Власова Сапронов Ховова_МТ8_Метод указания к ДЗ по материаловедению (821865), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Есть сведения, например, о стали 33ХС: она склонна к такойотпускной хрупкости. С учётом этого факта после выбранного режимаотпуска 530°C следует использовать ускоренное охлаждение изделия изстали 6ХС. Учитывая тонкое сечение металла в лезвии топора, достаточноохлаждать топор после отпуска на воздухе или между стальными плитами.После такой термической обработки сталь 6ХС будет иметь следующийкомплекс свойств: σв ≈ 1300 МПа, σ0,2 ≈ 1150 МПа, δ ≥ 8%,KCU ≥ 39 Дж/см2, HRC ≤ 45.Таким образом, объёмная упрочняющая термическая обработкатопора – фактически «улучшение» [2]: закалка и высокий отпуск.
Однакорабочее лезвие топора на высоте до 25 мм должно иметь максимальную38твёрдость – 53-56 HRC. Это требование задания может быть выполненопутёмприменениядополнительнойместнойзакалкилезвиясиспользованием индукционного нагрева токами высокой частоты (ТВЧ)[3].Скоростной индукционный нагрев осуществляется при помещенииизделиявспециальнойиндуктор,создающийпеременноеэлектромагнитное поле высокой частоты [3].
В соответствии с законамиэлектродинамикивизделиивозникаетиндукционныйток,сосредоточенный в тонком слое металла, который разогревается за счёттеплоты Джоуля – Ленца. Регулируя частоту поля, можно создать условия,обеспечивающие определённую глубину поверхностного нагрева илиполный прогрев тонкого сечения (как в нашем случае). При этом скоростьнагрева весьма высока (100…500 °С/с). При таких скоростях нагреватемпературы критических точек всех сталей существенно повышаются,поэтому режим скоростной закалки назначается технологом по особымправилам, где главные параметры – скорость и температура нагрева,поскольку собственно выдержку при этом фактически не делают [3].При местном скоростном нагреве детали во многих случаях длязакалки не применяют специальную охлаждающую среду, посколькутеплоотвод в холодную часть детали вполне обеспечивает высокуюскорость охлаждения.
Применительно к закалке ТВЧ режущей кромкитопора можно (при необходимости) рекомендовать охлаждение егонагретойчастимеждустальнымиплитами,чтобысохранитьплоскостность лезвия топора.После скоростной закалки в рабочей части лезвия будет полученаструктура мартенсита, гарантирующая твёрдость 58-59 HRC.
После такойместной закалки лезвия топор необходимо подвергнуть низкому отпускупри 250 °С (см. табл. 2.6) для достижения в лезвии твердости 53…56 HRCи понижения в нём закалочных (остаточных) напряжений.39Скоростная закалка изделий с использованием токов высокойчастоты – сложная техническая и технологическая проблема, однако еёприменение при массовом производстве (как указано в задании) итехнически, и экономически обосновано.Врезультатекомбинированнуюдлястали6ХСупрочняющуюрекомендуетсятермическуюиспользоватьобработку,гарантирующую получение высокой твёрдости лезвия (53…56 HRC) итвёрдости полотна и обуха топора не более 45 HRC. Топор можетвыдерживать ударные нагрузки уровня 39 Дж/см2 при эксплуатации вусловиях 20 °С и до 21 Дж/см2 при температурах до –60 °С. Полная схемаразработаннойупрочняющейтермическойобработкистали6ХСпредставлена на рисунке 2.2.
Она включает объёмную закалку притемпературе 840…860°C, охлаждение в масле, высокий отпуск при 520540°С с ускоренным охлаждением, закалку лезвия топора с нагревом ТВЧ,отпуск при 250°С.Рис. 2.2 – Схема упрочняющей термической обработки строительного топораиз стали 6ХС40В соответствии с разработанной схемой упрочняющей термическойобработкиможнопредставитьпоследовательностьструктурныхпревращений в стали 6ХС на каждой её стадии.Исходное структурное состояние стали – феррит и перлит спреобладанием перлитной компоненты, так как сталь с повышеннымсодержанием углерода.1.
Объёмная закалка.При нагреве превращение протекает в две стадии:•при переходе стали через критическую точку Ас1 перлитпревращается в аустенит;•при переходе стали через критическую точку Ас3 завершаетсяполиморфное превращение феррита в аустенит, химический составкоторогопривыдержкестановитсяоднороднымисоответствуетсодержанию элементов в стали.Охлаждение в масле гарантирует бездиффузионный характерпревращения аустенита и получение структуры мартенсита во всём объёмеизделия.2.
Высокий отпуск при 5300С.В процессе выдержки протекает распад мартенсита с образованиемферрито-цементитной смеси (образуется сорбит отпуска) и полностьюснимаются закалочные напряжения.3. Скоростная закалка лезвия.В рабочей зоне лезвия топора дисперсная феррито-цементитнаясмесь (сорбит отпуска) в условиях скоростного нагрева и значительногопревышения критической точки Ас3 превращается в аустенит. Такоепревышение критической точки позволяет не проводить выдержку привыполнении скоростной закалки. Ускоренное охлаждение гарантируетполучение в рабочей зоне лезвия топора мартенситной структуры ивысокой твёрдости.414.
Низкий отпуск при 2500С.На этой стадии понижаются закалочные напряжения в зоне лезвия,формируется структура мартенсита отпуска и немного снижаетсятвёрдость до заданного уровня.ЗаключениеТаким образом, в результате выполнения домашнего задания дляизготовления строительного топора выбрана экономно легированнаясталь 6ХС, разработан режим её комплексной упрочняющей термическойобработки, гарантирующий получение заданных свойств в строительномтопоре: твёрдость рабочего лезвия 53-56 HRC, твёрдость в зоне обухаменее 45 HRC, ударная вязкость при – 600С 21 Дж/см2.ЭТАП 5.
Оформление списка литературы, использованной привыполнении домашнего задания.423. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ВЫПОЛНЕННОГОДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯОтчёт о выполненном домашнем задании оформляется по ГОСТ7.32-2001 на листах формата А4. Отчёт должен иметь титульный лист суказанием фамилии и инициалов студента, индекса его группы, фамилии иинициалов преподавателя, номера задания и его варианта.На первой странице отчёта приводится полный текст задания,включая эскиз детали и все исходные параметры для заданного варианта.Текст отчёта должен быть структурирован по этапам выполнениядомашнего задания.В первой части отчёта (по результатам выполнения этапа 1 илиэтапов 1, 2) необходимо:1.
Дать краткий анализ условий работы детали, определитьпреобладающий характер нагружения металла (статический, циклический,ударный), наличие зон трения и указать основные факторы, определяющиеработоспособность детали в данных условиях.2. Дать краткую характеристику геометрических особенностейдетали,определитьналичиеконцентраторовнапряжений,оценитьвозможную склонность детали к короблению или растрескиванию припроведении упрочняющей обработки.3. Сформулировать и изложить основные требования к структуре исвойствам стали, включая уровень прокаливаемости, которые смогутобеспечить работоспособность детали в предлагаемых условиях.4. Датьобоснованиедиапазонаконцентрацииуглеродавконструкционной или инструментальной стали, который соответствуетвыполнениютребованийп.3(сталицементуемые,улучшаемые,азотируемые и т.д.).43Во второй части отчёта (по результатам выполнения этапа 3)необходимо:1.
На основании анализа соответствующей группы сталей вмарочнике сталей и сплавов выбрать и привести несколько (не менее трёх)марок сталей, которые по основным признакам близки к предъявляемымтребованиям и подходят для изготовления заданной детали.2. Сопоставить механические и технологические характеристикиотобранных сталей и выбрать из них ту марку стали, которая в полной мереудовлетворяет всем исходным требованиям задачи, включая необходимыйуровень прокаливаемости с учётом возможного коробления детали призакалке. Привести все обоснования по выбору именно этой марки стали.В третьей части отчёта (по результатам выполнения этапа 4)необходимо:1. Для выбранной марки стали привести её химический состав,критическиеточки,уровеньпрокаливаемости,рекомендоватьупрочняющую обработку, гарантирующую выполнение исходных данныхзадачи; при этом обосновать цели и условия проведения каждойиспользуемой операции.2. Представить рекомендованный режим упрочняющей термической(химико-термической)обработкивыбраннойсталиграфическивкоординатах «температура-время».3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
