Лекции_Матвед_Минаков (863839), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

Низколегированные стали нормальной и повышеннойпрочностиΣ Л.Э. ≤ 5 (6) % - 1 (2 или 3) элементанормальная прочностьВ < 1000 МПа1 строкапрокаливаемость5 строк...→ для деталей, работающих натрение+удар (зуб. колёса,поршневые кольца, кулачки и др.)цеметация+упрочняющая Т.О.повышенная прочностьВ ≈ 1000 − 1500 МПа1 строкапрокаливаемость5 строк...→ для деталей, работающих пристатических, циклических инебольших ударных нагрузках(валы, оси и др.)Закалка+высокий отпускцементуемыеулучшаемые (Сотп )→ для деталей, работающих безтрения(статические+ударныенагрузки)закалка+низкий отпуск (Мотп )В ~ 700 − 1000 МПа; ~ 10 − 12 %;KCU ~ 0,6-1,0 МДж/м2В ~ 1000 − 1200 МПа; ~ 10 − 12 %;KCU ~ 0,6-0,8 МДж/м2→ улучшение+азотированиенеобходимо брать стали без Ni(типа 38Х2МЮА)Итоги: 1) по марке низколегированной стали можно выявить следующуюдополнительную информацию:→ по содержанию углерода: - уровень прочности;- типичную Т.О.;- типичное применение;→ по подбору Л.Э.: - уровень прокаливаемости;- температуру эксплуатации (с Ni – пониженные, c Mo,W, V –немного повышенные);- цену (с Ni – дорого);→ по показателю качества: - уровень надёжности;- цену;Сталь 35ХМА:Что видно в марке стали?7 строк1 слово + 1 строка2) низколегированные стали нормальной и повышенной прочностизакаливаются в масле, а некоторые на воздухе, имеют глубокуюпрокаливаемость; поэтому применяются для средних и умеренных (большесредних) нагрузок для сложных, ответственных изделий разного сечения (в томчисле и массивных)Авто сделаем, трактор сделаем, а шасси на аэробус или ИЛ96, а броню, а корпусподводной лодки, а сосуды для сжиженных газов сделаем? – Нет!§ 3.3.

Высокопрочные конструкционные легированные сталиВ ≥ 1500 МПа; ~ 10 − 12 %;KCU ≥ 0,2 МДж/м21 ≥ 50 МПа м3 строкиПуть № 1 – комплексное легирование0,35-0,4 % СВ ≥ 1500 МПапри структуре М+Л.Э. ≥ 4 (5, 6 лучше) штук+ особо чистая выплавкаNi ≥ 2-3 %;Si → удержать распадMo мартенсита приW отпуске;V→ удержать мелкоеNb зерно;B→ очистить границывысококачественная___А___Например, 40ХН2СВАЗакалка в масле (на воздухе) + низкий отпуск 250-350 ℃40ХН5МФАМотпВ ≥ 1850 − 2000 МПа; ~ 11 − 13 %; KCU ~ 0,5 МДж/м2 ; 1 ≥ 50 −60 нижний предел МПа мПуть № 2 – мартенсито-стареющие сталиИдея: → углерод исключить (8 «-»);→ Ni max (10-20 %);→ для создания высокой прочностииспользовать Mo, Ti и Al, которые имеютразную растворимость в γ-Fe и α-Fe («какбы искусственно созданная переменнаярастворимость»)Т.О.: закалка + старение- при закалке 820-850 ℃ (воздух) при нагреве в аустените растворяются все Л.Э.,а после охлаждения получается мартенсит – пересыщенный твёрдый растворзамещения (!) ~1000 МПа;Вобработка давлением, резание ~ 10 − 25 %; ≈ 70 % (!)- при старении (500-550 ℃, 2-6 часов) из мартенсита выделяются дисперсныечастицы 3 , 3 , 2 (фаза Лавеса)В ~ от 1500 до 3000 МПаСталь 03Н18К9М5Т В ≈ 2000 МПа; ~ 10 − 13 %;- углерода очень2 , KCV ~ 0,3 МДж/м2 , KCT ~ 0,2 МДж/м2 (!)KCU~0,5МДж/ммало (может и не1 ≈ 100 − 150 МПа мбыть 00 – суперочистка отуглерода);- очень много Ni;- многоэлементовупрочнителей;- всегда ВДП(никто не пишет)Итоги: мартенсито-стареющие стали:а) при очень высокой прочности исключительно надёжны;не чувствительны к концентраторам; не имеютхладноломкости;б) исключительно технологичны: хорошо обрабатываютсямеханически; закаливаются на воздухе; имеютнеограниченную прокаливаемость (> 500 мм); не имеюткоробления и не изменяют размеры;в) исключительно дорогие (как Ti сплавы);г) применяются для силовых высокоточныхтяжелонагруженных изделий сложной формы иответственного назначения (спецболты для космонавтики,корпуса подводных лодок, гребные винты подводных лодок,сосуды для сжиженных газов, супер ответственныешестерни, детали компрессоров и силовых установок).§ 3.4.

Стали для циклического нагружения и методы ихобработкиАнализ явления усталости (более детальный)1. Особенности работы детали при циклическом нагружении→ появление трещины- при циклическомнагружении деталидислокации «скользят» всторону поверхности вразных системах скольжения;в результате на поверхностиформируютсяN миллионов цикловмикронеровности, самыеглубокие из которыхстановятся зародышамитрещин.- чтобы трещины невозникали, необходимо«заблокировать» вседислокации, т.е.

материал3 слова→ распространение трещин- чтобы трещина не распространялась,3 строкиПарадокс материаловедения № 2:Материал вынослив к циклическому нагружению тогда,когда он5 словНайдутся ли такие материалы ?2 слова ~2сред2. Требования к структуре и свойствам сталей для циклического нагружения17 строк3. Используемые стали и методы их обработки→ типичные детали: валы, оси и др. (циклические+ударные нагрузки);→ типичные стали: улучшаемыелегированныеуглеродистые40Х (до 25 мм)30,35,40,4540ХН (до 40 мм)(«-»: закалка в воде – коробление;40ХН2МА (до 100 мм+без отпускноймаленькая прокаливаемость)обратимой хрупкости (есть Mo))→ типичная Т.О.: улучшение (закалка [Ас3 + 30 − 50℃, вода или масло] +высокий отпуск 500-600 ℃)→ структура: Сотп;→ −1 ≈ 0,5 ∙ В→ для повешения долговечности необходимо 1 строка→ дополнительные меры:3 строкиА можно ли сразу?2 слова3 строкиметодрезультатпримечаниезакалка ТВЧ1-3 мм наповерхности М +сж ~ 300 −600 МПаограничение: валы сосложной геометриейповерхностная пластическаядеформация (ППД):- обдувка дробью;- обкатка роликаминаклёпповерхности на1,5-2 мм +сж ~ до 600 МПаобкатка – для простоготела вращения;обдувка – для телавращения со сложнойгеометриейТВЧ+ППДМ+наклеп+сждля сложных деталейазотирование0,3-0,5 мм с HV1000-1200 наповерхности,однако нет сжсамые ответственныеи сложные деталиИтог: такая дополнительная обработка увеличивает цену, однако долговечностьвозрастает в 1,5-2 (иногда в 3) раза, такая обработка «как бы нейтрализует вред отконцентраторов».§ 4.

Конструкционные материалы с высокими упругимисвойствами (пружинные материалы)§ 4.1. Требования к структуре и свойствам пружинныхматериалов→ Пружина должна восстановить форму и размеры после нагружения иразгрузки1 слово1 график2 строки2 строки2 строки5 строк→ Пружина должна обеспечивать определённую деформацию при определённыхнагрузкахпри большой разнице в нагрузках должна при небольшой разнице в нагрузкахбыть небольшая разница в деформациях должна быть ощутимая разница всиловые пружиныдеформацияхизмерительные пружины (для УЧЭ –высокий Еупруго-чувствительных элементов)низкий Е→ большинство силовых пружин должны работать при циклическом нагружениираб<ቊ → при работе пружин необходимо предельно уменьшить все неупругие дефектыРелаксация напряжений (Р.Н.) –0 − рабР.

Н.1 =∗ 100 %0определяет просаживаемостьпружиныИтоги:пружинные материалысиловые пружины (рессоры, подвески,амортизаторы)измерительные пружины (для УЧЭ –датчики и др.)высокиймодуль упругости Енизкийраб < 0,01высокий упрпросаживаемость до 5-10 %Р.Н.просаживаемость < 5 %(реально 2 %)иногда: коррозионнаястойкость, теплостойкостьдополнительныетребованиявсегда коррозионнаястойкость;как правило: немагнитность,раб0,005< ቊ0,002Для упругой деформации пружины необходимо при нагружении исключитьлюбые перемещения дефектов (!), поэтому главное требование к структурелюбого пружинного материала – максимальное закрепление дефектов.3 словаКак закрепить ? -§ 4.2. Пружинные материалы общего назначеният.е., материалы для силовых пружин.Е – высокий → материалы – стали (Е = 210 000 МПа)углеродистые (прокаливаемость до 10-12 мм)типичные стали:60, 65, 70, 60Г, 65Г, 70Г,...- повышенное количество углерода;- очень небольшое легирование;легированные- нет Ni60С2 (до 18 мм),60С2ХА, 50ХФА, 55СГФ (до 50-80 мм)типичная Т.О.: навивка пружины + закалка (Ас3 + 30 − 50 ℃, вода или масло, вспециальном приспособлении) + средний отпуск (350 - 450 ℃)структура: Тотппреимущества Тотп : - двойная блокировка дефектов;- самая большая выносливость к циклическим нагрузкам(для стали 60 0,01 ≅ 600 МПа; для стали 60С2ХА 0,01 ≅ 900 ÷ 1100 МПа [длярессор ж/д вагонов])дополнительные меры упрочнения: - обдувка дробью (повышает выносливость);- заневоливание (небольшой перегруз принагреве; слабо закреплённые дефекты могут встать в необходимое место).§ 4.3.

Пружинные материалы специального назначеният.е. материалы для пружин УЧЭнизкий Екоррозионная стойкостьМедные сплавы (Е ≅ 125000 МПа)электропроводностьдва варианта блокировки дефектовнемагнитность1-ый вариант латуни Cu+Znбронзы Cu+Sn, Cu+Siтвёрдые растворы замещения (В низкая, а высокая) → сильнаядеформация (50-70 %) + дорекристаллизационный отжиг (250 - 280℃)0,005 ≅ 600 МПа2-ой вариант бериллиевые бронзы Cu+Beа) изготовление пружины → закалка (770 ℃, вода) +старение (320 ℃, 4-6 часов)0,002 ≅ 600 МПаб) закалка (770 ℃, вода) + деформация (~30 %) +старение (320 ℃, 4-6 часов)0,002 ≅ 800 ÷ 900 МПаIII глава «Износостойкие материалы»~ 80 % всех выходов из строя деталей – в узлах трения из-за износа.§ 1. Работа металла в зоне трения и пути повышенияизносостойкости«зона трения» - трущиеся поверхности деталейконтактируют по микронеровностям; в зоне терния:- большие контактные давления;- деформация на сдвиг;- локальный разогрев в микрообъёмах до плавл;- зажимание смазки в микрообъёмах;- отдельные ситуации: пыль, вакуум, коррозия,циклические нагружения, удар и др.При выборе материала для пары трения необходимоопределить преобладающий процесс:А) механическое изнашивание (деформациямикронеровностей, которые входят в зацепление);Б) молекулярно-механическое изнашивание (адгезия (илисхватывание), «как бы сварка» трущихся поверхностей)тр = ∙ трА.

Характеристики

Список файлов лекций