Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана
(МГТУ им. Н.Э.Баумана)
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
ПО КУРСУ: МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Задание № Д-2
Выполнил: Ванройе н. К., студент иу4-33
Проверил: Соловьева Т. В.,
доцент кафедры МТ-8
Москва, 2014
Задание № Д-2
Валы, траверсы, зубчатые колёса, крепёжные детали трубопроводов высокого давления изготавливают из стали 40ХФА.
Укажите и обоснуйте режим упрочняющей термической обработки вала из этой стали, обеспечивающий твёрдость в сердцевине НВ 330-340 с учетом сквозной прокаливаемости. Какой максимальный диаметр вала можно изготовить из этой стали? Построить график термообработки для этой стали в координатах температура – время, с указанием: температуры нагрева, времени выдержки, среды охлаждения.
Опишите структурные превращения, происходящие в стали на всех стадиях термической обработки. Перечислите возможные способы дополнительного повышения конструкционной прочности вала, изготовленного из этой стали.
Приведите основные сведения об этой стали: химический состав по ГОСТу, область применения, требования, предъявляемые к этому виду изделий, механические свойства после выбранного режима термической обработки, технологические свойства, влияние легирующих элементов, достоинства, недостатки и др.
|
Выбор материала для изготовления детали.
Выбор материала для изготовления детали производится из условия, какие нагрузки будет испытывать деталь при работе в составе изделия – статические, динамические, продолжительность их воздействия. Важной характеристикой является технологичность материала, т.е. насколько трудоемки технологические процессы приготовления из него различных деталей. Не менее важна стоимость материала, определяющая возможные объемы его применения.
Вал - деталь машины, предназначенная для поддержания расположенных на нем деталей и для передачи вращающего момента. Простейшие прямые валы имеют форму тел вращения. Во время работы вал испытывает нагрузки на изгиб и кручение, а в отдельных случаях дополнительно на растяжение и сжатие.
Основными условиями, которым должна отвечать конструкция вала, являются достаточная прочность; жесткость, обеспечивающая нормальную работу зацеплений и подшипников; технологичность конструкции и экономия материала. В качестве материала для валов используют углеродистые и легированные стали. Для более ответственных валов, в том числе и большинства валов редукторов общего назначения, применяют стали 45, 50, 40X подвергнутые термическому улучшению (закалка с высоким отпуском).
Для данной конструкции можно использовать следующие марки сталей: 40ХФА, 40ХС, 40ХН2МА. Все они при высоком отпуске (600°С) получают необходимые механические свойства. Наиболее рациональным является использование стали 40ХФА, так как относится к широко используемым дешевым материалам. Из-за присутствия хрома в составе для неё характерна отпускная хрупкость, устранение которой требует быстрого охлаждения от температуры высокого отпуска. Введение 0.1 – 0.2 % V повышает механические свойства хромистых сталей, главным образом вязкость, вследствие лучшего раскисления и измельчения зерна.
Сталь 40ХФА используется для ответственных высокопрочных деталей, подвергаемых закалке и высокому отпуску; для средних и мелких деталей сложной конфигурации, работающих в условиях износа (рычаги, толкатели); для ответственных сварных конструкций, работающих при знакопеременных нагрузках.
Расшифровка буквенных символов для обозначения легирующих элементов сталей по ГОСТ 4543–71 «Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия». В стали 40ХФА содержится 0,4% углерода. Основные легирующие компоненты: хром, ванадий. «А» означает, что 40ХФА - высококачественная сталь.