Жураев дз №2 Спец.стали. Национальный исследовательский технологический университет

• Название: Национальный исследовательский технологический университет
• Дата: 29.07.2022
• Размер: 180 Kb.
• Имя файла: Жураев дз №2 Спец.стали.doc
• Тип: Документы; #638005

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«МИСиС»
Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра металловедения и физики прочности

Домашнее задание №2

по курсу «Специальные стали»


Вариант №4


Студента группы БМТМ-18-1

Жураева У. Р.

Москва, 2020г.

1 Постановка задачи

Выбрать марку стали и рекомендовать способ и режим термической обработки для получения заданных свойств. Описать структуру стали по сечению.

Дано: Тяжело нагруженные коленчатые валы d=60 мм: ϬВ≥750 МПа, Ψ≥50%, ẟ≥20%.

2 Решение задачи

Коленчатый вал – это главный элемент двигателя автомобиля, являющийся частью кривошипно-шатунного механизма, который преобразует энергию сгорающих в цилиндрах двигателя газов в механическую энергию.

На рисунке 1 представлены коленчатые валы.





Рисунок 1 – Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания

Коленчатый вал должен обладать:

- Коленчатый вал работает на скручивание и должен иметь высокие значения предела прочности и предела текучести;

- Высокое значение ударной вязкости;

- Высокое значение твердости;

- Хорошее значение относительного сужения.

3. 
   Описание выбранных сталей
   

Было выбрано 3 стали: сталь 45, 30Г, 45ХН2МФА [1]. Химический состав этих сталей представлен в таблице 1.

Таблица 1 – Химический состав сталей в процентах

С	Mn	Si	Cr	Ni	Mo	V	P	S	Cu	As
Сталь 45
0,42-0,50	0,50-0,80	0,17-0,37	≤0,25	≤0,25	-	-	Не более
							0,035	0,04	0,25	0,08
30Г
0,27-0,35	0,70-1,0	0,17-0,37	≤0,30	≤0,30	-	-	0,035	0,035	0,30	-
45ХН2МФА
0,42-0,50	0,50-0,80	0,17-0,37	0,80-1,10	1,30-1,80	0,20-0,30	0,10-0,18	0,025	0,025	0,30	-

Далее подобрана термическая обработка для каждой выбранной стали, чтобы она соответствовала заданным условиям.

1. 
   Сталь 45 – конструкционная углеродистая качественная:
   

• 
  Закалка (840°С, вода) + Отпуск (600°С) → Ϭ_В=610…680 МПа, Ψ=61…64%, ẟ=18…20%.
  
• 
  Прокаливаемость: расстояние от торца=30 мм → HRC=24.
  

2. 
   30Г – конструкционная легированная:
   

• 
  Закалка (850°С, масло) + Отпуск (400°С) → Ϭ_В=760 МПа, Ψ=52%, ẟ=20%.
  

• 
  Прокаливаемость: расстояние от торца=30 мм → HRC=22.
  

3. 
   45ХН2МФА – конструкционная легированная:
   

• 
  Закалка (850°С, масло) + Отпуск (700°С) → Ϭ_В=830 МПа, Ψ=68%, ẟ=24%.
  
• 
  Прокаливаемость: расстояние от торца=30 мм → HRC=59.
  

4 Экономический расчет

Марка стали	Вид поставки	Цена, руб./т
Сталь 45	Круг	37.000
30Г	Круг	45.312
45ХН2МФА	Круг	71.520

ВЫВОДЫ

1. 
   Для удовлетворения поставленных условий было подобрано 3 наиболее подходящих марки стали: сталь 45, 30Г и 45ХН2МФА.
   
2. 
   Наилучшим вариантом будет сталь 30Г, так как после подобранной т.о. она имеет оптимальные механические свойства и хорошую прокаливаемость.
   
3. 
   Однако, сталь 45 дешевле, но ее механические свойства колеблются в интервале не очень подходящем под условия. Это может отрицательно сказаться при дальнейшей эксплуатации.
   
4. 
   Так как в задании тяжелонагруженные валы, то сталь 45ХН2МФА иной оптимальный вариант, хоть и дороже всего. В ней есть хром и никель, которые ↑ коррозионную стойкость, а также, ее прокаливаемость выше остальных и эта сталь чище по примесям.
   

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. 
   В. Г. Сорокин. Марочник сталей и сплавов / А. В. Волосникова, С. А. Вяткин и др. – М.: Машиностроение, 1989. – 640 с.