel.ru
4. «Технология горячей обработки материалов». Под ред. Н.М. Челнокова, М, 1992г.
5. «Справочник термиста» М.А.Тылкин, М,1982г.
6. «Устройство автомобиля». Под ред. Е.Я. Тур Машиностроение, 1991г.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Расшифровка 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 20.05.2015Расшифровка марки стали. Характер влияния углерода и легирующих элементов заданной стали на положение критических точек. Выбор и обоснование последовательности операции предварительной и окончательной термообработки деталей. Режим термообработки деталей.
контрольная работа [73,7 K], добавлен 05.12.2008Расшифровка марки стали. Характер влияния углерода и легирующих элементов заданной стали на положение критических точек. Выбор и обоснование последовательности операции предварительной и окончательной термообработки деталей. Режим термообработки деталей.
контрольная работа [71,3 K], добавлен 05.12.2008Характеристика стали 60С2А, химический состав и механические свойства. Структурные превращения в стали при термической обработке. Выбор оборудования для обработки детали. Разработка технологии термообработки и маршрутной технологии изготовления пружины.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 05.12.2014Классификация инструментальных сталей. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства штамповых сталей. Химический состав стали 4Х5МФ1С. Влияние температуры закалки на структуру и твердость материала. Оценка аустенитного зерна и износостойкости.
дипломная работа [492,5 K], добавлен 19.02.2011Описание работы зубчатого колеса и предъявляемые к нему требования. Химический состав, механические свойства и температуры критических точек стали 18ХГТ. Технология химико-термической обработки зубчатого колеса из стали 18ХГТ, контроль качества.
контрольная работа [3,1 M], добавлен 29.11.2014Химический состав и физико-механические свойства материала. Описание термической обработки стали, массы детали. Определение припусков на механическую обработку. Выбор режущего и измерительного инструмента. Расчёт режимов резания при точении и шлифовании.
курсовая работа [601,8 K], добавлен 06.04.2015Сталь марки 20ХНР - хромоникелевая сталь с содержанием углерода 0,20%, до 1% хрома, никеля и бора. Режим операций предварительной и окончательной термообработки деталей - температура нагрева и микроструктура в нагретом состоянии, охлаждающая среда.
контрольная работа [59,1 K], добавлен 05.12.2008Сталь марки 15Х - низкоуглеродистая хромистая конструкционная цементуемая сталь содержит углерод, хром и марганец. Анализ влияния углерода и легирующих элементов стали на технологию ее термообработки. Операции термообработки деталей из стали этой марки.
контрольная работа [50,0 K], добавлен 05.12.2008Выбор марки стали в соответствии с условиями работы штампа холодного деформирования. Выбор режима термической обработки (закалки, охлаждения в масле и отпуска). Влияние легирующих элементов на превращение аустенита при нагреве и охлаждении детали.
лабораторная работа [551,7 K], добавлен 13.10.2014
