Разработка технологического процесса термической обработки стальных деталей

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……………………………………………………………………3

2) Расшифровка стали……………………….………….……….……….…3

• Химический состав по справочнику
• Механические свойства
• Технологические свойства
• Основные свойства стали  110Х18М

3) Влияние легирующих элементов  и углерода на свойства стали……..4

• Влияние углерода
• Влияние легирующих элементов
• Закаливаемость стали
• Прокаливаемость стали.

4) Маршрутная технология изготовления  детали…………………….…..7

5) Режимы термической обработки детали………………………………..9

6) Оборудование для термообработки……………………………………10

7) Графическая часть……………………………………………….………13

• Диаграмма состояния железа-цементит
• Диаграмма изотермического превращения аустенитав стали 110х18м

8) Список литературы…………………………………...…………..……..15

 

 

 

 

 

 

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.%:

углерод	1,1-1,2
марганец	0,5-1,0
кремний	0,53-0,93
хром	16,5-18,0
молибден	0,5-0,8
железо	остальное

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)             Свойства	Марка стали
		110Х18М
Твердость, HRC		61,3
Предел прочности при растяжении σв, Мпа		2400,0
Предел прочности при сжатии σсж, Мпа		4010,0
Ударная вязкость а, Мдж/м2		0,1
Горячая вязкость при 3500С, HRC		56,0
Контактная ползучесть (температура  интенсивного разупрочнения) при σmax=8000 МПа, 0С		450,0
Стабильность разм., при 3500С в течение 2500 ч, 0С		0,0060
Коррозионная стойкость в атмосферных  условиях		10/1*
Контактная выносливость, циклов при  σmax=4,0 ГПа МПа, млн.цикл.    Т10    Т50		128,9    395,4
Износ, мкм, при σmax=1400 МПа		0,24
* В числителе – количество  исследуемых образцов, в знаменателе  – образцы с коррозией

 

 

 

Химический  состав по справочнику.

Химический состав в % материала 110Х18М

Cодержание  компонентов, %
С	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	Fe
около 0.95...1.20	менее 1	менее 1	менее 0.040	менее 0.030	около 16..18	менее 0,75	остальное

 

 

 

 

Технологические свойства материала  110Х18М 
 

Свариваемость:	не применяется для сварных  конструкций.
Флокеночувствительность:	не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости:	малосклонна.

[1]

 

                                        

              

Рис.1 Схема микроструктуры стали.[2]

 

 

 

3)Влияние легирующих элементов  и углерода на свойство стали. 

Температура критических точек:

Ac1 = 735 , Ac3 = 770 

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.

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 σ_-1 в 1,5-2 раза.

Легирующий элемент	Ni	Cr	Mn  (более 1%)			Сu  (0,3 -0,5%)
Входит в твердый раствор с  Fe и упрочняет его	+	+	+			+
Увеличивает ударную вязкость	+	-	+			-
Расширяет область аустенита	+	-	+			-
Сужает область аустенита	-	+	-			-
Увеличивает прокаливаемость	+	-	+			-
Способствует раскислению	-	-	+			-
Образует устойчивые карбиды	-	+	+			-
Повышает сопротивление коррозии	+	+	+			+

 

 

Закаливаемость.

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

 

Прокаливаемость.

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).