5. Сталь марки 45 (1б)

• Марка стали: 45

• Метод упрочнения (термообработки): Азотирование

• Термообрабатываемая поверхность: Зубья.

• Глубина упрочняемого слоя, мм: 0.5…0.7

• Твердость: 58…62 HRC

Расшифровка марки стали 45

Цифра 45 в начале обозначения марки стали указывает на то, что в ней 0,45% углерода. Далее должны идти обозначения легирующих элементов в сплаве. В этом варианте они отсутствуют. Содержание остальных примесей незначительно. Подводим итоги: сталь 45 – углеродистая конструкционная сталь.

Вид поставки стали марки 45

Вид поставки – сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1050-88, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8239-89, ГОСТ 8240-97, ГОСТ 10702-78 Калиброванный пруток ГОСТ 1050-88, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Лист толстый ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74. Лист тонкий ГОСТ 16523-97. Лента ГОСТ 2284-79. Полоса ГОСТ 103-2006, ГОСТ 1577-93, ГОСТ 82-70. Проволока ГОСТ 17305-91, ГОСТ 5663-79. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70, ГОСТ 1133-71. Трубы ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 8731-74, ГОСТ 21729-76.

Применение стали марки 45

Вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность. Для данного варианта моей курсовой работы я выбираю коленчатый вал.

Химический состав стали марки 45 (в %)

Углерод (C) 0,42 – 0,5 Фосфор (P) до 0,035

Кремний (Si) 0,17 – 0,37 Хром (Cr) до 0,25

Марганец (Mn) 0,5 – 0,8 Медь (Cu) до 0,25

Никель (Ni) до 0,25 Мышьяк (As) до 0,08

Сера (S) до 0,04 Железо (Fe) ~97

Механические свойства при Т=20°С стали марки 45

Сортамент	Размер	sв	sT	d5	y	KCU	Режим термообработки
	мм	МПа	МПа	%	%	кДж / м2
Трубы ГОСТ 8731-87		588	323	14	35		Нормализация 890°С
Полоса ГОСТ 1577-93	6-60	600	355	16	40

Физические свойства стали марки 45

T	E 10- 5	α  10 6	l	r	C	R 10 9
°С	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	2			7829
100	2.01	11.9	48	7799	473
200	1.93	12.7	47	7769	494
300	1.90	13.4	44	7735	515
400	1.72	14.1	41	7698	536
500		14.6	39	7662	583
600		14.9	36	7625	578
700		15.2	27	7587	611
800			26	7595	720

Свойства и полезная информация о стали марки 45

Удельный вес: 7826 кг/м³

Термообработка: Состояние поставки

Твердость материала: HB 10^-1 = 170 МПа

Температура критических точек: Ac1=730, Ac3(Acm)=755, Ar3(Arcm)=690, Ar1=780, Mn=350

Свариваемость материала: трудносвариваемая. Способы сварки: РДС и КТС. Необходим подогрев и последующая термообработка.

Температура ковки, °С: начала 1250, конца 700. Сечения до 400 мм охлаждаются на воздухе.

Обрабатываемость резанием: в горячекатаном состоянии при HB 170-179 и σв=640 МПа, К υ тв. спл=1 и Кυ б.ст=1

Флокеночувствительность: малочувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.

Коленчатый вал и его применение

Коленчатый вал (коленвал) – это главный элемент двигателя автомобиля, являющийся частью кривошипно-шатунного механизма, который преобразует энергию сгорающих в цилиндрах двигателя газов в механическую энергию. Главная задача коленчатого вала – преобразовать возвратно-поступательные движения поршней двигателя в крутящий момент, который через трансмиссию передаётся на колёса автомобиля. Одной из основных технических характеристик коленчатого вала, как и всего двигателя, является радиус кривошипа. Это расстояние от осей коренных шеек (шейки, в которых вращается коленчатый вал в цилиндровом блоке) к осям шатунных шеек (шейки, которые вращаются внутри большой головки шатуна). Удвоенный радиус кривошипа являет собой длину хода поршня, которая определяет объём цилиндров. Если изменить длину радиуса кривошипа при неизменном диаметре цилиндра, это приведёт к изменению объёма цилиндров. Эту зависимость часто используют, чтобы менять технические характеристики всего двигателя в определённом направлении.

Подбирая соотношение длины хода поршня и диаметра цилиндра, двигатель можно сделать длиноходным (ход поршня превышает диаметр цилиндра) или короткоходным (диаметр цилиндра больше, чем ход поршня). Короткоходные двигатели дают возможность повысить мощность за счёт увеличения скорости вращения. А длиноходные двигатели более экономичны и обеспечивают высокий крутящий момент на низких оборотах. При изменении параметров коленчатого вала происходит изменение всех параметров двигателя, поэтому нужно быть предельно осторожным, тюнингуя свой автомобиль, так как технические характеристики часто меняются не в лучшую сторону.

Когда двигатель работает, на коленчатый вал действую сильные нагрузки. Его надёжность определяется конструкцией и материалом, из которого он изготовлен. Этот элемент двигателя, как правило, имеет цельную структуру. А потому материалы для него должны быть максимально прочными, потому что от прочности коленчатого вала будет зависеть работа всей системы.

В качестве материалов для изготовления коленчатых валов используют углеродистую и легированную сталь либо чугун высокой прочности. Коленчатый вал можно изготовить методом литья, методом ковки из стали или методом точения. Заготовки получают способом горячей штамповки или способом литья. Очень важно, как расположены волокна материалов в заготовках. Чтобы не допустить их перерезания в дальнейшей обработке, применяются гибочные ручьи. Когда заготовка готова, её дополнительно обрабатывают под высокой температурой и очищают от окалины (дробомётной машиной или методом травления).

Термическая обработка стали марки 45

В данном варианте моей курсовой работы деталь из стали марки 45 проходит через азотирование. Азотирование — процесс химико-термической обработки, заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали азотом. Азотирование впервые было предложено русским ученым проф. Н. П. Чижевским (1913 г.).

Азотирование проводится при нагреве деталей в атмосфере аммиака (NH3) при температуре 500—700° С. Целью азотирования является получение поверхности деталей высокой твердости и износостойкости или устойчивости против коррозии (антикоррозионное азотирование). Для азотирования детали нагревают в специальной герметически закрытой печи, через которую пропускают аммиак (NH3). При нагревании аммиак разлагается. Образующийся атомарный азот (N) поглощается поверхностью стали и проникает в глубь детали. Если главным требованием, предъявляемым к азотированному слою, является высокая твердость и износостойкость, то применяют сталь, содержащую алюминий. Азотирование длится очень долго — до 90 ч. что является его основным недостатком. Глубина азотированного слоя получается обычно 0,3—0,6 мм. Микроструктура азотированной специальной стали приведена на рис. 155. На поверхности образуется белый нетравящийся слой нитридов, а глубже — сорбитообразная структура. Твердость и глубина азотированного слоя зависят от температуры. Чем выше температура азотирования, тем глубже слой, но меньше твердость.

Если азотированию должна подвергаться не вся поверхность детали, а только некоторые ее части, то места, не подлежащие азотированию, предохраняются от проникновения в них азота покрытием тонким (0,01—0,015 мм) слоем олова.

Общий технологический процесс азотирования состоит из следующих операций: предварительная токарная обработка; улучшение (закалка и высокотемпературный отпуск); чистовая обработка; азотирование; окончательное шлифование.

Азотирование проводят по одноступенчатому режиму при температуре 500—520° С с выдержкой до 90 ч или по двухступенчатому режиму—при 500—520° С (15—20 ч) и при 550—570° С (20—25 ч). Антикоррозионному (декоративному) азотированию подвергают любые стали, в том числе и простые углеродистые, при температуре 600— 700° С, с выдержкой 0,5—1 ч.