Методы упрочнения стаканов цилиндров двигателей внутреннего сгорания
![]()
|
Физические свойства
Обоснование выбора стали Сталь для изготовления деталей соединительных муфт турбины, обеспачувающая σв =900 МПа
Данная сталь является конструкционная легированная сталь 1.3 Химсостав стали Химический состав в % материала 34ХН3М
1.4 Термообработка и механические свойства сталей
Температура критических точек материала 34ХН3М ![]() Механические свойства при Т=20oС материала 34ХН3М ![]() Физические свойства материала 34ХН3М ![]() 1.5 Выбор температуры нагрева и охлаждающей среды ,вида отпуска Закалка - термическая обработка - заключается в нагреве стали до температуры выше критической ( ![]() ![]() Выбор температуры закалки. Доэвтектоидные стали нагреваются до температуры на 30-50°C выше точки ![]() ![]() ![]() ![]() Охлаждающие среды для закалки. Охлаждение при закалке должно обеспечивать, получение структуры мартенсита в пределах заданного сече6ния изделия (определенную закаливаемость) и не должно вызывать закалочных дефектов: трещин, деформаций, коробления и высоких растягивающих остаточных напряжений в поверхностных слоях. Наиболее желательна высокая скорость охлаждения (выше критической скорости закалки) в интервале температур ![]() ![]() ![]() ![]() Чаще для закалки используют кипящие жидкости – воду, водные растворы щелочей и солей, масла. При закалке в этих средах различают три периода: 1) пленочное кипение, когда на поверхности стали образуется «паровая рубашка»; в этот период происходит небыстрый отвод теплоты, т.е. скорость охлаждения невелика; 2) пузырьковое кипение, наступающая при полном разрушении паровой пленки, наблюдаемое при охлаждении поверхности до температуры ниже критической; быстрый отвод теплоты; 3) конвективный теплообмен, который отвечает температурам ниже температуры кипения охлаждающей жидкости; теплоотвод в этот период происходит с наименьшей скоростью. В данном случае мы используем масло. Для легированных сталей, обладающих более высокой устойчивостью переохлаждения аустенита при закалке, применяют минеральное масло (чаще нефтяное). Масло как закалочная среда имеет следующие преимущества: Небольшую скорость охлаждения в мартенситном интервале температур, что уменьшает возникновение закалочных дефектов, и постоянство закаливающей способности в широком интервале температур среды (20- 150 °C) К недостаткам следует отнести повышенную воспламеняемость (температура вспышки 165 - 300 °C), недостаточную стабильность и низкую охлаждающую способность в области температур перлитного превращения, а также повышенную стоимость. Температура масла при закалке поддерживают в пределах 60 - 90 °C , когда его вязкость оказывается минимальной. Для закалки применяют водные растворы полимеров (ПК2, ПАА, УЗСП-1), снижающие скорость охлаждения в мартенситном интервале температур. Однако нужно учитывать, что растворимость полимеров в воде меняется с изменением температуры, что влечет за собой изменение охлаждающей способности. Все ширине начинают применять охлаждения под давлением в среде азота, аргона и водорода. Отпуск: Отпуск заключается в нагреве закаленной стали до температур ниже ![]() Наиболее интенсивно напряжения снижаются в результате выдержки при 550°C в течении 15 – 30 мин. После выдержки в течении 1,5 часа напряжения снижаются до минимального значения, которое может быть достигнуто отпуском при данной температуре. Основное влияние на свойства стали оказывают температура отпуска. Различают три вида отпуска: 1)Низкотемпературный (низкий) отпуск проводят при нагреве, до 250 °C, закаленная сталь (0,6-1,3 %С) после низкого отпуска сохраняет твердость 58 – 63 HRC, а следовательно высокую износостойкость. 2)Среднетемпературный (средний) отпуск выполняется при 350 – 500 °C и применяют главным образом для пружин и рессор, а также для штампов. Структура стали после среднего отпуска – троостит отпуска или троостомартенсит; твердость стали 40 – 50 HRC. 3)Высокотемпературный (высокий ) отпуск проводится при 500 – 680 °C. Структура стали после высокого отпуска – сорбит отпуска. Высокий отпуск создает наилучшее соотношение прочности и вязкости стали. Закалка с высоким отпуском ( по сравнению с нормализацией или отжигом) повышает временное сопротивление, предел текучести, относительно сужение и особенно ударную вязкость. Термическую обработку, состоящую из закалки и высокого отпуска, называют улучшением. Улучшению подвергают среднеуглеродистые (0,3 - 0,5 % С) конструкционные стали, к которым предъявляются высокие требования по пределу выносливости и ударной вязкости. Улучшение значительно повышают конструктивную прочность стали, уменьшая чувствительность к концентраторам напряжений, увеличивая работу развития трещин и снижая температуру порога хладноломкости. Трещиностойкость ![]() Отпуск при 550 – 600 °C в течении 1- 2 часа почти полностью снимает остаточные напряжения, возникшие при закалке. Длительность высокого отпуска составляет 1- 6 часов в зависимости от габарита изделия. 1.7 Сталь для работы до 600 °C
Данная сталь является жаропрочной высоколегированной Химический состав в % материала 15Х12ВНМФ ![]() Температура критических точек материала 15Х12ВНМФ. ![]() Механические свойства при Т=20oС материала 15Х12ВНМФ ![]() ![]() Физические свойства материала 15Х12ВНМФ Технологические свойства материала 15Х12ВНМФ . ![]() ![]() 1.8 Свойства стали для работы до 600 °C В первую очередь сталь должна обладать жаростойкостью и длительной прочностью. Жаропрочность-способность материала противостоять механическим нагрузках при высоких температурах. Многие жаропрочные стали должны обладать одновременно и достаточной жаростойкостью. ГОСТ 5632-72 предусмотрено 39 марок жаропрочных сталей и 24 марки жаростойких сплавов. Жаропрочность зависит от температуры рекристаллизации металла, предела его упругости, сопротивления материала пластическим деформациям при высоких температурах, размеры зерна, размера зерна, наличия в сплаве примесей, цикличности нагревов, предварительной пластической деформации, легирование сталей и сплавов в сочетании с термообработкой и температуры плавления. Чем выше температура плавления метала, тем выше его температура рекристаллизации. Под жаростойкими сталями и сплавами понимают стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температуре выше 550 °C , работающие в ненагруженном или полунагруженом состоянии. Жаростойкость характеризует сопротивление окисления при высоких температурах. Для повышения окалиностойкости сталь легирует элементами, которые благоприятным образом изменяют состав и строение. Длительная прочность - ![]() ![]() Длительная прочность является важной характеристикой материала, так как она определяет срок службы его до разрушения, т. е. его живучесть. 1.9 Методы изучения механических свойств на образцах в обоих случаях Под механическими свойствами понимают характеристики, определяющие поведения метала (или другого материала) под действием приложенных внешних механических сил. К механическим свойствам обычно относят сопротивление металла (сплава) деформации (прочность) и сопротивление разрушению (пластичность, вязкость, а так же способность металла не разрушаться при наличии трещин) В результате механических испытаний получают числовые значения механических свойств, т. е. значения напряжений или деформаций, при которых происходят изменения физического и механического состояний материалов. При оценке механических свойств металлических материалов различают несколько групп из критериев. 1. Критерии, определяемые независимо от конструктивных особенностей и характера службы изделий. Эти критерии находятся путем стандартных испытаний гладких образцов на растяжение, сжатие, изгиб, твердость (статические испытания) или на ударный изгиб образцов с надрезом (динамические испытания) 1.10 Вывод Исходя из требуемых свойств Сталь для изготовления деталей соединительных муфт турбины обеспечивающая σв = 900 МПа я выбрал сталь марки 34ХН3М. Она является конструкционно легированной сталью. Легированные стали широко применяют в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении, в автомобильной промышленности, тяжелом и транспортном машиностроении в меньшей степени в станкостроении, инструментальной и других видах промышленности. Это стали применяют для тяжело нагруженных металлоконструкций. Благодаря ее свойствам она превосходно подходит для изготовления. Далее нам нужно было выбрать сталь изделий подобного типа при работе в условиях нагрева до 600°C. Подошла сталь 34ХН3М. Это жаропрочная сталь мартенсито - ферритного класса исходя из требуемых свойств сталь этой марки подходит также к изготовки деталей 1.11 Список литературы 1. В.Н. Журавлев, О.И. Николаева - Машиностроительные стали. Справочник; 2. Жаропрочные стали и сплавы: Справочник / Масленников С.Б. – М; 3. Дриц, М. Е. Технология конструкционных материалов и материаловедение: учебник для вузов / М. Е. Дриц. - М. : Высш.шк, 1990. – 447 с 4. попович В. Технология конструкционных метериалов и материаловедение. Кн.1,-Львов, 2002.-417с. 5. Гуляев А.П.Металоведение.-М.:Металлургия,1986.-542 6. Бирюков Б.Н.,Косс Е. В., Шевченко И.М.Методические указания к изучению курса «материаловедение».-Одесса: ОПИ,1992. |