lucrare 40xh
Post on 06-Aug-2015
23 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Ministerul Agriculturii şi Industriei Alimentare din Republica Moldova
Universitatea Agrară de stat din Moldova
Facultatea de Inginerie Agrară şi Transport Auto
Catedra:” Mentenanţa maşinelor şi ingineria materialelor”
Lucrare individuala
DISCIPLINA:Studiul Materialelor
A efectuat: st.an.1.gr.6
Ucrainciuc Al-dru
A verificat: asistent.univ.
Banatri Alexandru
Chisinau 2011
Introducere.
1
Pe parcursul cursului de Studiul Materialelor am făcut cunoştinţă cu
mai multe tipuri şi noţiuni despre metale şi aliajele lor. Metalul a fost
definit ca o subtanţă chimică solidă alcătuită din 2 sau mai multe elemente.
Metalele ce au în componenţă doar 2 elemente se numesc aliaje binare cum
ar fi fontele şi oţelurile. Metalele cu 3 elemente se numesc aliaje terţiare iar
cele cu 4 şi mai multe se numesc polinare.
Metalul pe care îl voi carecteriza în continuare este un aliaj binar
avînd în compoziţie 2 elemente. Astfel de material este folosit la
producerea ciocanului.
Oţelul dat face parte din clasa oţelelor calitative şi poate fi
decodificat în dependenţă de procentul de carbon şi elementele de aliere ale
lui. Oţelul 40x este un metal destul de dur şi de rezistent la lovituri de şoc
ce acţionează asupra piesei în timpul lucrului. Ciocanul are o răspîndire
mare în viata de zi cu zi ,el se intilneste in orce gospodarie,chiar si in setul
de instrumente al unui inginer . Destinaţia lui este de a de efectua diferite
lovoturi . De aici ne dăm bine seama ca pentru a se produce asemenea
fenomen este nevoie de o rezistenţă înaltă la rupere şi lovituri şi să posede
o elasticitate mare. Materialul folosit pentru ramura dată poate fi ca
exemplu 40x.
Pentru a fi confecţionată şi dată în exploatare piesa dată, acest
metal/aliaj este supus unor “schimbări”, suferă unele transformări în
structura lui.
1. Scopul lucrării.
2
Scopul lucrării individuale este de a determina, întocmi şi proiecta
procesele tehnologice ale tratamentelor termice a unui oţel folosit la
realizarea unei piese. În lucrarea dată vom putea identifica care vor fi
aceste tratamente termice, la ce temperatură vor fi aplicate, ce urmări vor
avea şi cîte tratamente trebuie oţelului/aliajului prezentat.
2. Sarcinile lucrării:
Elaborarea procesului tehnologic a tratamentului tehnologic
la ,,arborele de distributie’’
Confectionat (a) din: 40x .
Cu dimensiunile 40 x 40 x 80. In rezultatul tratamentului termic ete necesar
de asigurat duritatea de HRC 45 - 50.
Procesul tehnologic al tratamentelor termice aplicate aliajului constă
din următoarele etape.
Deasemenea este permisă şi aplicarea unei normalizări înalte.
Normalizarea pentru 40x are ca scop obţinerea unui grăunte fin şi omogen
şi a unei perlite fine numită perlită sorbitică care asigură duritate şi
rezistenţă mai mare decît la recoacerea obişnuită. Încălzirea pentru
3
normalizare, cu 930 – 940 ºC se face la oţelurile hipoeutectoide. Oţelul se
menţine la această temperatură pînă la efectuarea transformărilor de fază şi
Parametrii si
proprietatile
aliajului
Carbo
n
Elementele insotitoare Elementele de aliere
C Mn Si S P Cr Ni Cu
HB,Mpa ↗ ↗ ↗ ↘ ↘ ↗ ↗ ↗
δ,Mpa ↗ ⁄ ↗ ↘ ↘ ↗ ↗ ↗
δ,% ↘ ⁄ ↗ ↘ ↘ ↗ ↗ ↗
KCU,J\m² ↘ ⁄ ↗ ↘ ↘ ↗ ↗ ↘
Ac₁,⁰C — ↘ ↗ — — ↘ ↘ ↗
Ac₃,⁰C — ↘ ↗ — — ↘ ↘ ↗
Amm,⁰C — ↘ ↗ — — ↘ ↘ ↘
Ms,⁰C ⁄ ⁄ ↘ — — ↘ ↘ ↘
Mf,⁰C ↘ ↘ ↘ — — ↘ ↘ ↘
Vcr. ↘ ↘ ↘ — — ↘ ↘ ↘
Cantitateade
austenita
reziduala(%)
⁄ ↗ ↗ — — ⁄ ⁄ ↗
Calibilitatea ⁄ ↗ ↗ — — ⁄ ⁄ ⁄
Influenta carbonului,impuritatilor inevitabile si elementelor de aliere
asupra proprietatilor aliajului
răcirea în aer liniştit. Prin răcire în aer se evită separarea feritei
proeutectoide. Tratamentul corectează structura cu grăunte grosolan şi
4
structura Widmansätten şi spre deosebire de recoacerea obişnuită, are o
productivitate mult mai mare şi înlocuieşte deseori recoacerea obişnuită.
Normalizarea poate fi utilizată atît ca tratament termic preliminar,
pentru obţinerea unui grăunte fin, cît şi ca tratament termic final.
Normalizarea este un tratament termic care permite materialului o
prelucrabilitate mai uşoară a piesei. Scopul este îmbunătăţirea
prelucrabilităţii prin aşchiere al oţelului.
Un alt tratament termic final aplicat oţelului/aliajului folosit pentru
astfel de piese este revenirea.
Pentru piesa respectivă este caracteristică revenirea înaltă. Revenirea
înaltă constă în încălzirea produsului călit martensitic în intervalul de
temperaturi 300…500 ºC, în scopul obţinerii în structură de troostită+
sorbită de revenire care asigură cele mai bune asociaţii de proprietăţi cerute
de practică şi în special cea mai bună rezilienţă (rezistenţă la lovituri de
şoc), la rupere superioară, dar cuo duritate mai scăzută. Dacă încălzirea se
efectuează la temperaturi apropiate de punctul critic Ac1 (600 … 650) ºC,
o durată mai mare de 4 … 5 ore, se obţine perlita globulară (cementita
globulară). Cementita globulară asigură îmbunătăţirea prelucrabilităţii prin
aşchiere şi pregătirea structurii în vederea tratamentului termic final de
călire. Structurile de revenire obţinute la diferite temperaturi depind de
durata de menţinere la revenire.
Caracteristici generale a otelului 40Х:
Заменитель
Стали: 7ХBН, 50ХН, 38ХГН, 35ХГФ, 40ХНР, 40ХНМ, 30ХГВТ.
Вид поставки
Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 259071, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78, ГОСТ 4543-71. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 4543-71, ГОСТ 14955-77.Лист толстый ТУ 14-1-1930-77. Полоса ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70, ГОСТ 4543-71. Валки ОСТ 24.013.21-85. Трубы ОСТ 14-21-77.
Назначение
5
Оси, валы, шатуны, зубчатые колеса, валы экскаваторов, муфты, валы-шестерни, шпиндели, болты, рычаги, штоки, цилиндры и другие ответственные нагруженные детали, подвергающиеся вибрационным и динамическим нагрузкам, к которым предъявляются требования повышенной прочности и вязкости. Валки рельсобалочных и крупносортных станов для горячей прокатки металла.
Химический состав
Химический элемент %
Кремний (Si) 0.17-0.37
Медь (Cu), не более 0.30
Марганец (Mn) 0.50-0.80
Никель (Ni) 1.00-1.40
Фосфор (P), не более 0.035
Хром (Cr) 0.45-0.75
Сера (S), не более 0.035
Механические свойства
Термообработка, состояние поставки
Сечение, мм
s 0,2 , МПа
s B , МПа
d 5 , % y , %KCU, Дж/м 2
HB
Пруток. Закалка 820 °С, вода или масло. Отпуск 500 °С, вода или масло.
25 785 980 11 45 69
Поковки. Нормализация
КП 315 100-300 315 570 14 35 34 167-207
КП 315 300-500 315 570 12 30 29 167-207
КП 315 500-800 315 570 11 30 29 167-207
Поковки. Закалка. Отпуск.
КП 345 300-500 345 590 14 38 49 174-217
КП 395 <100 395 615 17 45 59 187-229
КП 395 100-300 395 615 15 40 54 187-229
КП 395 300-500 395 615 13 35 49 187-229
КП 395 500-800 395 615 11 30 39 187-229
КП 440 <100 440 635 16 45 59 197-235
КП 440 100-300 440 635 14 40 54 197-235
КП 440 300-500 440 635 13 35 49 197-235
КП 440 500-800 440 635 11 30 39 197-235
КП 490 <100 490 655 16 45 59 212-248
КП 490 100-300 490 655 13 40 54 212-248
КП 540 <100 540 685 15 45 59 223-262
КП 540 100-300 540 685 13 40 49 223-262
КП 590 <100 590 735 14 45 59 235-277
КП 590 100-300 590 735 13 40 49 235-277
6
Proprietati mecanice la marirea temperaturii
испытания, °C
s B , МПа
d 5 , % y , %
Нормализация 850 °С.
20 790 18 48
200 750 50
300 690 20
400 540 25 65
500 480 25 79
600 350 27 85
Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм, кованый и нормализованный. Скорость деформирования 50 мм/мин, скорость деформации 0,03 1/с.
700 225 36 92
800 130 57 96
900 91 71 100
1000 62 75 100
1100 45 76 100
1200 31 100
Proprietati mecanice in functie de temperatura de racire
t отпуска, °С
s 0,2 , МПа
s B , МПа
d 5 , % y , %KCU, Дж/м 2
HB
Закалка 820 °С, масло.
400 1220 1370 10 41 32 387
500 1080 1160 14 51 46 302
600 760 910 20 60 83 241
Механические свойства в зависимости от сечения
Сечение, мм
s 0,2 , МПа
s B , МПа
d 5 , % y , % HB
Нормализация 870-925 °С, закалка 790 °С, масло. Отпуск 540 °С.
40 780 960 18 58 325
80 730 920 20 54 302
120 710 910 50 300
7
Proprietati tehnologice
Температура ковки
Начала 1250, конца 830. Сечения до 50 мм охлаждаются на воздухе, 50-200 мм - в мульде, 201-300 мм - с печью.
Свариваемость
трудносвариваемая. РДС, АДС под флюсом, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием
В горячекатаном состоянии при НВ 166-170 и s B = 690 МПа K u тв.спл. = 1.0, K u б.ст. = 0.9.
Склонность к отпускной способности
склонна
Флокеночувствительность
повышенно чувствительна
Temperatura punctelor critice
Критическая точка °С
Ac1 735
Ac3 768
Ar3 700
Ar1 660
Mn 305
Rezilienta, KCU, Дж/см 2
Состояние поставки, термообработка +20 -20 -40 -60
Поковка 200X30 мм. Закалка. Отпуск. 116 116 93 80
Предел выносливости
s -1 , МПа t -1 , МПа n s B , МПа s 0,2 , МПа Термообработка, состояние стали
490 294 980 780 НВ 300-320
441 274 880 690 НВ 270-300
392 235 780 570 НВ 200-240
314-392 1Е+7 790 Нормализация. НВ 197.
Прокаливаемость
Duritatea HRCэ.
Расстояние от торца, мм / HRC э
1.5 3 4.5 6 9 12 15 21 27 33
8
52.5-58.5
51.5-58.0
49.5-5748-5641.5-54.5
35.5-4932.5-43.5
28-37.526.5-33.5
26-31.5
Кол-во мартенсита, %
Крит.диам. в воде, мм
Крит.диам. в масле, мм
Крит. твердость, HRCэ
50 60-112 37-76 44-47
90 40-89 18-56 50-53
Proprietatile fizice
Температура испытания, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа
200
Плотность, pn, кг/см37820 7800 7710 7840 7700
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)
44 43 41 39 37
Температура испытания, °С
20- 100
20- 200
20- 300
20- 400
20- 500
20- 600
20- 700
20- 800
20- 900
20- 1000
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)
11.8 12.3 13.4 14.0
3. Influenţa elementelor de aliere asupra structurii şi
proprietăţilor aliajului.
Dizolvîndu-se în ferită, elementele de aliere, care diferă prin parametrii reţelei
de cei ai feritei, creează tensiuni în reţeaua cristalină şi duc la scimbarea
parametrilor reţelei. Cromul face parte din grupa de elemente cu rază atomică
mai mică de cît ferita, deci el micşorează
parametrii reţelei de ferită, siliciul este reprezentantul grupei de elemente
cu rază atomică mare ceea ce duce la mărirea reţelei feritei. Siliciul serveşte
la dezoxidarea oţelului, el este solubil în ferită. Datorită marii afinităţi
9
pentru oxigen poate forma oxizi şi silicaţi. Siliciul nedizolvat în ferită se
găseşte în structură sub formă de incluziuni fragile oxizi şi silicaţi.
Influenţa elementelor de aliere asupra transformărilor alotropice ale
fierului poate fi explicată prin următoarele noţiuni:
Elementele de aliere formează cu fierul soluţii solide de substituţie şi
mai rar de interstiţie. Raportul elementelor de aliere faţă de fier este
reprezentat de influenţa lor asupra transformărilor alotropice ale fierului,
asupra poziţiei punctelor diagramei Fe – C şi asupra proprietăţilor feritei.
În funcţie de influenţa lor asupra transformărilor alotropice ale
fierului, elementele de aliere ale acestui aliaj fac parte din grupa a II-a
adică din grupa elementelor alfagene. Elementele alfagene ridică
temperatura punctului critic A3 şi coboară temperatura punctului critic A4
lărgind domeniul de existenţă al fierului α şi îngustînd domeniul fazei γ.
Cromul, la conţinuturi mici, coboară pe A3, apoi îl ridică, ca şi celelalte
elemente din grupă. Aceste elemente dau oţeluri feritice. Punctul de
saturaţie a austenitei în carbon E este mutat spre stînga, făcînd ca oţelul
aliat să aibă o structură ledeburitică, cea mai puternică influenţă în acest
sens avînd-o siliciu Si.
Influenţa elementelor de aliere asupra transformărilor cu carbonul:
10
Elementul de aliere Cr-ul, face parte din categoria elementelor care
se combină cu carbonul formînd carburi. El face parte din grupa de trecere
şi are un substrat electronic d mai puţin complet decît fierul. Cu cît acest
strat este mai incomplet cu atît afinitatea elementului faţă de carbon este
mai puternică şi stabilitatea carburilor formate este mai mare.
Siliciu este un element ce reprezintă grupa a doua care nu formează
carbură şi provoacă în oţel separarea carbonului sub formă de grafit
(grafitizarea oţelului).
4. Influenţa elementelor de aliere asupra transformărilor
după tratamentele termice.
În figurile de mai jos se prezintă variaţia cu continutul d elemente de aliere a rezistenţei la rupere Rm, alungirii A şi rezilientei KCU.
11
50
0
-50
100
150
200 1 2 4 6 8
6.Alegerea şi argumentarea operaţiilor prealabile ale
tratamentelui termic şi termochimic
V Si
Cr
Ni
12
Argumentarea alegerii operaţiilor tratamentelor termice:
Oţelurile folosite la fabricarea diferitor piese pentru maşini trebuie să
posede proprietăţi mecanice superioare. Oţelurile trebuie să conţină nu
numai oproprietate ci o asociaţie ale proprietăţilor mecanice cu valori mari.
Ele trebuie să fie rezistente la loviturile de şoc, rezistente la uzură, să fie
rezistente la oboseală, la rupere, plasticitate şi tenacitate înaltă. Proprietăţile
mecanice depind de structura şi compoziţia oţelului şi a elementelor de
aliere şi de TT. Alegerea regimurilor sau altfel spus regimurile operaţiilor
preventive a tratamentelor termice se efectuează cu scopul mării prelucrării
şi obţinerea proprietăţilor mecanice, deoarece oţelurile aliate de construcţie
în comun cu aşchierea.
Argumentarea alegerii operaţiilor finale ale tratamentelor
termice:
Călirea este tratamentul termic care constă în încălzirea oţelului în
domeniul austenitic, menţinerea la temperatura respectivă pentru
producerea transformărilor urmate de călirea rapidă. Astfel încît austenita
să se transforme într-o structură tipică de călire martensitică. După călire
proncipala operaţie pentru oţelul 40xeste revenirea şi anume revenirea
înaltă la temperatura de 600 oC. Revenirea oţelului este tratamentului
termic care se alică produselor martensitice în scopul determinării şi
obţinerii unor oscilaţii de plasticitate prin realizarea unor structuri care să
asigure micşorarea durităţii şi creşterea plasticităţii.
Tratamentul termic constă în încălzirea la o temperatură aproape de
Ac1, manţinere la această temperatură de încălzire urmată apoi de răcire.
Revenirea este un TT final.
Alegerea şi determinarea regimurilor tratamentelor termice:
Aici putem specifica următoarele regimuri: temperatura de încălzire,
timpul de încălzire, timpul de menţinere la temperatura dată, viteza de
răcire. Temperatura de încălzire se ia după diagrama de echilibru pentru
13
oţelurile hipoeutectoide temperatura se ia cu 30 ... 50 oC mai sus de Ac3.
Durata de încălzire a oţelului constă în perioada de încălzire T+τ min., unde
τ min. este perioada modificării izoterme, τ – timpul final.
Concluzie: In urma efectuarii lucrarii de laborator nr.9 m-am familiarizat cu toata informatia acumulata din sursele mentianate mai jos, si am aflat multe despre otelul 7XBH (care sunt elementele aliate si ce promrietati mecanice are).
Lista literaturii utilizate:” Studiul materialelor”Marian Radulescu
„Studiul Materialelor”Colan„Tehnologia Materialelor”A.Palvalvi„Tehnologia Materialelor”Aurel Nanu
“www.gogle.com”
14
top related