Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь


Химический состав и режимы термообработки стали 18ХГТ.



2018-07-06 6120 Обсуждений (0)
Химический состав и режимы термообработки стали 18ХГТ. 4.80 из 5.00 5 оценок




Анализ выбранной марки стали для изготовления детали «ось».

Для детали выбираем 3 марки стали из группы конструкционных сталей.

Наша деталь испытывает высокие динамические нагрузки, следовательно, нужно выбрать такие операции ТО, как закалка (после нее достигается максимальная твердость) и высокий отпуск (он снимает внутренние напряжения и дает сочетание прочности и пластичности). Поэтому мы выбираем 3 марки стали после этой ТО:

1. 45Х (низколегированная);

2. 40ХС (легированная);

3. 18ХГТ (легированная).

Выбор данных марок основывался на заданных параметрах: предел текучести сердцевины σ0,2, твёрдость сердцевины НВ, ударная вязкость KCU, прокаливаемость.

1. Сталь 45Х имеет предел текучести после ТО (термообработки) 830 МПа при диаметре детали до 25 мм, твёрдость сердцевины НВ – не указана, ударная вязкость KCU – 49 Дж/см2.Прокаливаемостьв масле 20-38 мм.

2. Сталь 40ХС имеет предел текучести после ТО 640 МПа при диаметре детали 25 мм, твёрдость сердцевины НВ – 270, ударная вязкость KCU – 88 Дж/см2.Прокаливаемостьне указана (для стали 33ХС- 30мм).

3. Сталь 18ХГТ имеет предел текучести после ТО 950 МПа при диаметре детали до 20 мм, твёрдость сердцевины НВ – 302, ударная вязкость KCU – 144 Дж/см2.Прокаливаемостьв масле 20-52 мм.

Исходя из указанных выше параметров делаем вывод, что наиболее подходящая сталь для изготовления детали ось (Ø 17мм) является марка стали 18ХГТ.

Химический состав и режимы термообработки стали 18ХГТ.

Химический состав представлен в таблице 2. Механические свойства в зависимости от сечения прутка представлены в таблице 3. Для изготовления детали оси выбран прокат – пруток 20 мм, так как в условиях задания указано, что тип производства мелкосерийный.

Таблица 2. Химический состав

C Si Mn Сr P S Ni Cu
0,17-0,23 0,17-0,37 0,8-1,1 1,00-1,30 ≤0,035 ≤0,035 ≤0,30 ≤0,30

 

 

Таблица 3.Механические свойства стали 18ХГТ в зависимости от температуры отпуска

Температура отпуска °С σ0,2 (МПа) σв(МПа) δ5 (%) ψ % KCU (кДж / м2) HB
Пруток.
200 300 400 500 1150 1150 1150 950 1370 1330 1210 940 11 10 9 15 57 57 57 66 98 78 78 144 387 387 375 302

Температура критических точек: Ac1 = 740°С, Ac3 = 825°С, Mn = 360°С,

Ar3(Arcm) = 730°С, Ar1 = 650°С

Этапы термообработки стали 18ХГТ.

Закалка при температуре Ас3 + 30…50°С(825 + 30..50°С) через масло.

Закалка— это нагрев стали на 30–50°Свыше температуры фазовых превращений, выдержка при этой температуре и последующееочень быстроеохлаждение в воде или в масле.Доэвтектоидные стали нагревают до температуры на 30—50 °С выше верхней критической точки Ас3. В этом случае сталь с исходной структурой перлит — феррит при нагреве приобретает аустенитную структуру, которая при последующем охлаждении со скоростью равной или выше критической превращается в мартенсит. Полную закалку для заэвтектоидных сталей проводят с температуры на 30-50 °С выше Ас3 с последующим быстрым охлаждением в воде (масле). В результате такой закалки получаем структуру мартенсита. 18ХГТ- это доэвтектоидная сталь, поэтому выбираем температуру Ас3 +30…50°С для закалки.Закаленной стали свойственна неравновесная структура и поэтому применяется такой вид термообработки как отпуск.

 

Высокий отпуск при температуре 500 °С,охлаждение на воздухе.

Выбор температуры основывается на таблице 3. При выборе Тотп ниже 500°С деталь будет не подходить по ударной вязкости (KCU будет меньше 100кДж / м2). При выборе большей Тотп деталь будет не подходить по прочности и твердости (HB будет меньше 290, предел текучести сердцевины будет меньше 800 МПа).

Отпуск - процесс термической обработки, состоящий в нагреве закаленной стали до температуры ниже критической точки Ас1, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении (обычно на воздухе). Цель отпуска - получение более устойчивого структурного состояния, устранение или уменьшение напряжений, повышение вязкости и пластичности, а также понижение твердости и уменьшение хрупкости закаленной стали.

Высокий отпуск выполняется при температурах 500-650°С (в нашем случае 500°С). В процессе высокого отпуска мартенсит распадается с образованием структуры сорбита отпуска. Эта структура обеспечивает лучшее сочетание прочности и пластичности стали. В сорбите отпуска цементит приобретает зернистую форму в отличие от сорбита, полученного после нормализации, в котором цементит имеет пластинчатое строение. Благодаря этому существенно повышается ударная вязкость при одинаковой или даже более высокой твердости, по сравнению с нормализованной сталью. Применяется этот вид отпуска для деталей из конструкционных сталей, работающих при ударных нагрузках.Закалку стали с последующим высоким отпуском называют улучшением.

Диаграмма «Температура-время» упрочняющей обработки представлена на рисунке 3.

 

Рисунок 3 – Диаграмма «Температура-время»

При нагреве выше точки Ac1 =740°С из перлита образуются зерна аустенита, далее происходит рост зерна аустенита при повышении температуры. При нагреве выше точки Ас3=825°Сзавершается превращение смеси феррита и аустенита в аустенит, химический состав которого при выдержке становится однородным и соответствует содержанию элементов в стали. При отпуске при температуре 500°С мартенсит распадается с образованием структуры сорбита отпуска. Эта структура обеспечивает лучшее сочетание прочности и пластичности стали.Высокий отпуск полностью снимаются закалочные напряжения.

 

Заключение.

После упрочняющей термической обработки стали 18ХГТ мы получили следующие механические свойства предел текучести 950 МПа, твёрдость сердцевины НВ – 302, ударная вязкость KCU – 144 Дж/см2, что соответствует поставленным условиям задания. Из этого делаем вывод, что выбранная сталь 18ХГТ подходит для изготовления детали «ось».

 

Ответы на вопросы:

3)Доэвтектоидные стали нагревают примерно на 30...50° выше критической точки Ас3 (линияGS):tзак= Ас3+ 30…50°С. Заэвтектоидные стали следует нагревать под закалку выше Ас1(линияSK) на 30...50°.

4)Закаленная сталь находится в напряженном состоянии и поэтому она обладает значительной хрупкостью. Для улучшения свойств стали и увеличения долговечности ее службы необходимо снять внутренние напряжения или хотя бы уменьшить их. Для этого изделия из стали после закалки почти всегда подвергаются отпуску.После закалки нужен отпуск также для того, чтобы получить более устойчивое структурное состояние.

5)Процесс закалки стали заключается в ее нагреве до определенной температуры (на 30…50° выше линии GSKпо диаграммеFе -Fе3С), выдержке и последующем быстром охлаждении в воде, масле, расплавленных солях или других средах.Отпуск— это нагрев закаленной стали до температуры ниже критической Ас1, выдержка при этой температуре и последующее охлаждение (обычно на воздухе).

7)Цель отпуска - получение более устойчивого структурного состояния, устранение или уменьшение напряжений, повышение вязкости и пластичности, а также понижение твердости и уменьшение хрупкости закаленной стали. Отпуск основан на превращениях мартенсита при нагреве, в результате которых происходит изменение структуры и свойств стали.

Цель низкого отпуска (100-250°С): снятие внутренних напряжений, сохраняя твердость. Структура мартенсит отпуска.

Цель среднего отпуска (350-450°С): высокий предел упругости. Структура троостит отпуска.

Цель высокого отпуска (500-650°С): достижение лучшего сочетания прочности и пластичности стали. Структура сорбит отпуска.



2018-07-06 6120 Обсуждений (0)
Химический состав и режимы термообработки стали 18ХГТ. 4.80 из 5.00 5 оценок









Обсуждение в статье: Химический состав и режимы термообработки стали 18ХГТ.

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓

Отправить сообщение

Популярное:
Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние...
Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация...
Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (6120)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.009 сек.)