Разработка технологического процесса термической обработки стальных деталей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский государственный агроинженерный университет

имени В.П. Горячкина

Кафедра: «Материаловедения»

Курсовая работа.

На тему: «Разработка технологического процесса

термической обработки стальных деталей»

Выполнил: студент 2курса, 24 группы,

факультета

«Технический сервис в АПК»,

Козлов А.В

Проверил: Оськин В.А

Москва 2013г.

Содержание

1. Задание

2. Расшифровка стали

2.1 Химический состав по справочнику

3. Влияние легирующих элементов и углерода на свойства стали

3.1 Влияние углерода

3.2 Влияние легирующих элементов

3.3 Закаливаемость стали

3.4 Прокаливаемость стали

4. Маршрутная технология изготовления детали

5. Режимы термической обработки детали

6. Оборудование для термообработки

7. Графическая часть

Список использованной литературы

1. Задание

Подшипник для агрессивных сред. Сталь 110х18м

Твердость после термообработки 58…62HRC

2. Расшифровка стали

110х18м

В настоящее время для изготовления деталей, работающих на истирание в агрессивных средах, используются нержавеющие стали, имеющие повышенную твердость. К такой стали относится сталь марки 110Х18М .

110Х18м - высокохромистая инструментальная сталь

Она имеет следующий химический состав, мас.%:

Недостатком известной стали является повышенная хрупкость, которую она получает после термообработки, и низкая технологическая пластичность на переделах.

Основные свойства стали 110Х18М- (закалка + холод + отпуск 420⁰С, 5 ч)

2.1 Химический состав по справочнику

Химический состав в % материала 110Х18М

Технологические свойства материала 110Х18М

[1]

Рис.1 Схема микроструктуры стали.[2]

3. Влияние легирующих элементов и углерода на свойство стали

сталь углерод термообработка легирующий

Температура критических точек:

Ac1 = 735 , Ac3 = 770

3.1 Влияние углерода

В стали 110Х18М структура состоит из 2 фаз - феррита и перлита. Вследствие этого с увеличением в стали углерода возрастают:

· твердость,

· пределы текучести и прочности;

уменьшаются:

· относительное удлинение,

· ударная вязкость,

· относительное сужение и трещиностойкость.

увеличение количества углерода соответственно увеличивает и количество цементита в стали, который отличается высокой твердостью и хрупкостью. Поэтому можно сказать, что с увеличением содержания углерода увеличивается прочность и твердость, а пластичность и вязкость снижаются.

Превращение аустенита в мартенсит происходит при достижении определенной для каждой стали температуры. Эту температуру окончания мартенситного превращения обозначают . Положение точек и не зависит от скорости охлаждения и обусловлено химическим составом аустенита. Чем больше в аустените углерода, тем ниже температура точек и . Все легирующие элементы, за исключением алюминия и кобальта, понижают точки.

3.2 Влияние легирующих элементов

Легирующий элемент Cr в этой марке стали относится к первой группе элементов, влияющих на температуру в критических точках, которые повышают ее в точках А3 и A1. Легирующий элемент Ni относится ко второй группе элементов, влияющих на температуру в критических точках, которые понижают ее в точках А3 и A1. V - понижает температуру критических точек, так же как и Si.

Таким образом расширяют область -фазы - аустенита, следовательно температуру нагрева стали нужно понижать. Рост зерна аустенита будет происходить слабо т.к. Ni, Si, Сu, не образуют карбидов и эти элементы содержатся в большем количестве, чем карбидообразующие Сг и Мn(исключение).

Кремний упрочняет феррит, марганец увеличивает прокаливаемость, хром и ванадий уменьшают склонность к росту зерна при нагреве, никель позволяет работать в условиях динамических нагрузок.

Для повышения предела выносливости готовые пружины и рессорные листы наклепывают дробеструйной обработкой. В поверхностном слое создаются напряжения сжатия, что повышает у_-1 в 1,5-2 раза.

3.3 Закаливаемость стали

Данная сталь имеет хорошую способность к закалке т.к содержание углерода в ней 1,1%.

3.4 Прокаливаемость стали

Деталь из этой стали малосклонна к росту зерна и прокаливается в сечении до 50 мм. (Рис.2)[2]

Рис.2[3]

4. Маршрутная технология изготовления детали

После переработки руды в доменной печи горячий металл поступает в кислородный конвертор, где производят жидкий металл с разливкой в слитке. Слиток подвергают предварительной термической обработке, которая состоит из высокого отпуска. Проходит снижение внутреннего напряжения и снижение твердости. Далее производится горячая прокатка(заготовка-слиток становится заготовкой-листом) и затем идет обработка металла давлением.

Для изготовления подшипников работающих в агрессивных средах применяют стали ШX4, ШХ15, ШХ15СГ и ШХ20СГ

Подшипники - высокоточные, технологичные изделия, которые в процессе своего изготовления проходят через большое количество операций. Поскольку сам подшипник состоит из отдельных конструктивных деталей -- кольца, тела качения (шарики или ролики), сепаратор, заклепки, защитные шайбы -- то и его производство состоит из изготовления отдельных деталей, сборки и дополнительных работ по испытанию качества собранного изделия, маркировки, смазки и упаковки. Необходимо отметить, что при производстве подшипников применяются специальные подшипниковые стали -- для колец и тел качения свои, для сепаратора -- свои, ведь подшипник зачастую испытывает колоссальные физические, а иногда и термические и даже химические воздействия. Если для колец и тел качения используется в основном сталь, изготовленная из железа (наиболее часто применяется сплав ШХ-15), то для сепаратора это могут быть сплавы на основе других тяжелых и легких металлов (сепараторы бывают из латуни, алюминиевых сплавов, бронзы, чугуна, пластических материалов). Исходя из типа подшипника, определяется и технология его производства, которая часто бывает весьма различной. Рассмотрим стадии изготовления наиболее распространенного типа подшипника -- шарикового однорядного радиального подшипника основного конструктивного исполнения. Изготовление колец подшипника: 1. Производство исходной заготовки по заданному диаметру подшипника (металлической трубы или прута).

2. Обработка давлением и вальцевание исходной заготовки (металлической трубы или прута). Вальцевание представляет собой плющение и сдавливание исходного слоя для придания ему большей плотности, гладкости и равномерной толщины. Происходит это посредством пропуска заготовки между двумя вращающимися валами (отсюда термин -- вальцевание). 3. Токарная обработка заготовки -- нарезка из заготовок отдельных колец и обработка всех поверхностей с целью придания будущему кольцу подшипника нужных диаметров (внешнего и внутреннего) и ширины. 4. Термическая обработка колец подшипника -- закалка (нагрев до температуры 850 градусов Цельсия и быстрое охлаждение в жидкости) и отпуск (содержание колец при температуре 170 градусов). 5. Шлифовка поверхностей колец подшипника -- внешние и внутренние и боковые стороны. Шлифовка дорожек качения на внутреннем и внешнем кольцах подшипника. 6. Суперфиниширование -- Шлифование дорожек качения до окончательной степени гладкости (зависимости от требований к их шероховатости -- обозначается в номере подшипника литерой У, У1,У2).

Изготовление тел качения подшипника (шарики): 1. Нарезка исходных заготовок из специальной стальной проволоки заданных размеров в зависимости от диаметра тел качения. 2. Сдавливание предварительных заготовок и придание им шарообразной формы вплоть до размеров близких к окончательным -- с разницей до 100 микрон. 3. Термическая обработка тел качения -- закаливание, охлаждение и отпуск. 4. Шлифовка тел качения, придание им окончательных размеров и последующая полировка.

Изготовление сепаратора 1. Пробивка исходной заготовки (стального листа определенной ширины и толщины) под отверстия для тел качения (шариков). 2. Штамповка предварительного сепаратора -- придание отверстиям и профилю сепаратора необходимой формы. 3. Сверление отверстий под заклепки, с помощью которых кольца сепаратора будут соединены в одно целое.

Сборка подшипника из готовых деталей. Подшипники собираются следующим образом -- внутреннее кольцо укладывается в наружное, между ними укладывается ряд шариков. Один из краев внутреннего кольца поднимается для возможности укладки всего ряда шариков, а затем подшипник «защелкивается» и тела качения плотно встают на дорожках качения. С двух сторон заклепками крепится сепаратор (латунный, металлический, полиамидный и т. д.). Сдача готовых подшипников, их проверка, маркировка, смазка, и комплектация в тару. Проверенные на заводе подшипники отечественного производства легко различаются по темной поверхности внешнего кольца (подшипники проверяются обычно выборочно из партии).

5. Режимы термической обработки детали

Рис.3[1]

Термическая обработка состоит из двух этапов закалка и средний отпуск.

Закалку производят при t=850 C, при выдержке из расчета 1,5 мин на 1мм сечения детали. Охлаждают в масле. Структура Ф+Мзак.

Отпуск проводят при t=470 C, с выдержкой 40-45 мин, охлаждают быстро в баке с водой. Структура Ф+Тотп.[5]

6. Оборудование для термообработки

Газовая конвейерная печь, охлаждающий бак, гибочно-закалочная машина.

Агрегат конвейерный закалочно-отпускной СКЗА - 8.40.1/7,5

Агрегат конвейерный закалочно-отпускной типа СКЗА-8.40.1/7,5 предназначен для закалки мелких и средних стальных деталей с последующим высокотемпературным или низкотемпературным отпуском в защитной атмосфере. Агрегат выполняет следующие технологические операции: предварительную промывку деталей, нагрев в защитной атмосфере с последующей закалкой в масле, промывку от масла с последующей подсушкой и высокий отпуск в защитной атмосфере. Возможна комплектация агрегата электропечью низкого отпуска.

Технические данные

[1]

7. Графическая часть

Рис. 4.Диаграмма состояния железа-цементит.[4]

Рис.(4)Диаграмма изотермического превращения аустенита в стали 110х18м.[3]

Список использованной литературы

1) http://izh-metal.ru

2) http://prepoddog.narod.ru

3) Справочник. Диаграммы превращения аустенита в сталях и бета раствора в сплавах титана. А.А. Попов, «Металлургия» 1991г.

4) Практикум по материаловедению и технологии конструкционных материалов; В.А. Оськин, В.Н. Байкалова, В.Ф. Карпенков; КолосС, 2007г

5) Металловедение и термическая обработка металлов. Лахтин Ю.М. - М.: Металлургия, 2001г.

Размещено на Allbest.ru