материалка / материаловеденье123 / женя

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Воткинский филиал

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу «Материаловедение»

Выбор материалов и режимов термической

обработки в зависимости от условий работы

деталей и элементов конструкций

Выполнил: студент гр. Т-513

Ширяев Е.А.

Проверил: доцент, к.т.н.

Сметанин В.И. п

Воткинск

2005

Содержание:

1. Введение

2. Анализ исходных данных

3. Выбор способа формообразования

4. Выбор материала для изготовления детали

5. Назначение вида и режима термической обработки

6. Описание свойств готовой детали

Задание № 38

Выбрать способ формообразования, марку материала и режим термической обработки для крюка железнодорожного крана. Максимальная толщина крюка 80 мм.

Механические свойства в сечении крюка: σ_В ≥ 400МПа, σ_т ≥ 200МПа, KCU≥ 60Дж/см² .

^{Введение}

Задача выбора материала детали, способа получения заготовки и термической обработки заключает в себе решение нескольких проблем:

1.выбранный материал детали должен обеспечивать необходимую прочность и надёжность детали при заданных нагрузках;

2.способ получения заготовки должен учитывать свойства выбранного материала, форму детали и быть достаточно экономичным;

3.термообработка детали должна обеспечить выполнение эксплуатационных и экономических требований, а так же повысить конструкционную прочность детали.

Анализ исходных данных

Значения прочностных характеристик (σ_В ≥ 400МПа, σ_т ≥ 200МПа, KCU≥ 60Дж/см² ) характерны для углеродистых конструкционных сталей после нормализации.

Легированные стали после нормализации с таким уровнем прочности имеют более высокие плас-тические и вязкие свойства. Исходя из стоимости данных видов сталей, следует искать нужный материал среди углеродистых конструкционных сталей.

Крюк железнодорожного крана с максимальной толщиной 80 мм. Работает на растяжение и изгиб и при температуре окружающей среды -40⁰С до 40⁰С.

Выбор способа формообразования

Выбор способа получения заготовки для детали зависит от конструкции, размеров детали, от выбранного материала, а так же от типа производства.

Крюки для подъёма грузов изготавливают коваными и штампованными, а так же пластинчатыми. Пластинчатые крюки проще кованых в изготовлении и более надёжны, так как одновременное разрушение всех пластин практически исключено, но они тяжелее.

Для данной детали выбираем способ формообразования горячую штамповку, изготовление штампов значительно повышает себестоимость детали, но при серийном производстве затраты оправдываются.

Изготовление из цельного куска стали нетехнологично, требует больших экономических затрат. Поэтому выбираем способ формообразования горячую штамповку.

Выбор материала для изготовления детали

Заданные механические характеристики требуемого материала : σ_В ≥ 400МПа, σ_т ≥ 200МПа, KCU≥ 60Дж/см² при нормальной комнатной температуре.

при температуре:

-20⁰С KCU= 123-88Дж/см² .

-40⁰С KCU=67 Дж/см² .

-60⁰С, KCU=49Дж/см²,следовательно крюк может разрушиться.

Сравнение свойств предварительно выбранных материалов представлены в таблице 1. [№5,стр40,84,88]

Сталь	σт, МПа	σВ, МПА	Ψ, %	KCU, Дж/м2	HB
15	200	400	55	60	111-156
20	220	440	53	55	123-167
25	250	480	48	50	143-179
35	280	540	-	-	-
40	350	600	45	60	174-217

В качестве материала для данной детали может быть рекомендована сталь 15 так как она более дешева и удовлетворяет механическим свойствам.

Назначение стали 15 без термической обработки или после нормализации:

патрубки, вилки, болты, фланцы, змеевики . [№5,стр37]

Химический состав:

С- 0.12-0.19%,Si- 0.17-0.37%,Mn- 0.35-0.65%,C_r-0.25 [№5, стр.38]

Механические свойства:

После нормализации от 900-920⁰С следует провести высокий отпуск от 600-680⁰С и охлаждение на воздухе. [№5, стр.40]

Механические свойства крюка: σ_В ≥ 400МПа, σ_т ≥ 200МПа, KCU≥ 60Дж/см² даны по всему его сечению [табл.1]

Назначение вида и режима термической обработки

Для достижения требуемых механических свойств, приведенных выше, рекомендуется провести нормализацию и высокий отпуск. Вариантом окончательной термообработки, обеспечивающей получение требуемых свойств, является нормализация от 900-920⁰С,затем высокий отпуск от 600-680⁰С и охлаждение на воздухе.

Этим достигаются прочностные характеристики : σ_В ≥ 400МПа, σ_т ≥ 200МПа, KCU≥ 60Дж/см². [№5,стр40]

Описание свойств готовой детали

σ_т ≥200МПа, σ_т ≥400МПа,ψ≥550%,KCU≥60Дж/м². . [№5,стр40]

Крюки, изготовленные из стали 15 методом горячей штамповки с последующей нормализацией и высоким отпуском и охлаждением на воздухе, обладают следующими механическими свойствами приведенные выше. Нормализация применяется для получения мелкозернистой структуры, повышения прочности и вязкости, снятия внутренних напряжений.

Конечная структура крюка после термической обработки феррит+перлит (сорбит).[№1,стр114]

Вывод: ДАННАЯ СТАЛЬ 15 НАИЛУЧШИМ ОБРАЗОМ ПОДХОДИТ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЮКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО КРАНА , ТАК КАК ОНА СООТВЕТСТВУЕТ ЗАДАННЫМ КРИТЕРИЯМ И ПОЗВОЛЯЕТ ИЗГОТОВИТЬ КРЮК С НАИМЕНЬШЕИ СЕБЕСТОИМОСТЬЮ.

Литература:

1. Н.С. Ачеркан, “Справочник металлиста”,Москва,1985,издательство “Машиностроение”

2. В.М. Кована, “Справочник технолога машиностроителя”,Москва, 1983,издательство “Машиностроение”

3. В.И.Анурьев, “Справочник конструктора-машиностроителя”,2001,издательство “Машиностроение”

4. В.А.Васильев, “Справочник по кранам”,Москва,1988, издательство “Машиностроение”

5. В.Н. Журавлев, “Машиностроительные стали ”, Москва,1981,издательство “Машиностроение”