Разработка технологического процесса термической обработки стальной детали – рессорной пружины 60С2

Размещено на http://www.allbest.ru

ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина» Факультет: ТС в АПК Кафедра «Материаловедение»

Контрольная работа

по дисциплине «Материаловедение»

тема: «Разработка технологического процесса термической обработки стальной детали - рессорной пружины 60С2»

Выполнил студент 2-го курса группы

26-ТС Литягин Иван Игоревич

Москва 2010

1. Сталь 60С2 - качественная легированная конструкционная рессорно-пружинная сталь.

Применение: тяжелонагруженные пружины, торсионные валы, пружинные кольца, цанги, фрикционные диски, шайбы пружинные.

Таблица. Химический состав в % материала 60С2

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.

3. Рессора -- упругий элемент подвески транспортного средства. Рессора передаёт нагрузку с рамы или кузова на ходовую часть (колёса, опорные катки гусеницы и т. д.) и смягчает удары и толчки при прохождении по неровностям пути. В пружинной рессоре в качестве рабочего упругого элемента используется пружина. Могут использоваться цилиндрические, конические, параболоидные или тарельчатые пружины. В основном испытывает пластические нагрузки. Поэтому подбирается материал, восстанавливающий свою форму.

рессора пружина термическая обработка

4. Механические свойства при Т=20єС материала 60С2

Обозначение:

Sв - Предел кратковременной прочности, [МПа]

sT - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа];

d5 - Относительное удлинение при разрыве, [%];

y - Относительное сужение, [%];

KCU - Ударная вязкость, [кДж/м²];

HB - Твердость по Бринеллю4

Температура критических точек материала 60С2.

Ac1=770,

Ac3(Acm)=820,

Ar3(Arcm)=770,

Ar1=700, Mn=305

5. Основное и вспомогательное оборудование выбираю в зависимости от габаритных размеров детали, соответственно индукционный нагреватель BALTECH HI-1612 с внутренним диаметром индуктора 10х10х150мм, частота тока 80 Гц либо индукционный нагреватель ВЧ-4А с внутренним диаметром индуктора 180x330x410. Габаритные размеры детали 8х8х130мм.

6. Физические свойства материала 60С2

Обозначение:

T- Температура, при которой получены данные свойства, [Град];

E - Модуль упругости первого рода, [МПа];

a - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o-T), [1/Град];

l - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)];

r - Плотность материала, [кг/м³];

C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o-T), [Дж/(кг·град)];

Твердость материала 60С2 после отжига HB=269;

Твердость материала 60С2 без термообработки HB=302.

Технологические свойства материала 60С2:

Свариваемость: не применяется для сварных конструкций.

Флокеночувствительность: не чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.

Свариваемость:

без ограничений - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки;

ограниченно свариваемая - сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке;

трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг.

Микроструктура:

Список используемой литературы

1. http://www.scmetal.ru/

2. Марочник сталей

3. «Технология горячей обработки материалов». Под ред. Н.М. Челнокова, М., 1992г.

Размещено на Allbest.ru