материалка / 9 Моя Курсовая Настя

Министерство Образования Российской Федерации

Ижевский Государственный Технический Университет

Воткинский филиал

Кафедра ТМиП

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу: «Материаловедение»

на тему: «Выбор материалов и режимов термической

обработки в зависимости от условий работы

деталей и элементов конструкций»

Выполнил: студент гр. Д-511

Шадрина О.В.

Проверил: доцент, к. т. н.

Сметанин В.И.

Воткинск 2006

Содержание.

1. Задание………………………………………………………………………...3

2. Введение………………………………………………………………….…....4

3. Анализ исходных данных для выбора материала…………………………..5

4. Выбор способа формообразования……………………………………..……5

5. Выбор марки материала……………………………………………………....5

6. Назначение вида и режима термической обработки……………………….6

7. Описание структуры и свойств готовых деталей…………………………..6

8. Литература…………………………………………………………………….7

Задание №9.

Выбрать способ формообразования или вид полуфабриката, марку материала и режим термической или химико-термической обработки для поршневых пальцев диаметром 30 мм, длиной 100 мм и внутренним диаметром 18 мм с твёрдостью наружной поверхности 54-62HRC на глубину 0,8-1,1 мм и вязкой сердцевиной. Механические свойства сердцевины: σ_В≥820 МПа, σ_Т≥600 МПа, δ≥10%, KCU≥60 Дж/см².

Введение.

Долговечность и надежность деталей машин зависят от материала и его конструкционной прочности, то есть комплекса тех прочностных свойств, которые в наибольшей степени влияют на эксплутационные свойства изделия. В машиностроении используются различные материалы.

В настоящее время в мире существует огромное количество сталей и всевозможных сплавов, которые применяются в различных областях производства, при этом они могут испытывать различные воздействия, связанные: с видом нагрузки (растяжение, сжатие, изгиб, кручение, сдвиг), характером нагружения (статический, динамический).

Не существует универсального материала, способного успешно работать во всех этих случаях. При выборе материала необходимо учитывать помимо технологических, физических и механических свойств материала и экономическую сторону вопроса, чтобы конструкция была как можно дешевле, но при этом работала с максимальной эффективностью, для этого надо выбирать наиболее целесообразный вид и форму поставляемого полуфабриката.

Для различных деталей в зависимости от свойств, которые нужны детали, применяют различные виды термообработки, которые зависят в первую очередь от выбранной марки материала, а в ряде случаев и от способа формообразования. Поэтому выбор материала для поршневого пальца осуществлялся в следующей последовательности: - анализ исходных данных (требуемых значений технических характеристик материала и условий работы детали); - выбор способа формообразования; - выбор марки материала; - назначение вида и режима.

Анализ исходных данных для выбора материала.

Задание на курсовую работу предусматривает выбор материала для поршневого пальца, работающего в условиях износа при трении.

Заданные значения прочностных характеристик σ_В≥820 МПа, σ_Т≥600 МПа, пластичности δ≥10% , вязкости KCU≥60 Дж/см² характерны для низко- и среднелегированных сталей.

По условию задания поверхность детали должна быть очень твердой 54-62HRC, а сердцевина должна оставаться вязкой. Из этого следует, что материал должен подвергаться цементации. Наибольшая толщина детали 30 мм, на такую глубину прокаливаются легированные стали.

Выбор способа формообразования.

Учитывая простую форму пальца, для его изготовления наиболее приемлемым является использование проката диаметром 32 мм в горячекатаном состоянии. В качестве способа формообразования оптимальным будет обработка проката на токарном станке. Это позволит приблизить коэффициент использования металла к единице за счёт минимального съёма металла при последующей обработке резанием.

Выбор марки материала.

Для выбора марки материала были проанализированы механические свойства группы сталей [1,стр. 45], предназначаемых для изготовления деталей типа валов, зубчатых колёс и др.

Заданным требованиям соответствуют стали 15Х, 15ХА, 15ХФ, 20Х, 20ХФ. Наиболее дешёвой (менее легированной) является сталь 20Х.

Стали других групп не удовлетворяют заданным требованиям по многим показателям.

Ниже приводятся химический состав, механические и технологические свойства стали 20Х по данным справочника [1].

Назначение стали 20Х (табл. 43): Для цементуемых деталей, работающих на трение и требующих повышенной по сравнению с углеродистой сталью прочности сердцевины (поршневые пальца и кольца, распределительные и червячные валы, толкатели клапанов, копиры, ролики толкателей автотракторных двигателей).

Химический состав по ГОСТ 4543-71(стр.45 табл. 44): 0,17-0,23% С; 0,17-0,37% Si; 0,5-0,8% Mn; 0,7-1,0% Cr.

Содержание вредных примесей (не более): 0,035%P; 0,035% S; 0,30% Cu; 0,30% Ni .

Механические свойства после цементации в сечении 30 мм:

KCU=60 Дж/см², σ_В=850 МПа, σ_Т=630 МПа, δ=10%.

Назначение вида и режима термической обработки.

Так как деталь была получена из проката, следовательно, имеет волокнистую структуру, а значит, ее надо подвергнуть такой термообработке, при которой деталь имела бы равномерную мелкозернистую структуру, и высокую твердость поверхности.

Окончательной термообработкой, обеспечивающей получение требуемых свойств, является цементация при температуре 910-950^о С, а затем закалка при температуре 880^о С с низким отпуском при 160-180 ^о С.

Структура и свойства готовой детали.

Палец, изготовленный из проката, подвергнутый цементации, а затем закалке с низким отпуском имеет структуру отпущенный мартенсит в поверхностном слое и феррито-перлитную структуру сердцевины.

Поршневой палец обладает следующими механическим свойствами, одинаковыми во всём объёме:

твёрдостью наружной поверхности 54-62HRC , σ_В=850 МПа, σ_Т=630 МПа, δ=10%, KCU=60 Дж/см².

Выбранная в качестве материала для изготовления поршневого пальца методом горячей прокатки сталь 20Х обеспечивает выполнение заданных для этой детали требований.

Литература.

1. Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали. Справочник. – М.: Машиностроение, 1992.

2. Марочник сталей и сплавов. – М.: Машиностроение, 1989.

3. Материалы в машиностроении. Выбор и применение. Справочник (в 5 томах). – М.: Машиностроение, 1967.

4. Сметанин В.И., к.т.н., доцент. Выбор материалов и режимов термической обработки в зависимости от условий работы деталей и элементов конструкций. Методические указания к курсовой работе по материаловедению. – ВФ ИжГТУ, 2002 г.

7