8. Сталь марки 38ха

• Марка стали: 38ХА

• Метод упрочнения (термообработки): ТВЧ

• Термообрабатываемая поверхность: 50к6.

• Глубина упрочняемого слоя, мм: 1.0…1.1

• Твердость: 48…53 HRC

Расшифровка марки стали 38ХА

Первые две цифры в обозначении марки стали обозначают содержание углерода в сотых долях процента. Значит, в моей стали 0,38% углерода. Далее расположены обозначения легирующих элементов в сплаве. Буква «Х» показывает на содержание хрома в сплаве до 1 %. Буква «А» указывает, что данная марка стали является высококачественной, то есть содержание вредных примесей (сера и фосфор) в ней до 0,0025%. В итоге, перед нами высококачественная легированная конструкционная сталь.

Вид поставки стали марки 38ХА

Вид поставки: сортовой прокат: в том числе фасонный: Трубы ГОСТ 21729-76, Пруток ГОСТ 4543-71 Калиброванный пруток ГОСТ 10702-78

Применение стали марки 38ХА

Червяки, зубчатые колеса, шестерни, валы, оси, ответственные болты и другие улучшаемые детали. В данном варианте моей курсовой работы я выбираю зубчатое колесо.

Химический состав стали марки 38ХА (в %)

Углерод (C) 0,35 – 0,42 Фосфор (P) до 0,025

Кремний (Si) 0,17 – 0,37 Хром (Cr) 0,8 – 1,0

Марганец (Mn) 0,5 – 0,8 Медь (Cu) до 0,3

Никель (Ni) до 0,3 Железо (Fe) ~97

Сера (S) до 0,025

Механические свойства при Т=20°С стали марки 38ХА

Сортамент	Размер	sв	sT	d5	y	KCU	Режим термообработки
	мм	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Пруток ГОСТ 4545-71	Ø 25	930	780	12	50	88	Закалка 860 °С, масло. Отпуск 540 °С, вода
Трубы ГОСТ 8559-75		770	588	14	35

Физические свойства стали марки 38ХА

T	E 10- 5	α  10 6	l	r	C	R 10 9
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	1.96			7850
100		12.7	50
200		13.1	46	7800
300		13.5	42
400		13.8	40
500		14.2	37
600		14.6	35	7650
700			31
800			27

Свойства и полезная информация о стали марки 38ХА

Удельный вес: 7850 кг/м³

Термообработка: Закалка 820°C, масло, Отпуск 550°C, вода

Твердость материала: HB 10^-1 = 207 МПа

Температура критических точек: Ac1=740, Ac3(Acm)=780, Ar3(Arcm)=7,0, Ar1=695, Mn=250

Свариваемость материала: трудносвариваемая.

Флокеночувствительность: чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости: склонна.

Зубчатое колесо и его применение

Зубчатой передачей называется механизм, служащий для передачи вращательного движения с одного вала на другой и изменения частоты вращения посредством зубчатых колес и реек. Зубчатое колесо, сидящее на передающем вращение валу, называется ведущим, а на получающем вращение — ведомым. Меньшее из двух колес сопряженной пары называют шестерней; большее — колесом; термин «зубчатое колесо» относится к обеим деталям передачи.

Зубчатые передачи представляют собой наиболее распространенный вид передач в современном машиностроении. Преимуществами зубчатых колес является то, что они очень надежны в работе, обеспечивают постоянство передаточного числа, компактны, имеют высокий КПД, просты в эксплуатации, долговечны и могут передавать любую мощность (до 36 тыс. кВт). К недостаткам зубчатых передач следует отнести: необходимость высокой точности изготовления и монтажа, шум при работе со значительными скоростями, невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа.

В связи с разнообразием условий эксплуатации формы элементов зубчатых зацеплений и конструкции передач весьма разнообразны. Зубчатые передачи классифицируются по следующим признакам:

• По взаимному расположению осей колес: с параллельными осями (цилиндрическая передача); с пересекающимися осями (коническая передача); со скрещивающимися осями (винтовая передача, червячная передача).

• В зависимости от относительного вращения колес и расположения зубьев различают передачи с внешним и внутренним зацеплением. В первом случае вращение колес происходит в противоположных направлениях, во втором — в одном направлении. Реечная передача служит для преобразования вращательного движения в поступательное.

• По форме профиля различают зубья эвольвентные и неэвольвентные, например цилиндрическая передача Новикова, зубья колес которой очерчены дугами окружности.

• В зависимости от расположения теоретической линии зуба различают колеса с прямыми зубьями, косыми, шевронными и винтовыми. В непрямозубых передачах возрастает плавность работы, уменьшается износ и шум. Благодаря этому непрямозубые передачи большей частью применяют в установках, требующих высоких окружных скоростей и передачи больших мощностей.

• По конструктивному оформлению различают закры­тые передачи, размещенные в специальном непроницаемом корпусе и обес­печенные постоянной смазкой из масляной ванны, и открытые, работаю­щие без смазки или периодически смазываемые консистентными смазками.

• По величине окружной скорости различают: тихо­ходные передачи (v равной до 3 м/с), среднескоростные (v равной от 3... 15 м/с) и быстроходные (v более 15 м/с).

Термическая обработка стали марки 38ХА

В данном варианте моей курсовой работы мы обрабатываем деталь из стали марки 38ХА токами высоких частот (ТВЧ). При поверхностной закалке ТВЧ нагрев проводится до более высокой температуры, чем при обычной объемной закалке. Это обусловлено двумя причинами. Во-первых, при очень большой скорости нагрева температуры критических точек, при которых происходит переход перлита в аустенит, повышаются, а во-вторых, нужно, чтобы это превращение успело завершиться за очень короткое время нагрева, а чем выше температура, тем быстрее оно происходит. Так, например, при печном нагреве со скоростью 2—3°С/с температура нагрева под закалку стали 50ХА составляет 840—860°С, при нагреве ТВЧ со скоростью 250°С/с — 880—920°С, а при скорости 500°С/с— 980—1020°С.

Несмотря на то, что нагрев при высокочастотной закалке проводится до более высокой температуры, чем при обычной, перегрева металла не происходит. Это объясняется тем, что время высокочастотного нагрева очень короткое, и зерно в стали не успевает вырасти. С другой стороны, благодаря более высокой температуре нагрева и более интенсивному охлаждению твердость после закалки ТВЧ получается выше примерно на 2— 3 единицы по Роквеллу. Это обеспечивает более высокую прочность и износостойкость поверхности детали.

Наряду с этим действует еще один важный фактор, способствующий повышению эксплуатационной прочности деталей, закаленных с помощью ТВЧ. Это появление на поверхности сжимающих напряжений благодаря образованию мартенситной структуры. Чем меньше глубина закаленного слоя, тем в большей мере проявляется действие таких напряжений.

Кроме этого, высокочастотная закалка дает и другие важные преимущества: высокую производительность; легкость регулирования толщины закаленного слоя; минимальное коробление; почти полное отсутствие окалины; возможность полной автоматизации всего процесса; облегчение условий труда; возможность размещения закалочной установки в потоке механической обработки. Наиболее часто поверхностной высокочастотной закалке подвергают детали, изготовленные из углеродной стали с содержанием 0,4—0,5% С, а сталь 50ХА содержит 0,5% С. Эти стали после закалки имеют поверхностную твердость HRC 55—60, а для данной стали необходимо 54..58 HRC.

ТВЧ закалка происходит следующим образом: деталь, которую следует закалить, помещается в электромагнитное поле внутри медной трубки, которая согнута по форме необходимой детали, при этом индуктируются переменные токи высокой частоты, они (токи) оттесняются к поверхности детали изнутри возникшим переменным магнитным током. Так как индуктированные токи на поверхности нагреваемой детали имеют очень высокую плотность, то происходит быстрый нагрев поверхностного слоя.