Классификация методов управления структурой и свойствами металлических материалов в твердом состоянии

Термическая обработка	Химическая обработка	Механическая обработка
Отжиг	Цементация	Прокатка
Нормализация	Азотирование	Прессование
Закалка	Нитро цементация	Волочение
Отпуск	Цианирование	Ковка
	Борирование	Объёмная штамповка
	Диффузионная металлизация	Листовая штамповка

Расшифровка марки материала, выбор и обоснование режимов обработки заготовки детали для достижения требуемого свойства

Марка стали - 40

Стандарт - ГОСТ 1050

Требуемое свойство: наибольшая стойкость против абразивного износа.

Сталь 40 содержит в среднем 0,4% углерода.

Таблица критических точек Стали 40

Ac1	Ac3	Ar1	Ar3
730	790	690	780

Нелегированная специальная сталь 40 применяется для изготовления коленчатых валов, шатунов, зубчатых венцов, маховиков, зубчатых колес, болтов, осей и др. Сплавы на основе железа - основной материал деталей машин, подверженных в процессе эксплуатации абразивному изнашиванию.

Абразивный износ – разрушение поверхности твердыми зернами абразива (зерна абразива воздействуют на поверхности, попадая между трущимися между собой изделиями или частями конструкции, или переносятся потоком газа или жидкости). Разрушение поверхности происходит в результате срезания, выкрашивания, выбивания и многократного пластического деформирования его поверхностных микрообъемов.

Для придания стали 40 наибольшей стойкости против абразивного износа можно использовать метод термическая обработки: закалка и отпуск позволяют улучшить механические свойства стали и повысить ее стойкость к абразивному износу.

1. Нагрев: во время закалки сталь подвергается нагреву до такой температуры, что железо, входящее в её состав, меняет свою структуру, а заодно насыщается углеродом.

Сталь 40 во время закалки можно нагревать до 820-840°С.

2. Выдержка определенного времени. Стоит отметить, что стали с высоким содержанием углерода при быстром нагреве часто трескаются. Именно поэтому их нагрев осуществляется постепенно с перерывами на выравнивание температуры по всей глубине изделия.

3. Охлаждение: после выдержки в течение определенного времени, сталь подвергают охлаждению. Процесс проходит довольно быстро, чтобы не допустить образования промежуточных форм железа.

Почти всегда деталь прогревают на всю глубину. В этом случае при резком охлаждении твёрдость стали внутри и снаружи будет отличаться совсем незначительно.

4. Отпуск: несмотря на высокую твёрдость, закаленная сталь оказывается очень хрупким материалом. Недостаток можно устранить с помощью отпуска, то есть нагрева стали до температуры ниже фазового превращения. Конечно, после такой процедуры материал становится чуть менее твёрдым, зато приобретает пластичность.

Вывод: в ходе индивидуального домашнего задания были изучены методы управления структурой и свойствами металлических материалов (термическая, химико-термическая, термомеханическая и деформационная обработки). Определен метод обработки стали 40 для достижения наибольшей стойкости против абразивного износа.