Технологический процесс изготовления и обработки деталей

Очерк процесса изготовления деталей из коррозионностойких мартенситостареющих сталей. Характеристика требований к деталям после технологической термической обработки. Изучение и комплексная оценка механических свойств и возможных деформаций стали.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 29.10.2013
Размер файла 150,6 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/

Введение

В соответствии с решениями Правительства России в настоящее время необходимо обеспечение дальнейшего экономического прогресса общества, ускорение научно-технического прогресса, повышение эффективности общественного производства для скорейшего выхода страны из кризиса. В настоящее время особое внимание уделяется необходимости оперативного развития машиностроительной области промышленности. Для этого необходимо разрабатывать и внедрять высокоэффективные методы повышения прочностных свойств, коррозионной стойкости, тепло и хладостойкости применяемых металлов и сплавов.

Использование автоматизированных линий и машин, автоматических манипуляторов с программным управлением позволит исключить ручной малоквалифицированный труд, особенно в тяжелых и вредных условиях для человека.

Постоянное расширение сферы автоматизации является одной из главных особенностей промышленности на данный этап.

Особое внимание уделяется вопросам промышленной экологии и безопасности труда производства. При проектировании современной технологии, оборудования и конструкций необходимо научно обосновано подходить к разработке безопасности и безвредности работ.

В связи с развитием промышленности усилилось загрязнение окружающей среды, поэтому рациональное использование природных ресурсов - дело государственного значения.

1. Производственное задание

Годовая производственная программа по выпуску продукции проектируемом термическом цехе составляет 7000 тонн.

Место расположения проектируемого термического цеха в - городе Москва. Главным источником тепловой энергии для проектируемого цеха является электроэнергия. К преимуществам электрического нагрева относятся:

- возможность регулирования в широких пределах процесса нагрева, выделение тепла без внесения в рабочее пространство топлива, и окислителя, что позволяет проводить процесс в весьма чистых и контролируемых атмосферах;

- отсутствие продуктов сгорания что предохраняет от загрязнения окружающую среду и уменьшает затраты на очистные установки.

Общие преимущества электротехнических устройств: транспортабельность, простота подачи электроэнергии, компактность конструкции, лучшие условия труда.

Недостатки электронагрева: большая стоимость электроэнергии по сравнению со стоимостью эквивалентного количества угля мазута и особого газа; сложность изготовления, комплектации и эксплуатации оборудования.

Электрический нагрев позволяет получить продукцию более высокого качества, электротермические процессы, улучшают и облегчают условия труда, повышают безопасность, обеспечивают комфорт.

С точки зрения характера производства проектируемый цех является крупносерийным. Детали изготовляются большими партиями, которые одновременно запускаются в производство.

Технические условия на изготовление выпускаемых изделий, на которых базируются технологические процессы термической обработки:

- материалы для изготовления: ЭП-817м, ВМС-2, ВМП-3, ВМС-5м, ЭП-288, ЭИ-878, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т;

- химический состав перечисленных сталей должен удовлетворять тем требованиям, которые перечислены в таблицах в металлургической части.

Таблица 1. - Спецификация деталей подвергаемых термической обработке:

наименование деталей

марка стали

масса, кг

габариты, мм

количество на программу

штук

кг

фланец

ЭП-817

464

160062060

540

250560

траверка

1070

1400700140

300

321000

профиль

2.5

665800

15000

37500

профиль

6.3

8701600

16000

100800

лист

26.5

55001350

4800

127200

лист

30.58

55601400

4000

122320

шток

54.86

801400

7400

430290

пруток

19.21

451550

10000

192100

пруток

12.75

351700

3600

45900

лента

6.3

1.53001760

8000

50400

Итого:

1852790

Таблица 2:

наименование деталей

марка стали

масса, кг

габариты, мм

количество на программу

штук

кг

пластина

ВМС-2

28.2

55101400

3000

84600

фланец

34.9

103001500

2400

83760

пруток

8.76

301600

9000

78840

пруток

9.84

351320

6500

63960

пруток

19.74

451600

7400

146076

лист

11.17

2.54801200

16000

178720

лист

34.14

56001460

1100

37554

лента

6.7

1.24001800

9600

64320

лента

4.1

0.83601800

9600

39360

полоса

2.45

1.21601700

15400

37730

Итого:

814920

отливка

ВМЛ-3

20.18

26011090

12000

84600

отливка

1.34

707035

19600

83760

отливка

1.72

11010020

18400

78840

отливка

11.1

16011080

15000

63960

отливка

22.06

12011020

21000

146076

отливка

2.68

1408030

20800

178720

отливка

2.34

807550

21000

37554

отливка

4.24

1509040

124000

64320

отливка

13.18

21010080

6600

39360

отливка

10.16

18012060

8000

37730

Итого:

835560

пруток

ВМС-5

3.68

201500

12000

44160

пруток

9.12

301650

5300

48336

пруток

10.53

351400

6100

64223

пруток

17.68

401800

2100

37128

лист

32.12

54801700

4500

144540

лист

59.1

85001990

2300

135930

лист

42.26

10600900

4000

169040

лист

31.59

45601800

3600

113724

лист

14.34

4480950

2500

35850

лист

39.58

65101650

3400

134877

Итого:

927513

пруток

ЭП-288

22.32

451800

9000

200880

пруток

18.61

401900

5500

102355

пруток

9.37

301700

16000

149920

пруток

4.96

30900

14000

69440

полоса

2.26

2210690

16000

36160

лист

70.28

88001400

24000

168672

лист

14.89

2.54001900

10400

154856

лист

81.2

81001300

1800

146160

лист

23.96

44501700

10000

239600

лист

32.15

55101600

13700

118955

Итого:

1386998

Таблица 3:

наименование деталей

марка стали

масса, кг

габариты, мм

количество на программу

штук

кг

лист

ЭИ-878

4.78

1.5500800

8700

41586

лист

15.26

2.54501700

1600

24416

лист

33.54

47601400

1800

60372

лист

30.29

3.66801560

2000

60580

полоса

3.87

13001650

16660

25242

полоса

3.87

13001650

16000

25242

лента

1.65

11301600

16000

26400

лента

2.96

1.11801840

12100

35816

пруток

13.62

351800

4000

54480

пруток

10.2

301800

2400

24480

Итого:

382652

лист

12Х18Н9Т

6.34

2500800

4200

26628

лист

15.48

2.56001300

1600

24768

лист

13.42

25801450

1200

16104

пруток

6.59

251700

5400

35586

пруток

8.65

301650

2600

23946

пруток

9.21

301550

1800

15570

полоса

6.37

22401600

5000

31850

лента

3.65

1.52001460

8700

37755

лента

1.84

1.51001500

12000

22080

лента

1.45

1.41001250

11000

15950

Итого:

244237

профиль

12Х18Н10Т

3.26

4801250

5500

18480

профиль

4.46

5.5741360

4200

18732

пруток

4.49

201800

3400

15266

пруток

14.87

361850

2100

31277

полоса

6.94

2.52501400

4700

32618

полоса

5.36

22801150

3000

16080

полоса

9.72

2.53401450

3500

34020

лист

11.65

1.56501500

3100

36115

лист

11.67

1.57001400

3100

36177

лист

19.48

26801800

1600

31168

Итого:

269883

Программа по выпуску составляет 6714553 кг.

Таблица 4. - Расчет годовой программы по запуску:

наименование деталей

марка стали

Годовая программа, т

по выпуску

по запуску

фланец

ЭП-817

250.56

259

траверка

321.00

331

профиль

37.50

40

профиль

100.80

105

лист

127.20

132

лист

122.32

127

шток

403.29

412

пруток

192.10

198

пруток

45.90

49

лента

50.40

54

пластина

ВМС-2

84.60

88

фланец

83.76

87

пруток

78.94

82

пруток

63.96

67

пруток

146.076

150

лист

178.72

183

лист

37.554

40

лента

64.32

68

лента

39.36

32

полоса

37.73

40

отливка

ВМЛ-3

242.16

249

отливка

26.264

29

отливка

31.648

34

отливка

166.50

170

отливка

43.26

46

отливка

55.744

59

отливка

49.14

53

отливка

52.576

57

отливка

86.988

91

отливка

81.28

85

пруток

ВМС-5

44.16

47

пруток

48.336

52

пруток

64.233

68

пруток

37.128

40

лист

144.54

150

лист

135.93

141

лист

169.04

175

лист

113.724

118

лист

35.85

38

лист

134.572

139

пруток

ЭП-288

200.88

207

пруток

102.355

107

пруток

149.92

155

пруток

69.44

73

полоса

36.16

39

лист

168.672

174

лист

146.16

152

лист

154.856

160

лист

239.6

264

лист

118.995

123

лист

ЭИ-878

41.586

44

лист

24.416

27

лист

60.372

64

лист

60.58

64

полоса

25.242

28

полоса

26.40

29

лента

29.28

32

лента

35.816

38

пруток

54.48

58

пруток

24.48

27

Таблица 5:

наименование деталей

марка стали

Годовая программа, т

по выпуску

по запуску

лист

12Х18Н9Т

26.628

29

лист

24.768

27

лист

16.104

19

пруток

35.586

38

пруток

15.587

18

пруток

23.946

27

полоса

31.85

15

лента

31.755

35

лента

22.08

25

лента

15.95

18

профиль

12Х18Н10Т

18.48

21

профиль

18.732

21

пруток

15.266

18

пруток

31.227

34

полоса

32.618

35

полоса

16.08

19

полоса

34.02

37

лист

36.115

39

лист

36.177

39

лист

31.168

34

Программа по запуску составляет 7000 тонн, из них:

Таблица 6. - Требования к деталям после термической обработки:

марка стали

в, МПа

,%

,%

HRC

НВфотп, мм

ЭП-817

1250-1400

10

55

-

3.05-3.2

ВМС-2

1150-1400

9-10

45

33-41

3.05-3.27

ВМЛ-3

1220-1450

12

35

-

2.9-3.3

ВМС-5

1500-1700

15

50

43-46

-

ЭП-288

1100-1400

12

50

34-41

3.1-3.45

ЭИ-878

700-1000

-

55

-

-

12Х18Н9Т 12Х18Н10Т

520-550

-

55

-

-

Металлургическая часть.

Коррозионная сталь ЭП-817.

Сталь ЭП-817 (0614Н6Д2МБТ) относится к коррозионностойким мартенситостареющим сталям. Сталь ЭП-817 рекомендуется для изготовления нагруженных самолетных узлов (детали, изготовленные из штамповок, поковок, прессованных профилей), работающих при температурах от -70С до +300С в общеклиматических условиях в контакте с топливом.

Сталь отличается повышенной стойкостью сварных соединений к коррозионному растрескиванию под напряжением, а также значительно более высокой вязкостью при низких температурах (до -70С).

Таблица 7. - Химический состав стали ЭП-817 (%):

C

Cr

Ni

Cu

Ti

Mo

Nb

Fe

Ca

Si

Mn

0.05-0.08

13.5-14.5

5.6-6.2

1.8-2.2

0.03-0.1

1.3-1.7

0.25-0.4

основа

<0.005

0.7

<1.0

Введение в сталь ~1.5%Mo, тормозящего диффузионные процессы по границам зерен сдвигают начало выделения карбидной сетки в область более высоких температур, что вызывает разделение этих областей в зоне термического влияния в сварном соединении.

Влияние молибдена на изменение предела прочности при старении стали ЭП-817.

Рисунок 1. - Влияние температуры старения на временное сопротивление стали ЭП-817:

Для измельчения зерна и обеспечения высокой коррозионной стойкости перекрестных швов в сталь введено 0.25-0.4% Nb. Легирование стали, феррита образующими элементами Mo и Nb потребовало повышения содержания в ней никеля до ~ 6% для подавления процесса образования -феррита.

При этом сталь по составу оказалась сдвинутой ближе к области сталей переходного класса, поэтому после закалки была введена операция обработки холодом.

Таблица 8. - Механические свойства стали при комнатной и повышенной температурах:

состояние материала

tC испыт.

0,2 МПа

в, Мпа

,%

,%

термически обработанный по режиму:

отжиг при 650С, закалка с 1000С на воздухе, обработка холодом при -70С, =2.5 часа, обезводораживание 400С =3 часа, старение при 515С =1 час

20

300

350

400

1210-1240

910-1030

930-970

880-950

1310-1400

1100-1170

1070-1130

1030-1150

12-14

11-12

10-13

11-14

57-60

57-60

54-59

53-58

Исследования механических свойств при повышенных температурах показало, что сталь обладает достаточно высокими прочностными характеристиками при температурах до 300С.

Для оценки стойкости стали в больших сечениях в условиях жесткого напряженного состояния определяли критический коэффициент интенсивности напряжений Kic и ударную вязкость образцов с трещиной, в том числе при температурах -70С. Испытания Kic проводились на образцах с толщиной 50 мм, что несколько превышает толщину деталей, изготовляемых из этой стали. Результаты показали высокую надежность стали.

Таблица 9. - Вязкость стали ЭП-817 при комнатной и низкой температурах:

состояние материала

tС испыт.

ан,

ат.у.,

К,

термически обработанный по режиму:

отжиг 650С =6часов, закалка с 1000С в воде, обработка холодом -70С, =2.5 часа, обезводораживание 400С =3 часа, старение при 515С =1.5 часа.

20

-70

1.0-1.5

0.6-0.9

0.5-0.8

0.3-0.6

>5500

4000-4500

В процессе электрошлакового переплава сталь ЭП-817, как и другие высококачественные коррозионностойкие стали, насыщаются водородом, в том числе диффузионно-подвижным.

Что в свою очередь, может привести к замедленному разрушению, снижению относительного сужения стали (см. рисунок 2).

Рисунок 2. - Влияние водорода на величину относительного сужения и сопротивления замедленному разрушению при растяжению стали ЭП-817:

Рисунок 3:

Рисунок 4:

Присутствие водорода снижает также критический коэффициент интенсивности напряжений К, причем при одинаковом уровне прочности это снижение более резко для стали, состаренной при 425С по сравнению с старенной при 515С.

Для удаления водорода их стали целесообразно применять отпуск при 400С после обработки холодом.

Таблица 10. - Влияние диффузионно-подвижного водорода на свойства стали ЭП-817:

состояние материала

место вырезки образцов

содержание водорода

0,2, МПа

в, МПа

,%

ак,

замедленное разрушение

н, МПа

время разгар, сутки

термически обработанный по режиму:

отжиг при 650С, =6 часов, закалка с 1000С =2 часа в воде, обработка холодом при -70С, =2 часа, старение при 515С =2 часа

серцевина

3.79

1400-1150

1300-1320

46-48

1.1-1.2

900

1100

1250

>5

>5

0.6-1.3

в поверхностных слоях

0.5

1150

1310-1340

62-65

1.1-1.2

1300

1700

1800

1900

>5

>5

>5

>5

Влияние отпуска стали при 400С на свойств

обезв. отпуска

содержание водорода

0,2, МПа

в, МПа

,%

ак,

замедленное разрушение

н, МПа

время разгар, сутки

без отпуска

4.1

1120

1130

40

1.4

900-1200

>5

15

3.1

1130

1320

47

1.2-1.5

900-1450

>5

30

1.85

1130

1320

60

1.4

1450-1900

>5

60

0.3

1120

1330

61

1.2-1.4

1800-1900

>5

Коррозионная сталь ВМС-2.

Малоуглеродистая сталь ВМС-2 (08Н15Н5Д2Т) относится к мартенситным, упрочняемая старением.

Сталь ВМС-2 является хорошо свариваемой сталью и рекомендуется для изготовления деталей внутреннего набора и силовых элементов, работающих в комнатах с топливом при температурах до 300С.

Отсутствие в структуре деформированной стали - феррита способствует существенному повышению ударной вязкости и пластичности стали поперек волокна, особенно при выплавке ее методом электрошлакового переплава.

После закалки с температуры растворения карбидов (Cr23C6) 950-1000C структура стали состоит из мартенсита и около 10% остаточного аустенита.

Начало и конец мартенситного превращения соответствует температурам 130С и 30С.

Таблица 11. - Химический состав стали ВМС-2, в %:

C

Cr

Ni

Cu

Ti

Fe

Si

Mn

S

P

0.08

14.0-15.0

4.7-5.5

1.75-2.5

0.15-0.3

основа

0.7

1.0

0.025

0.03

Сочетание легирующих элементов Cr, Ni, Ti при относительно низком содержании углерода обеспечило коррозионную стойкость листовых материалов и исключило возможность образования феррита даже в тяжелых паковках, гарантировав при этом высокую вязкость.

Легирование стали медью создает возможность упрочнения материала старением.

Преимуществом стали является простота ее термической обработки: нормализация при 950С =1.5 ч., отпуск при 350С =4 ч. и упрочнение готовых деталей в процессе старения при 510С, =2.5 ч.

Термическую обработку необходимо осуществлять при строго регламентированных режимах с учетом и контролем фазового состава, в частности соотношения мартенсита и аустенита в структуре, от которого в значительной степени зависти ее предел прочности и ударная вязкость. Влияние содержания остаточного аустенита на механические свойства после старения показано на рисунке 5.

Рисунок 5. - Влияние содержания остаточного аустенита закалочной стали ВМС-2 на механические свойства после старения:

Структура закаленной и состаренной стали должна быть максимально однородной (не допускается наличие карбидной сетки и -феррита).

После закалки с температуры растворения карбидов (Cr23C6) 950-1000С структура стали состоит из мартенсита и около 10% остаточного аустенита.

Основные факторы, оказывающие влияние на ударную вязкость стали - размер зерна, количество остаточного аустенита и выделение охрупчивающих (карбидных) фаз по границам аустенитных зерен. Если содержание аустенита в закаленной стали близко к нулю, то при последующем старении происходит ее охрупчивание, а относительное удлинение и сужение сохраняются в пределах, удовлетворяющих требованиям технических условий.

Сопротивление замедленному разрушению и коррозии под напряжением при этом уменьшается.

Охрупчивание стали связано с ослаблением границ зерен, что может быть обусловлено выделением охрупчивающих фаз и сегрегацией легирующих элементов.

Для уменьшения охрупчивания стали рекомендуется ее перестройку при 515С, =2.5 часа.

На свойства окончательно обработанной стали большое влияние оказывает количество остаточного аустенита. Низким содержанием углерода в твердом растворе, а также низкой (для сталей мартенситного класса) tмн обусловлена свариваемость стали.

Легирование стали медью создает возможность упрочнения мартенсита старением.

Таблица 12. - Механические свойства стали ВМС-2 при различных температурах:

состояние материала

tС испыт.

в, МПа

0,2, МПа

,%

,%

термически обработанный:

закалка с 950С на воздухе, старение при 450С =1 час.

20

300

400

1250-1400

1100-1200

1050-1150

1110-1300

1000-1100

900-1000

6-12

5-7

5-7

50-60

50-60

50-60

Высокопрочная свариваемая сталь ВМЛ-3.

Сталь ВМЛ-3 (08Х14Н5М2ДЛ) применяется для изготовления массивных листов сварных конструкций, которые можно использовать после сварки из термической обработки.

Также для высоконагруженных деталей, работающих при температурах до 350С.

Таблица 13. - Химический состав стали ВМЛ-3 в %:

C

Cr

Ni

Mo

Cu

Nb

Fe

Si

Mn

S

P

0.08

13.0-14.5

4.5-5.5

1.5-2.0

1.2-1.75

<0.1

основа

0.7

1.0

0.03

0.03

Сталь выплавляется в открытых, в вакуумных индукционных печах с основной футеровкой. Прибыли удаляют механической обработкой, пламенной или анодной резкой.

Сталь хорошо сваривается аргонодуговой и ручной дуговой. После сварки может применяться без термической обработки.

Таблица 14. - Механические свойства стали ВМЛ-3 по ОСТ:

состояние материала

в, МПа

0,2, МПа

,%

,%

HBd отп., мм

термически обработанный по режиму:

гомогенизация 1110С,

закалка с 970С на воздухе, старение при 460С =1 час.

1250

900

12

35

2.9-3.2

Общая коррозионная стойкость основного материала удовлетворительная.

Литые детали следует применять после обдувки металлическим песком с последующим пассивированием и применением дополнительной защиты по согласованию с ВИАМ.

Для стали ВМЛ-3 рекомендуется следующая термическая обработка:

- гомогенизация 111010С, охлаждение на воздухе;

- закалка при 97010С, охлаждение на воздухе, старение 46010С в течение часа.

Термическая обработка стали ведется согласно инструкциям ВИАМ. Нагрев отливок с 900С и выше должен проводится в защитной среде или под слоем эмали.

Хромоникельмолибденовая сталь ВМС-5.

Коррозионностойкая сталь ВМС-5 (1-15МАМЗ) применяется для изготовления силовых деталей, крепежных деталей, которые работают в атмосферных условиях и топливе при температурах 180-200С (термически обработанные на в = 1600 100 мПа), а также для изготовления деталей, кратковременно работают в атмосферных условиях и топливе при температурах до 550С.

Таблица 15. - Химический состав стали ВМС-5 в %:

C

Cr

Ni

Mo

N

Fe

Si

Mn

S

P

0.11-0.16

14.0-15.5

4.0-5.0

2.3-2.8

0.05-0.1

основа

0.7

1.0

0.02

0.03

Таблица 16. - Механические свойства стали при различных температурах испытания:

состояние материала

tС испыт.

в, МПа

0,2, МПа

,%

,%

термически обработанный по режиму:

закалка с 1070С, обработка холодом - 70С, =2.5 часа,

отпуск при 200С =2 часа.

20

200

-70

1500-1600

1400-1470

1700-1780

1100-1200

1050-1150

1300-1340

15-18

10-12

15-18

47-55

47-50

45-55

Для понижения содержания газов и неметаллических включений в поперечном направлении волокон листовой стали её необходимо подвергать электрошлаковому переплаву.

Для стали ВМС-5 рекомендуется следующая термическая обработка:

- закалка с 107010С в воде или в масле;

- обработка холодом при -70С в течение двух часов;

- отпуск при 350С в течение 1-4 часов (в=1500100(120) МПа).

Для предотвращения окисления поверхности готовые детали следует закаливать под слоем эмали или в среде аргона.

Для лучшей механической обрабатываемости стали рекомендуется термическая обработка согласно инструкциям ВИАМ.

Детали особо ответственного назначения (в=1500100(120) МПа) с толщиной от 15 мм, а также все детали с (в=1600100МПа), необходимо подвергать после механической обработки (перед закалкой) нагреву до 52010С и выдержке 8-20 часов в зависимости от толщины для удаления водорода. Сталь хорошо сваривается автоматической, ручной аргонодуговой, ручной дуговой, контактной, электронно-лучевой сваркой.

После сварки детали подвергаются упрочняющей термической обработке.

Для повышения коррозионной стойкости сварные соединения, работающие в атмосферных условиях следует защищать лакокрасочными покрытиями, не сварные могут применяться после пассивирования без защиты лакокрасочными покрытиями.

Наиболее высокая коррозионная стойкость достигается после полирования и пассивирования.

Хромоникелевая сталь ЭП-288.

Сталь ЭП-288 (07Х16Н6) применяют как высокопрочный материал для изготовления металлоизделий, в том числе свариваемых, подвергающихся воздействию сред относительно малой агрессивности.

Сталь ЭП-288 используют для нагруженных деталей, работающих длительное время при температурах до 400С и короткое время до 500С в комнате с топливом или в атмосферных условиях. Сталь применяют также для высоконагруженных деталей в криогенной технике, работающей при температуре до -253С.

Таблица 17. - Химический состав стали ЭП-288 в %:

C

Cr

Fe

Si

Ni

Mn

S

P

0.05-0.09

15.5-17.5

основа

0.8

5.0-8.0

0.8

0.02

0.035

Сталь ЭП-288 относится к аустенитно-мартенситному классу.

После аустенизации при температуре 1000С и охлаждении в воде или на воздухе структура стали состоит из аустенита и 10-60% мартенсита. Температура начала мартенситного превращения стали ЭП-288 для различных плавок в пределах химического состава изменяется на 30-70С. После выдержки предварительно закаленной или нормализированной стали при -70С в течение 2 часов количество мартенсита составляет 70-80%.

Охлаждение до -196С не приводит к дальнейшему мартенситному превращению.

Таким образом, мартенситное превращение в стали реализуется, во первых при охлаждении до комнатной температуре, и во вторых при изотермической выдержке при -70С.

Кроме того, небольшое количество мартенсита при нагреве до комнатной температуры. Температура обратного превращения в стали составляет примерно 500С.

При медленном охлаждении после аустенизации в интервале 650-700С по границам аустенитных зерен выделяются карбиды Cr23C6, что существенно снижает пластичность и ударную вязкость. Относительное сочетание механических и коррозионных свойств обеспечивается в стали после закалки и отпуска при 200-400С.

По ГОСТам сталь может поставляться после контроля на склонность к межкристаллитной коррозии по методикам АМ и АМУ с продолжительностью испытаний в кипящем контрольном растворе соответственно 15 и 8 часов.

Оптимальная коррозионная стойкость достигается после закалки с температурой 1000-1050С в воде, обработки холодом при -70С, 2часа и спуска при 360-380С.

Сталь ЭП-288 применяют для изготовления деталей роторов, химических центробежных сепараторов, а также для крепежа, работающего в интервале температур от -60 до 350С.

Сталь ЭП-288 хорошо сваривается ручной и автоматической аргонодуговой, точечной и роликовой сваркой.

Хромомарганцевоникелевая сталь ЭИ-878.

Сталь ЭИ-878 (12Х17Г9АНИ) применяют для изделий, длительно работающих в атмосферных условиях, при повышенных температурах (до 400С).

Сталь подвергается сварке; в сварных конструкциях, не подвергающихся термической обработке, ее применяют преимущественно в тонких сечениях.

В тех случаях, когда возможна термическая обработка сварных изделий, допускается сварка больших толщин.

Таблица 18. - Химический состав стали ЭИ-878 в %:

C

Cr

Fe

Si

Ni

Mn

S

P

N

0.12

16.0-18.0

основа

0.8

3.5-4.5

8.0-10.5

0.02

0.035

0.15-0.25

Сталь ЭИ-878 принадлежит к аустенитному классу.

При нагреве в интервале 550-850С по границам зерен аустенита выделяются частицы карбидов типа Cr23C6.

Скорость выделения карбидной фазы в основном определяется содержанием углерода. Карбидная сетка является причиной появления склонности стали к межкристаллитной коррозии, снижению ударной вязкости.

По ГОСТам сталь ЭИ-878 не должна быть склонной к межкристаллитной коррозии при испытаниях по методикам АМ и АМУ с продолжительностью выдержки в контрольном растворе в течение 15 и 8 часов соответственно.

Испытания стали на стойкость против межкристаллитной коррозии проводят после закалки без провоцирующего нагрева.

Температуру закалки устанавливают соответствующей технической документацией.

Сталь намагнитится в закаленном состоянии. Сталь сваривается всеми видами сварки. Сталь ЭИ-878 хорошо деформируется в горячем и холодном состоянии. Интервал горячей пластической деформации 1160-850С с охлаждением на воздухе, при:

- ковке;

- шлифовке;

- гибке.

Термическая обработка стали заключается в закалке с 1050-1100С в воде.

Для деталей с тонким сечением допускается охлаждение на воздухе.

Таблица 19. - Механические свойства стал при различных температурах:

tисп, С

в, МПа

0,2, МПа

5,%

,%

КСИ, Дж/м2

закалка с1075С в воде

-196

1300

840

23

21

180

-70

1110

590

55

67

320

20

750

370

46

68

340

300

780

390

68

-

-

400

600

230

39

-

-

500

520

190

44

-

-

600

420

180

37

-

-

700

330

130

40

-

-

800

230

120

44

-

-

Хромовые никелево-титановые стали 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т.

Стали 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т применяют в качестве коррозионно-стойкого и жаропрочного материала.

Стали используют в сварных конструкциях, работающих в контакте с азотной кислотой и другими средами окислительного характера; некоторыми органическими кислотами средних концентраций, органическими растворителями, атмосферных условиях и т. д.

Их сталей 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т изготавливают емкостное, теплообменное, и реакционное оборудование.

Стали используют для сварных конструкций в криогенной технике при температуре до -269С.

Таблица 20. - Химический состав сталей 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т в %:

C

Cr

Fe

Si

Ni

S

P

Ti

0.12

17.0-19.0

основа

0.08

9.0-11.0

(12X18H10T)

8.0-9.5

(12X18H9T)

0.02

0.035

5.С-0.8

В зависимости от соотношения хрома и никеля обе стали могут иметь при нагреве горячую пластическую деформацию или закалку либо чисто аустенитную, либо аустенитно-ферритную структуру.

Сталь 12Х18Н9Т в силу меньшего содержания никеля в большей степени склонна к образованию двухфазной структуры.

Кроме содержания основных легирующих элементов, необходимо учитывать присутствие в стали таких легирующих элементов как кремний, титан и алюминий, эффективно способствующих образованию -феррита. Образование -феррита в сталях снижает технологичность при горячей пластической деформации.

При нагреве в интервале 1150-1200С и неблагоприятном соотношении феррито и аустенитообразующих элементов сталь 12Х18Н9Т может содержать до 30-40, а сталь 12Х18Н10Т до 20-25% -феррита. Кроме названных структурных составляющих, обе стали содержат первичные карбонитриды титана, количество которых зависит от содержания в стали углерода и азота.

При высокотемпературном нагреве карбонитриды титана имеют тенденцию к растворению, по дате при 1300С часть их остается нерастворенной.

При нагреве в интервале 500-600С основной выделяющейся фазой является карбид Cr23C6.

Стали обладают достаточно высокой жаростойкостью при 600-800С. При 650С и выше наилучшая жаростойкость наблюдается при крупном зерне, что обеспечивается закалкой с температуры 1040-1100С.

При более низких рабочих температурах рекомендуется применять мелкозернистый материал.

Стали 12Х18М10Т и 12Х18М9Т хорошо свариваются всеми видами ручной и автоматической сварки.

В холодном состоянии обе стали допускают высокие степени пластической деформации.

Таблица 21. - Механические свойства стали 12Х18Н9Т при различных температурах:

tисп, С

в, МПа

0,2, МПа

5,%

,%

КСИ, Дж/м2

закалка с1050С в воде

-253

1790

600

25

-

120

-196

1610

460

38

56

200

-70

1130

360

40

64

250

0

620

280

41

63

250

300

460

180

31

65

-

400

450

180

31

65

-

500

450

180

29

65

-

600

400

180

25

61

-

700

280

160

26

59

-

800

180

100

35

69

-

2. Технологическая часть

Технология термической обработки сталей.

Технологический процесс термической обработки стали ЭП-817Ш.

Закалка:

- t = 1000 10С;

- выд = 4 часа

- охлаждение в воде при температуре 10-30С в течение 5 минут, далее на воздухе до комнатной температуры.

Обработка холодом:

- t = -70С;

- выд = 5 часов;

- выдержка на воздухе.

Отпуск:

- t = 350 10С;

- выд = 4 часа;

- охлаждение на воздухе.

Контроль:

- марки материала по выбитому шифру плавки технологического режима по этапам;

- контроль микроструктуры в ЦЗЛ.

Отпуск стали:

- t = 400 10С;

- выд = 20 часов;

- охлаждение на воздухе.

Старение:

- t = 515 5С;

- выд = 2 часа 30 минут;

- охлаждение на воздухе.

Зачистка сухим способом на шлифовальном станке, глубина зачистка до 0.2 мм.

Контроль:

- марки материала по выбитому шифру;

- технологического режима термообработки по стадиям;

- контроль твердости НВотр = 3.05-3.2 мм;

- механических свойств в ЦЗП: в=1250-1400 МПа, 10%, 55%.

Примечания:

При неудовлетворительной структуре все детали возвращаются на дополнительную термообработку, в связи с этим закалку детали разрешается проводить не более трех раз.

На деталях, поступающих на старение, не должно быть черновых поверхностей.

Загружать детали в холодильную камеру необходимо тогда, когда она охлаждена до температуры -50С.

Для обеспечения упрочнения стали при обработке холодом не следует допускать нагрева деталей после закалки перед обработкой холодом в интервале температур 200-500С, а также длительного воздействия пониженных температур (0 - -40С).

Время между закалкой и обработкой холодом не должно быть более трех суток.

Врем между обработкой холодом и старением не ограничено.

Контроль микроструктуры следует проводить после закалки, обработки холодом и отпуска на образцах, вырезанных из центральной части.

Правку детали можно осуществлять после закалки, обработки холодом, отпуска.

Также после полного цикла термообработки.

Технологический процесс термической обработки стали ВМС-2.

Старение:

- t = 510 10С;

- внд = 2,5 часа;

- охлаждение на воздухе.

Зачистка сухим способом на шлифовальном станке, глубина 0.15 мм.

Контроль технологического режима по стадиям, контроль твердости:

- НВотн = 3.05-3.27;

- HRC = 33-41.

Примечания:

Партия деталей, поступающих на старение, обезжиривается.

Для более полного прогрева садку деталей разделять прокладками на пачки. Детали, имеющие пониженную твердость, подвергать повторному старению по тому же режиму. При заниженных значениях твердости, хотя бы на одной детали, всю партию проверять поштучно. Технологический процесс термической обработки отливок из стали ВМП-3.

Покрытие отливок эмалью ЭВТ-100. Сушка при комнатной температуре до полного высыхания.

Визуальный просмотр деталей на сплошном покрытии. При обнаружении дефекта (просвета, скола, пузырей и др.) детали подкрасить легкой кистью и подсушить.

Закалка I:

- t = 1110 10С;

- внд зависит от сечения детали (при S<20 мм, внд = 1 час, S>20 мм, внд = 2 часа);

- охлаждение на воздухе.

Покрытие отливок эмалью ЭВТ-101.

Закалка II:

- t = 1110 10С;

- внд аналогично пункту 2;

- охлаждение на воздухе.

Старение:

- t = 450 - 460С;

- внд = 2.5 часа.

Контроль:

- перед термообработкой контроль клейма номера плавки на отливках и образцах, и рентген-контроль отливок;

- контроль технологического режима термообработки по стадиям;

- контроль образцов свидетелей от каждой плавки в ИЗЛ: в = 1220 - 1450 МПа, 12%, 35%;

- контроль твердости отливок в объеме 3% от каждой плавки: dотп = 3.3 - 2.9 мм.

Примечания:

Эмалированные детали укладывать на противень в один ряд, не допуская соприкосновения друг с другом. На дно противня должна быть положена бумага.

Отливки не должны иметь следов керамики, раковин, трещин.

внд между закалкой II и старением не должно превышать 16 часов.

Перед термообработкой должна быть проведена очистка. Очистку производить электрокорундовым песком. Допускается обдувка стальным песком с последующей обязательной обдувкой корундовым песком.

Струенные отливки обдуть сжатым воздухом для удаления остатков песка и пыли.

При несоответствии механических свойств разрешается проводить старение или повторную термообработку отливок.

Достраивание производить при температуре 50010С с выдержкой 1 час.

Разрыв между очисткой и нанесением эмали не должен превышать 24 часа.

Технологический процесс термической обработки стали ВМС-5.

Отпуск стали:

- t = 520 10С;

- выд = 8 часов;

- охлаждение на воздухе.

Покрытие отливок эмалью ЭВТ-100. Сушка при комнатной температуре до полного высыхания.

Закалка:

- t = 1070 10С;

- выд = 4 минуты;

- охлаждение в масле при t=40-70С;

- контроль микроструктуры в ЦЗЛ.

При получении положительных результатов производить дальнейшую термообработку деталей.

Промывка от масла в моечной машине. Промывочный раствор t = 40 - 70С.

Обработка холодом:

- t = -70С;

- выд = 3 часа;

- нагрев на воздухе.

Отпуск:

- t = 200 5С;

- выд = 3 часа;

- охлаждение на воздухе;

- зачистка сухим способом на шлифовальном станке, с глубиной зачистки до 0.15 мм.;

- контроль технического режима термообработки по стадиям;

- контроль твердости на приборе «Роквелл» HRC = 43 - 46.

- механическая обработка (шлифовка).

Отпуск после шлифовки:

- t = 180 10C;

- выд = 3 часа;

- охлаждение на воздухе.

- контроль технологического режима термообработки.

Примечания:

Детали на термообработку поступают с образцом размером 83030 мм, для контроля микроструктуры после закалки.

После обезводораживающего отпуска необходимо проводить очистку электрокорундом. Эмалированные детали укладывать на противень в 1 ряд, не допуская соприкосновения друг с другом.

После механической обработки необходимо обезжирить детали.

Технологический процесс термической обработки стали ЭП-288.

Отжиг:

- t = 780 10С;

- выд = 2.5 часа;

- охлаждение на воздухе до комнатной температуры.

Отпуск стали:

- t = 490 10С;

- выд = 15 часов;

- охлаждение на воздухе до комнатной температуры.

Закалка:

- t = 1000 10С;

- выд = 25 минут;

- охлаждение в воде.

Обработка холодом:

- t = -70С;

- выд = 3 часа;

- нагрев на воздухе.

Правка - допускается:

- поводка до 1 мм.;

- зачистка сухим способом на шлифовальном станке, глубина до 0.5 мм.;

- контроль технологического режима термической обработки пооперационно, контроль твердости на приборе «Бринель»;

- НВотн = 3.45 - 3.1 мм.

Примечания:

Перерыв между закалкой и обработкой холодом должен быть не более 48 часов. Перед обработкой холодом детали не должны подвергаться нагреву в интервале температур 200-500С, а также действию температур 0-(-40)С.

Интервал между обработкой холодом и отпуском не ограничен.

Охлаждение деталей после отпуска стали разрешается проводить в воде или осуществлять перенос деталей в печь на отпуск 680С без предварительного охлаждения.

Технологический процесс термической обработки стали ЭИ-878.

Закалка:

- t = 1000 10С;

- выд = 7-9 минут;

- охлаждение в холодной воде.

Примечания:

Детали на термообработку поступают обезжиренными.

Детали на противень укладывать свободно, укладка пачками недопустима.

Технологический процесс термической обработки сталей 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т.

Закалка:

- t = 1000 10С;

- выд = 7-9 минут;

- охлаждение в холодной воде.

Время выдержки брать из расчета:

- сечения до 16 мм - 3 минуты + 1 минута на 1 мм условной толщины.

- сечения свыше 16 мм - 1 минута на 1 мм условной толщины.

3. Расчётно-конструкторская часть

Выбор основного оборудования.

В проектируемом цехе термической обработки крупногабаритных деталей из коррозионностойких сталей для нагрева деталей под закалку, отжиг, отпуск, старение предлагается использовать электрические камерные печи типа СИЗ 11.22.7. Электропечи типа СИЗ с металлическими нагревателями предназначены для нагрева изделий под закалку, а также для проведения других процессов, требующих нагрева изделий до температуры 1200С.

Камерные электропечи СИЗ делятся на низкотемпературные (до 800С), среднетемпературные (до 1000С) и высокотемпературные (до 1300С).

Основными узлами камерных электропечей СИЗ являются кожух, футеровка, нагревательные элементы, дверца с механизмом подъёма и опускания, подвод газа. коррозионностойкий сталь технологический

Кожух печей герметичный, сварен из листовой и профильной стали. Футерованы печи огнеупорными и теплоизоляционными материалами. Огнеупорная часть кладки выполнена из легковесных и ультралегковесных шамотных кирпичей, теплоизоляция из ультралегковесных шамотных кирпичей и перлитовых плит на керамической связке.

Подовая плита выполнена из жаропрочного стального литья, в целях безопасности соединена с кожухом печи стальной жаропрочной полосой.

Загрузка и выгрузка обрабатываемых деталей в печах СИЗ может быть механизирована, для чего в футеровке пода имеются специальные пазы для перемещения в них захватов механизмов загрузки - разгрузки.

Электропечь СИЗ 11.22.7 снабжена масленым баком и механизмом загрузки - разгрузки напольного использования.

Обрабатываемые изделия должны загружаться в печь в специальных поддонах. Без поддонов можно транспортировать изделия длиной до 1000 мм. Загрузку, разгрузку и передачу изделий в закалочный бак производит механизм, выполненный в виде напольной тележки с колонной. Тележка двигается по рельсам при помощи электромеханического привода. Колонна сбалансирована противовесами.

Оконный проём во время открывания дверцы перекрывается пламенной завесой препятствующей поступлению в рабочее пространство воздуха. Устройство пламенной завесы состоит из трубчатой горелки смесителя, запальника, электромагнитного вентиля. Горючий газ в смеситель должен подаваться из сети или из газовой приготовительной установки. Электромагнитный вентиль, установленный на магистрали подачи газа в горелку пламенной завесы, сбалансирован с механизмом подъёма или с механизмом открывания дверцы.

Подача газа в трубчатую горелку включается только при полностью закрытом проёме печи.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.