Влияние вредных примесей на качество стали. Единые принципы стандартизации систем допусков и посадок

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Материаловедение -- это наука, изучающая состав, способы получения, физические, химические и механические свойства, способы термической ихимико-термической обработки материалов, а также их назначение.

Основы этой науки были заложены в 30-х годах XIX в., когда было составлено общее представление о строении металлов и сплавов, разработаны промышленные методы получения стали и основы термической обработки. С этого времени металловедение начинает приобретать все большее значение при решении вопросов пригодности металлов для тех или других целей, производства сплавов с определенными свойствами, придания им необходимых свойств с помощью термической и химико-термической обработки и т. д.

Основы теории и научно обоснованной технологии термической обработки стали были заложены в работах Д. К. Чернова (1839--1921) по металлографии железа и стали, которые завоевали международное признание. Он также развил учение о кристаллизации, создал один из наиболее прогрессивных методов закалки -- изотермический, указал на преимущества кристаллизации под давлением и центробежного литья.

Крупнейшим открытием XIX в. стал периодический закон Д. И. Менделеева (1834--1907), позволяющий установить связь между свойствами, составом и строением металлов и предсказать изменение и физико-химических и механических свойств. Дальнейшие успехи металловедения неразрывно связаны с именами советских ученых Н. А. Минкевича, С. С. Штейнберга, Н. Т. Гудцова, Н. С. Курнакова, А. А. Байкова, А. А. Бочвара, Г. В. Курдюмова и многих др.

В настоящее время в народном хозяйстве повсеместно используют пластмассы и другие неметаллические материалы, создание которых стало возможным благодаря работам А. М. Бутлерова по теории химического строения органических соединений; С. В. Лебедева, обосновавшего промышленное производство синтетического каучука; В. А. Каргина, выполнившего структурные исследования полимерных материалов, и др.

В судостроении применяют разнообразные материалы, число которых с каждым годом растет.

Материал выбирают в зависимости от требований, которые предъявляются к судну, конструкции или детали (механическая прочность, долговечность, экономичность, надежность и т. д.). Благодаря правильному выбору можно повысить надежность и долговечность судна, увеличить его скорость и грузоподъемность, снизить массу, сократить эксплуатационные расходы, снизить стоимость и повысить производительность труда при постройке.

Решить вопрос о пригодности материала для тех или других целей поможет, овладение материаловедением.

В условиях научно-технического прогресса особенно важно развитие

определяющих его областей науки, техники и производства. Практически нет ни одной отрасли машиностроения, приборостроения и строительства, в которой не применялись бы сварка и резка металлов. С помощью сварки получают неразъемные соединения почти всех металлов и сплавов различной толщины - от сотых долей миллиметра до нескольких метров.

 Влияние вредных примесей серы, фосфора и неметаллических включений на качество стали

Сталь - это сплав железа с углеродом, где углерода до 2,14%. В стали всегда присутствуют и другие элементы - примеси, попадающие в сплав из природных соединений, и из металлолома, в процессе раскисления: марганец, кремний, сера, фосфор, никель, медь, хром, мышьяк и другие.

Примеси в стали подразделяются на постоянные, случайные и вредные. Качество стали определяется содержанием вредных примесей.

Основные вредные примеси - это сера и фосфор. "Сера и фосфор являются теми главными врагами, с которыми металлургам черных металлов приходится иметь дело" (А.А. Байков).

Так же к вредным примесям относятся неметаллические включения - газы (азот, кислород, водород), за исключением мышьяка, они присутствуют во всех сталях. Вредными эти примеси прежде всего являются потому, что повышение их содержания понижает сопротивление проката хрупким разрушениям различной природы, особенно вредно эти примеси влияют на свойства сталей, эксплуатируемых при низких температурах. Одна из важных задач современной металлургии - сведение их содержания к разумному минимуму.

Сера (S) попадает в сталь из чугуна (из золы и руды).

Содержание серы:

S - 0,035 - 0,06% (0,018% S - качественная сталь). Сера нерастворима в железе, она образует с железом соединение FeS. Это соединение образуют с железом легкоплавкую эвтектику с температурой плавления - Тпл = 988?С.

Наличие эвтектики вызывает красноломкость, т.е. хрупкость при высоких температурах. При нагреве до 1000-1200?С эвтектика, располагающая по границам зёрен, расплавляется и при деформации (ОМД) в стали возникают надрывы и трещины. Сера образует с ним

Эвтемктика (греч. йutektos -- легкоплавящийся) -- жидкая система (раствор или расплав), находящаяся при данном давлении в равновесии с твёрдыми фазами, число которых равно числу компонентов системы.

Поэтому при нагреве стальных заготовок для пластической деформации сталь становится хрупкой. При горячей пластической деформации заготовка

разрушается. Это явление называется красноломкостью. Одним из способов

уменьшения влияния серы является введение марганца. Эти включения пластичны и не вызывают красноломкости.

Вывозят серу из стали с помощью марганца. Марганец обладает большим сродством к сере, чем железо, и образует соединение MnS с высокой температурой плавления Тпл = 1620?С:

FeS + Mn > MnS + Fe.

Сера и её соединения при комнатных и пониженных температурах способствует снижению ударной вязкости стали, т. к. разрушение металла идёт по сульфидным включениям (поэтому ударная вязкость металла (KCU) снижается) (рис. 5).

Рисунок 5. Влияние серы на вязкие свойства стали

Также сера снижает пластичность - д, ш%.

Сернистые включения ухудшают свариваемость и коррозионную стойкость. Сера облегчает обрабатываемость резанием.

Фосфор (Р) содержится в пределах 0,025-0,045% Р. Попадает в сталь в процессе производства из руды, топлива, флюсов.

Фосфор занимает особое место среди других элементов, присутствие которых отрицательно сказывается на качестве стали. С одной стороны, фосфор является легирующим элементом, сильно упрочняющим феррит и повышающим коррозионную стойкость проката в атмосферных условиях; с другой стороны, повышенное содержание фосфора в стали обусловливает появление хрупкости, снижение ударной вязкости и сопротивления хрупкому разрушению, а также увеличение склонности к образованию кристаллизационных трещин при сварке.

Растворяясь в феррите, фосфор сильно искажает решетку и увеличивает пределы прочности и текучести, но уменьшает пластичность и вязкость. Сильное упрочняющее действие фосфора объясняется тем, что в феррите он замещает атомы железа, а так как его атом больше атомов железа, то это приводит к существенному упрочению, но также и к охрупчиванию. Кроме того, фосфор препятствует поперечному микроскольжению, увеличивая тем самым склонность к микроплоскому скольжению, при этом уменьшается количество плоскостей скольжения, особенно с понижением температуры, а также увеличивается склонность железа к двойникованию.

Снижение вязкости тем значительнее, чем больше в стали фосфора.

Фосфор значительно повышает порог хладноломкости.

Каждая 0,01% Р повышает порог хладноломкости стали на 20 - 25?С (для углерода такое же влияние оказывает каждая 0,1%).

Фосфор обладает большой склонностью к ликвации (неоднородность распределения). Фосфор скапливается в серединных слоях слитка, по границам зёрен, сильно снижая ударную вязкость.

Фосфор (Р) - усиливает ковалентную (хрупкую) связь и ослабляет металлическую. С понижением температуры хрупкость металла увеличивается (хладноломкость) (рис. 6). Фосфор облегчает обрабатываемость стали режущим инструментом (создавая хрупкость). Совместное присутствие в стали фосфора и меди (Р + Сu) - повышает сопротивление коррозии.

Рисунок 6. Влияние фосфора на хладноломкость стали (0,2% С, 1% Mn)

Скрытые примеси:

Так называют присутствующие в стали газы - азот, кислород, водород - ввиду сложности определения их количества. Газы попадают в сталь при её выплавке.

В твёрдой стали они могут присутствовать, либо растворяясь в феррите, либо образуя химическое соединение (нитриды, оксиды). Газы могут находиться и в свободном состоянии в различных несплошностях.

Даже в очень малых количествах азот, кислород и водород сильно ухудшают пластические свойства стали. Содержание их в стали допускается

0,2 - 0,4 %. В результате вакуумирования стали их содержание уменьшается, свойства улучшаются.

Кислород (О2): образует неметаллические включения оксиды - FeO, MnO, Al2O3, SiO2.

Азот (N2): образует нитриды - Fe4N, Fe2N, AlN.

Кислород и азот в свободном виде располагаются в раковинах, трещинах и др. Эти включения значительно уменьшают ударную вязкость, повышают порог хладноломкости и уменьшают пластичность, при этом повышается прочность стали (рис. 7).

Рисунок 7. Влияние примесей внедрения кислорода (а) и азота (б) на вязкие свойства железа

Водород (Н2): при затвердевании часть водорода в атомарном состоянии остаётся в стали. При переходе атомарного водорода в молекулярный повышается давление до 150 МПа, образуя эллипсовидные впадины - флокены, которые являются неисправимым браком. Флокены способствуют сильному охрупчиванию стали.

Частично удалить водород с поверхностного слоя можно путём нагрева до 150-180?С, лучше всего в вакууме ~ 10-2 - 10-3 мм. рт. ст. или нагрев до 800?С и выдержке, водород уходит и остаётся чистый металл.

Обработка стали синтетическим шлаком

Технология применяется на крупнотоннажных печах емкостью 60-200 т в цехах, имеющих специальную печь для выплавки синтетического шлака. Обработка стали синтетическим шлаком заключается в следующем. В разливочный ковш перед выпуском стали из плавильного агрегата наливают 3...5 % по отношению к массе стали жидкого шлака, содержащего 55 % СаО, 42 % Al2O3, до 3 % SiO2 и 1 % FeO. В завалку вводят до 25% чугуна, известь (1.5-3.5%) и железную руду (2-3%). После расплавления проводят продувку ванны кислородом. Окислительный шлак сливают, в металл водят ферромарганец, рассчитывая на нижний предел содержания марганца в выплавляемой стали, и ферросилиций из расчета введения 0.15-0.20% кремния. Далее наводят небольшое количество (~ 1% от массы металла) известковистого шлака добавками извести, шамота, плавикового шпата. Восстановительный период, как таковой, отсутствует, вместо него проводиться кратковременная (~ 30 мин) доводка, в течение которой сталь доводят до заданных температуры и состава, вводя необходимые легирующие добавки. Раскисление шлака не производят.

Перед выпуском стали из печи сливают 80-90% шлака. Далее выпускают сталь в ковш с залитым туда синтетическим шлаком, который обеспечивает рафинирование металла от серы и неметаллических включений. Во время выпуска в ковш вводят ферросилиций и при необходимости ферротитан и феррованадий. Обычно применяют синтетический известково-глиноземистый шлак (~ 55% CaO и 45% Al2O3), который заливают в ковш в количестве 4-6%.

Затем в ковш по возможности с большей высоты мощной струёй выпускают выплавленную сталь. В результате интенсивного перемешивания стали и шлака поверхность их взаимодействия увеличивается в сотни раз по сравнению с той, которая имеется в печи. Поэтому процессы рафинирования резко ускоряются и для их протекания требуется уже не 1,5...2 ч, как обычно в печи, а примерно столько, сколько уходит на выпуск плавки.

Рафинированная синтетическим шлаком сталь отличается низким содержанием кислорода, серы и неметаллических включений, что обеспечивает ей высокую пластичность и ударную вязкость.

К числу рафинирующих переплавов относятся: электрошлаковый, вакуумно-дуговой, плазменно-дуговой, электронно-лучевой и др.

2. По эскизу детали (рис. 7) разработайте эскиз отливки с модельно-литейными указаниями, приведите эскизы модели, стержневого ящика и собранной литейной формы (в разрезе). Опишите последовательность изготовления формы методом ручной формовки.

Материал детали - сталь 45Л

Вид поставки отливки ГОСТ 977-75. 

Сталь для отливок обыкновенная используется для производства станин, зубчатых колёс и венцов, тормозных дисков, муфт, кожухов, опорных катков, звездочёк и т.п. - детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и высокого сопротивления износу и работающие под действием статических и динамических нагрузок.

Трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300°С при сварке, термообработка после сварки - отжиг

Заменитель стали: 35Л, 55Л, 50Л, 40Л.

примесь сталь формовка отливка

Таблица 1- Химический состав сталь 45Л

Основные составляющие и обозначения
Условные обозначения в марке стали	Обозначение элемента по таблице Менделеева	Элемент	Состав в материале %
45	C	углерод	0.42 - 0.5
Л
Прочие составляющие
	Mn	марганец	0.4 - 0.9
	Si	кремний	0.2 - 0.52
	Ni	никель	Не более 0.3
	Cr	хром	Не более 0.3
	Cu	медь	Не более 0.3
	S	сера	Не более 0.045
	P	фосфор	Не более 0.04

обработка металлической заготовки давлением путём обжатия между вращающимися валками прокатного стана для уменьшения сечения слитка или заготовки и придания им нужной формы. На металлургических предприятиях осуществляется в два этапа. Сначала слитки нагревают и прокатывают на обжимных станах в заготовку. Размеры и форма заготовки зависят от её назначения: для прокатки листового и полосового металла применяют заготовки прямоугольного сечения шириной 400--2500 мм и толщиной 75--600 мм, называемые слябами; для сортового металла - заготовки квадратного сечения размером от 600 5 600 мм до 400 5 400 мм, а для цельнокатаных труб - круглого сечения диаметром 80--350 мм. Затем полученную заготовку прокатывают в товарный стальной прокат на станах трёх основных видов: листовых, сортовых и трубных. Стальные листы толщиной от 4 до 50 мм и плиты толщиной до 350 мм прокатывают на толстолистовых или броневых станах, а листы толщиной от 1.2 до 20 мм - на непрерывных станах, откуда они выходят в виде длинных (более 500 м) полос, которые сматываются в рулоны. Листы толщиной менее 1.5-3 мм прокатывают в холодном состоянии. Прокатка сортового металла осуществляется с нагревом до 1100-1250 °C последовательно в несколько приёмов для постепенного приближения сечения исходной заготовки к сечению готового профиля. Прокатка труб проводится, как правило, в горячем состоянии и включает три основные операции. Первая операция (прошивка) - образование отверстия в заготовке или слитке; в результате получается толстостенная труба, называемая гильзой. Операция выполняется на т. н. прошивных станах винтовой прокатки. Вторая операция (раскатка) - удлинение гильзы и уменьшение толщины её стенки; выполняется на различных прокатных станах: непрерывных, пилигримовых, винтовой прокатки и др. Третья операция - калибровка (или редуцирование) труб после раскатки; осуществляется на калибровочных станах. С целью уменьшения толщины стенки и диаметра трубы, получения более высоких механических свойств, гладкой поверхности и точных размеров трубы после горячей прокатки подвергаются холодной прокатке на специальных станах. После завершения прокатки полученные изделия разрезают на части требуемой длины, подвергают термической обработке, напр. отжигу (при необходимости), и проверяют их качество.

С сер. 20 в. прокатка стальных заготовок заменяется непрерывным литьём (разливкой) на специальных разливочных машинах. Благодаря применению непрерывной разливки стали упраздняются слябинги и блюминги, повышается качество проката, устраняются потери, связанные с обработкой слитков, достигающие 15-20 %.

По эскизу готовой детали (рис. 21) разработайте схему технологического процесса ее изготовления методом горячей объемной штамповки на паровоздушном молоте. При выполнении работы следует:

1) описать сущность процесса горячей объемной штамповки и указать область ее применения;

2) изобразить схему молота и описать его работу;

3) установить температурный интервал штамповки и способ нагрева заготовки;

4) составить чертеж поковки и определить ее массу;

5) перечислить все технологических отходов определить объем и длину заготовки исходной заготовки;

6) выбрать переходы штамповки и привести эскиз инструмента,

7) перечислить операции технологического процесса, необходимые для получения данной поковки,

8) описать механизм технологического процесса штамповки

1. Горячей объемной штамповкой называется процесс горячего деформирования, при котором течение металла ограничено полостью ручья штампа.

Течение металла происходит в результате силового воздействия машины-орудия через штамп на заготовку. При любом способе горячей объемной штамповки инструментом является штамп. Штамп состоит всегда из двух или более частей. Поверхности, по которым части штампа соприкасаются друг с другом, называются плоскостями разъема. На плоскостях разъема располагаются полости, являющиеся как бы отпечатком будущей поковки, которые называются ручьями. Нагретая до пластического состояния заготовка закладывается в ручей, когда штамп разомкнут. При сближении частей штампа металл заготовки начинает течь, заполняет ручей и принимает форму поковки. Поковки, полученные способом горячей объемной штамповки, имеют форму готовой детали с небольшими припусками на поверхностях, подлежащих механической обработке. Горячая объемная штамповка выгодна в условиях крупносерийного и массового производства и производится в кузнечных цехах. Этот способ широко применяется для получения поковок самой различной формы массой от 0,5 до 350 кг, а на специализированном оборудовании можно получить поковки массой до 1 т.

Преимущества горячей объемной штамповки следующие:

однородность и точность поковок,

высокая производительность,

возможность получения поковок сложной конфигурации.

Главным недостатком процесса является высокая стоимость штампа. Способом горячей объемной штамповки можно получать поковки из всех металлов и сплавов, обладающих пластичностью в горячем состоянии.

Данными способами получают весьма разнообразные по форме и размерам изделия из металла, пластмасс и других материалов с различными степенью точности размеров, механическими и другими характеристиками и качеством поверхности. Поэтому ковочно-штамповочное производство находит широкое применение в машиностроении и приборостроении, в производстве предметов народного потребления и других отраслях народного хозяйства. Получение изделий ковкой и штамповкой позволяет максимально приблизить исходную форму заготовки к форме и размерам готовой детали и тем самым уменьшить или полностью исключить дорогостоящие операции с потерей металла в стружку.

2. Основными типами молотов для ковки являются приводные -паровоздушные и пневматические.

Основным типом молотов являются паровоздушные штамповочные молоты. В молотах одностороннего действия (рис. 9) пар (сжатый воздух) служит только для подъема падающих частей в верхнее положение. Рабочий ход (ход вниз) совершается в этих молотах только под действием веса падающих частей. 

 

Рис. 9. Схема паровоздушного молота одностороннего действия: 1 - отверстие для прохода воздуха, 2 -- рабочий цилиндр, поршень, 3--шток, 4-- баба, 5 -- верхний боек (штамп), 7-нижний боек (штамп), 8 -- штамповая подушка, 9 -- шабот 
Рис. 10. Схема паровоздушного молота двустороннего действия: 
1 - поршень, 2 -- шток, 3 -- баба, 4 -- верхний боек (штамп), 5 - нижний боек (штамп). 6 -- шабот

В молотах двустороннего действия (рис. 10) пар или сжатый воздух не только поднимает части в верхнее положение, но и давит сверху на поршень при рабочем ходе. Тем самым он увеличивает силу удара, разгоняя падающие части до более высокой скорости. 

В молотах одностороннего действия рабочий цикл начинается с подачи пара или сжатого воздуха из магистрали в нижнюю полость рабочего цилиндра 2 (см. рис. 9). Действуя на поршень 3, энергоноситель заставляет его двигаться вверх. С поршнем 3 связан шток 4, к нижнему концу которого крепится баба 5. На бабе 5 устанавливается верхний боек 6. Таким образом, при впуске пара или сжатого воздуха все падающие части поднимаются вверх. 

Вблизи верхней крышки по окружности цилиндра расположены отверстия Л через которые воздух, находящийся над поршнем, выходит в атмосферу. 
Когда поршень 3, поднимаясь вверх, доходит до отверстий 1 и перекрывает их, над поршнем оказывается замкнутое пространство. При дальнейшем ходе поршня вверх воздух, находящийся в этом пространстве, будет сжиматься. Таким образом, создается воздушная подушка, которая обеспечивает плавное торможение поршня в верхнем положении. 

Когда баба поднимается на достаточную высоту, парораспределительный механизм прекращает подачу энергоносителя в цилиндр и воздух из-под поршня выпускается в атмосферу. Давление в цилиндре резко уменьшается. Под действием собственного веса подвижные части падают вниз и боек 6 ударяет по заготовке, которая укладывается на нижний боек 7 (штамп). Он укрепляется в штамповой подушке 8, лежащей на шаботе 9. 

Молоты одностороннего действия имеют простое устройство и надежны в работе. Однако они имеют недостатки: велик расход энергоносителя, трудно регулировать скорость движения бабы, а значит, и силу удара, наконец, для нанесения удара такой же силы, как у молота двустороннего действия, масса подвижных частей молота одностороннего действия должна быть значительно больше. Поэтому молоты одностороннего действия в последнее время вы¬тесняются более совершенными молотами двустороннего действия. Пневматический молот. Наиболее распространённая конструкция такого молота дана на следующей схеме. В литной станине 10 расположены два цилиндра - компрессорный 9 и рабочий 5, полости которых сообщаются через золотники 7 и 6. Поршень 8 компрессорного цилиндра перемещается шатуном 14 от кривошипа 15, вращаемого электродвигателем 13 через шестерни 11 и 12 (редуктор). При перемещении поршня в компрессорном цилиндре воздух поочерёдно сжимается в верхней и нижней его полостях. Воздух, сжатый до 0,2-0,3 МН/м, при нажатии на педаль или рукоятку, открывающую золотники 7 и 6, поступает через них в рабочий цилиндр 5. Здесь он воздействует на поршень 4 рабочего цилиндра. Поршень 4, выполненный за одно целое с массивным штоком, является одновременно бабой молота, к которой крепят верхний боёк 3. В результате падающие части 3 и 4 периодически перемещаются вниз - вверх и наносят удары по заготовке, уложенной на нижний боёк 2, который неподвижно закреплён на массивном шаботе 1. В зависимости от положения органов управления молот может наносить единичные и автоматические удары регулируемой энергии, работать на холостом ходу, осуществлять силовой прижим поковки к нижнему бойку и держать бабу на весу.

Пневматические молоты применяют для ковки мелких поковок (примерно до 20 кг) и изготовляют с массой падающих частей 50-1000 кг.

Схема пневматического молота.

3. При горячей деформации пластичность металла выше, а сопротивление деформированию ниже, поэтому она сопровождается меньшими энергетическими затратами. Нагрев металла при ОМД влияет на качество и стоимость продукции. Основные требования к нагреву: необходим равномерный прогрев заготовки по сечению и длине до соответствующей температуры за минимальное время с наименьшей потерей металла в окалину и экономным расходом топлива. Неправильный нагрев вызывает различные дефекты: трещины, обезуглероживание, повышенное окисление, перегрев и пережог.

При медленном нагреве снижается производительность, увеличивается окисление и обезуглероживание поверхности заготовки. При перегреве (нагрев выше оптимального интервала ОМД) происходит рост зерна, что снижает механические свойства. Он исправляется нормальным отжигом путем нагрева до оптимальной температуры, выдержки и последующего медленного охлаждения вместе с печью. При пережоге, т.е. при нагреве до температуры близкой к температуре плавления, происходит оплавление границ зерен и появление трещин, что является неисправимым браком.

Каждый металл и сплав имеют свой определенный температурный интервал горячей обработки давлением, который выбирается по таблицам в зависимости от марки сплава. Так, например, для углеродистых сталей температуру начала горячего деформирования выбирают по диаграмме состояния железо-цементит на 100 - 200 ?С ниже температуры плавления стали заданного химического состава, а температуру конца деформирования принимают на 50 - 100 ?С выше температуры рекристаллизации.

Заготовки и слитки перед обработкой давлением нагревают в горнах или печах. Горны отличаются от нагревательных печей небольшими размерами, отапливаются каменным углем, коксом или мазутом, металл нагревается в них при непосредственном контакте с топливом. Их используют для нагрева мелких заготовок при ручной ковке. Печи для нагрева заготовок подразделяются на пламенные и электрические, а по распределению температуры - на камерные и методические. В камерных печах - печах периодического нагрева - температура одинакова по всему рабочему пространству. Методические печи с постоянно повышающейся температурой рабочего пространства от места загрузки заготовок к месту их выгрузки являются печами непрерывного действия.

54	22,48	17,65
Диаметр d, мм	Площадь поперечного сечения, см2	Масса 1 м дли

Примечание:	Производим, изготавливаем литьё, отливки, заготовки, детали из стали марки - 45Л С техническими возможностями можно знакомиться в разделе Литейное производство

Марка:	45Л
Назначение:	станины, зубчатые колеса и венцы, тормозные диски, муфты, кожухи, опорные катки, звездочки и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и высокого сопротивления износу и работающие под действием статических и динамических нагрузок

Механические свойства при Т=20 °С для 45Л

Сортамент	Размер	Напряжение	sв	sT	d5	y	KCU	Термообработка
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Отливки	до 100		550	320	12	20	290	Нормализация 860 - 880 °C,Отпуск 600 - 630 °C

Твердость для 45Л	HB 10 -1 = 143 - 241 МПа

Физические свойства для 45Л

T	E 10- 5	a 106	l	r	C	R 109
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20				7800
100		11.6	68		470
200			55		483
300
400			36		525
500			32
600					571

Технологические свойства для 45Л

Свариваемость:	трудносвариваемая
Флокеночувствительность:	не чувствительна
Склонность к отпускной хрупкости:	не склонна

Литейно-технологические свойства для 45Л

Линейная усадка, % :	2.2 - 2.3

Температура критических точек для 45Л

Ac1 = 725, Ac3(Acm) = 770, Ar3(Arcm) = 720, Ar1 = 690

Химический состав в % для 45Л

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0.42 - 0.5	0.2 - 0.52	0.4 - 0.9	до 0.3	до 0.045	до 0.04	до 0.3	до 0.3

 

Сталь для отливок обыкновенная используется для производства станин, зубчатых колёс и венцов, тормозных дисков, муфт, кожухов, опорных катков, звездочёк и т.п. - детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и высокого сопротивления износу и работающие под действием статических и динамических нагрузок.

Трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300°С при сварке, термообработка после сварки - отжиг

Заменитель: 35Л, 55Л, 50Л, 40Л

Механические свойства в сечениях до 100 мм (ГОСТ 977-75)

Режим термообработки	у0,2	уB	д5	ш	KCU, Дж/см2	HRCэ
	МПа	%
	Не менее
Нормализация 860-880єC, Отпуск 600-630єC	320	550	12	20	29	-
Закалка 860-880єC, Отпуск 550-600єC	400	600	10	20	24	-
Нормализация 860-880єC, Отпуск 600-650єС	290	520	10	18	24	(148-217)
Закалка ТВЧ, низкий отпуск охлаждение в воздухе	-	-	-	-	-	42-56

Литейные сплавы	Температура, град
	плавления	заливки в литейные формы
Серый чугун (обыкновенный)	1150-1260	1280-1400
Белый чугун	1150-1350	1380-1450
Сталь литая углеродистая	1420-1520	1500-1600
Латунь	900-1050	950-1200
Бронза	940-1050	1060-1200
Алюминивые сплавы	610-660	660-780
Магнивые сплавы	600-650	690-850

Таблица 26 Температура плавления и заливки литейных сплавов

Для получения отливок высокого качества заливку форм производят с

соблюдением определенных требований, показателями которых являются:

а) температура расплава;

б) длительность заливки формы;

в) характер поступления расплава в форму;

г) степень заполнения литниковой чаши расплавом;

д) высота струи;

е) своевременность заливки формы; предупреждение попадания в форму шлака и неметаллических включений.

Температура заливки расплава в форму определяется главным образом конструкцией отливок. Чем меньше толщина стенок и больше габаритные размеры отливки, тем выше должна быть температура заливаемого расплава. Заливку массивных отливок с целью уменьшения усадки производят расплавом с более низкой температурой.

3. Единые принципы стандартизации систем допусков и посадок 

Системой допусков и посадок называют совокупность рядов допусков и посадок, закономерно построенных на основе опыта, теоретических и экспериментальных исследований и оформленных в виде стандартов.

Система предназначена для выбора минимально необходимых, но достаточных для практики вариантов допусков и посадок типовых соединений деталей машин, дает возможность стандартизовать режущие инструменты и калибры, облегчает конструирование, производство и достижение взаимозаменяемости изделий и их частей, а также обусловливает повышение их качества.

В настоящее время большинство стран мира применяет системы допусков и посадок ИСО. Системы ИСО созданы для унификации национальных систем допусков и посадок с целью облегчения международных технических связей в металлообрабатывающей промышленности. Включение международных рекомендаций ИСО в национальные стандарты создает условия для обеспечения взаимозаменяемости однотипных деталей, составных частей и изделий, изготовленных в разных странах. Советский Союз вступил в ИСО в 1977 году, а затем перешёл на единую систему допусков и посадок (ЕСДП) и основные кормы взаимозаменяемости, которые базируются на стандартах и рекомендациях ИСО.

Основные нормы взаимозаменяемости включают системы допусков и посадок на цилиндрические детали, конуса, шпонки, резьбы, зубчатые передачи, и др. Системы допусков и посадок ИСО и ЕСДП для типовых деталей машин основаны на единых принципах построения, включающих:

систему образования посадок и видов сопряжений;

систему основных отклонений;

уровни точности;

единицу допуска;

предпочтительные поля допусков и посадок;

диапазоны и интервалы номинальных размеров;

нормальную температуру.

Система образования посадок и видов сопряжений предусматривает посадки в системе отверстия (СА) и в системе вала (СВ).

Посадки в системе отверстия - это посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием (рис. 3.1, а).

Посадки в системе вала - это посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом (рис. 3.1, б).

Рис. 3.1. Примеры расположения полей допусков для посадок: а - в системе отверстия; б - в системе вала

Для всех посадок в системе отверстия нижнее отклонение отверстия EI = 0, т. е. нижняя граница поля допуска основного отверстия, всегда совпадает с нулевой линией. Для всех посадок в системе вала верхнее отклонение основного вала es = 0, т. е. верхняя граница поля допуска вала всегда совпадает с нулевой линией.

Поле допуска основного отверстия откладывают вверх, поле допуска основного вала - вниз от нулевой линии, т. е. в материал детали.

Система основных отклонений представляет собой ряд основных отклонений валов в СА и отверстий в СВ, обозначаемых соответственно строчными и заглавными буквами латинского алфавита, например a, b, …, zb, zc; A, B, …, ZB, ZC.

Значение основного отклонения определяется соответствующей буквой и зависит от номинального размера.

В системах допусков и посадок разных типов деталей установлено разное число основных отклонений, наибольшее их количество содержится в системе допусков и посадок гладких цилиндрических деталей.

Уровни точности могут называться по-разному: квалитеты точности - для гладких деталей, степени точности - для резьбовых деталей и зубчатых колёс или классы точности - для подшипников качения, но в любом случае они определяют требуемую ступень точности деталей для выполнения своих функций. Обозначаются уровни точности, как правило, арабскими цифрами, чем меньше цифра, тем выше уровень точности, т.е. точнее деталь.

Единица допуска - это зависимость допуска от номинального размера, которая является мерой точности, отражающей влияние технологических, конструктивных и метрологических факторов. Единицы допуска в системах допусков и посадок установлены на основании исследований точности механической обработки деталей. Значение допуска можно рассчитать по формуле T = a·i , где a - число единиц допуска, зависящее от уровня точности (квалитет или степень точности); i - единица допуска.

Предпочтительные поля допусков и посадок представляют собой совокупность отобранных из числа наиболее часто применяемых в производстве изделий полей допусков и составляемых из их числа посадок или видов сопряжений. Эти поля допусков и посадок составляют ряды предпочтительных и рекомендуемых и должны в первую очередь использоваться при проектировании изделий.

Диапазоны и интервалы номинальных размеров учитывают влияние масштабного фактора на значение единицы допуска. В пределах одного диапазона размеров зависимость единицы допуска от номинального размера - постоянна. Например, в системе допусков и посадок гладких деталей для диапазона размеров от 1до 500 мм единица допуска равна;для диапазона размеров свыше 500 до 3150 мм единица допуска равна i = 0,004D + 2,1.

Для построения рядов допусков каждый из диапазонов размеров, в свою очередь, разделен на несколькоинтервалов. Поскольку назначать допуск для каждого номинального размера экономически нецелесообразно для всех размеров, объединенных в один интервал, значения допусков приняты одинаковыми. В формулах единиц допусков в системе ИСО и ЕСДП в качестве размеров подставляют среднее геометрическое крайних размеров каждого интервала.

Размеры по интервалам распределены так, чтобы допуски, подсчитанные по крайним значениям в каждом интервале, отличались от допусков, подсчитанных по среднему значению диаметра в том же интервале, не более чем на 5-8 %.

Нормальная температура, при которой определены допуски и отклонения, устанавливаемые стандартами, принята равной + 20 °С (ГОСТ 9249-59). Такая температура близка к температуре рабочих помещений производственных помещений. Градуировку и аттестацию всех линейных и угловых мер и измерительных приборов, а также точные измерения следует выполнять при нормальной температуре, отступления от нее не должны превышать допускаемых значений, содержащихся в ГОСТ 8.050-73 (Государственная система измерений).

Температура детали и измерительного средства в момент контроля должна быть одинаковой, что может быть достигнуто совместной выдержкой детали и измерительного средства в одинаковых условиях (например, на чугунной плите). Если температура воздуха в производственном помещении, контролируемой детали и измерительного средства стабилизированы и равны 20 °С, температурная погрешность измерения отсутствует при любой разности температурных коэффициентов линейного расширения. Таким образом, для устранения температурных погрешностей необходимо соблюдать нормальный температурный режим в помещениях измерительных лабораторий, инструментальных, механических и сборочных цехов.

Размещено на www.allbest.

...