2)Требования, предъявляемые к материалам для зубчатых колес. Выбор сталей и

их упрочняющей термообработки в зависимости от уровня требуемых свойств.

Основным эксплуатационным свойством зубчатых колес является контактная выносливость. Она определяет габаритные размеры зубчатой передачи и ресурс ее работы. Так же требуется сопротивление усталости при изгибе, износостойкость профилей и торцов зубьев, устойчивость к схватыванию. Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют стали, имеющие твердый поверхностный слой, а так же вязкую и достаточно прочную сердцевину. Такое сочетание достигается химико-термической обработкой низкоуглеродистых сталей или поверхностной закалкой среднеуглеродистых сталей.

Для зубчатых колес, работающих при высоких контактных нагрузках, применяют цементуемые (нитроцементуемые) легированные стали.

Сильно нагруженные зубчатые колеса диаметром 150-600мм и более изготавливают из хромоникелевых сплавов 20ХНЗА, 12Х2Н4А, 18Х2Н4МА и др. Для менее нагруженных колес применяют хромистые стали 15Х, 15ХФ, 20ХР и др. Азотирование гарантирует высокую твердость поверхности, но из-за небольшой толщины упрочненного слоя возможны подслойные разрушения. Азотирование целесообразно применять для средненагруженных зубчатых колес сложной конфигурации, шлифование которых затруднено. Для азотированных колес используют стали 38Х2МЮА, 40Х, 40ХФА и др.

Поверхностной и объемной индукционной закалке с последующим низким отпуском подвергают зубчатые колеса малых и средних размеров из сталей с содержанием углерода 0,4-0,5%.

Зубчатые колеса, работающие при невысоких нагрузках, изготавливают из сталей 40, 50, 40Х, 40ХН и др. после нормализации и улучшения.

Билет6

1. Формирование структуры литых металлов. Влияние скорости охлаждения на величину зерна. Модифицирование.

Первичная кристаллизация – переход металла из жидкого состояния в твердое с образованием кристаллической структуры.

Вторичная кристаллизация – образование новых кристаллов в твердом кристаллическом веществе.

Кристаллизация происходит в том случае, если термодинамический потенциал вещества в твердом состоянии будет меньше термодинамического потенциала в жидком состоянии.

Степень переохлаждения – разница между равновесной и реальной температурой кристаллизации. Степень переохлаждения зависит от природы металла. Она увеличивается с повышением чистоты металла и ростом скорости охлаждения.

Зависимость числа зародышей кристаллов и скорости их роста от степени переохлаждения. При T₁ – число зародышей мало, скорость роста отлична от нуля. В результате кристаллы вырастают до крупных размеров. При T₂ – число зародышей резко возрастает, скорость роста увеличивается, но кристаллы из-за большого количества не успевают вырасти до крупных размеров (структура из мелких кристаллов).Чем мельче кристаллы в структуре металла, тем выше прочность и твердость, меньше пластичность. Для малых объемов металла T можно изменять за счет изменения скорости охлаждения.Модифицирование – технологическая операция, применяемая для измельчения структуры металлов и сплавов. Она состоит во введении в жидкий сплав перед разливкой специальных добавок – модификаторов. В качестве модификаторов используют поверхностно-активные вещества (в сталях бор, в алюминии натрий), а так же элементы, образующие тугоплавкие тонкодисперсные частицы (титан, цирконий в алюминии и его сплавах; алюминий, титан в сталях).

Строение металлического слитка.

Зона I: Высокая скорость охлаждения. Структура – мелкие, равноосные кристаллы.

Зона II: Быстрое охлаждение, большая разность температур, мелкие кристаллы, растущие навстречу оттоку тепла. Игольчатые (столбчатые) дендриты.

Зона III: Центральная часть слитка. Медленное охлаждение. Форма кристаллов: крупные, равноосные. Чем ближе к центру, тем больше содержание вредных примесей. Примеси можно удалить механически,

Зона IV: В верхней части слитка, концентрируется наибольшая часть легких примесей (шлаки), газовых пузырей, трещин, раковин, и т. д. После изготовления эту часть удаляют.Наиболее качественными являются слитки с одинаковой структурой кристаллов по всему объему.Зональная ликвация – химическая неоднородность по отдельным зонам слитка.Зона ликвации – химическая неоднородность по отдельным зонам слитка. Она отрицательно влияет на механические свойства.Дендритная ликвация – характеризуется неодинаковым химическим составом по сечению зерна.