Химический состав стали

4. Указать твердость стали в состоянии поставки (после отжига или нормализации) по ГОСТ в единицах НВ (Приложение 1).

5. Описать влияние углерода, постоянных примесей (кремния, марганца, фосфора и серы), а также легирующих элементов на:

– механические свойства (прочность, твердость, пластичность, вязкость, упругость);

– технологические свойства (свариваемость, обрабатываемость резанием, давлением);

– физические свойства (теплопроводность, электропроводность и т.д.); – особые свойства (антикоррозионную стойкость, жаропрочность и др.) [4].

6. Выбрать вид термической или химико-термической обработки детали, опираясь на заданную твердость (имеется в виду окончательная обработка, предварительную термическую обработку не указывать).

7. Обосновать выбранный вид термообработки с учетом усло­вий работы детали.

8. Описать термообработку (сущность, цель, температуру нагрева, ско­рость охлаждения, охлаждающую среду, получаемую структуру). Для химико-термической обработки указать состав карбюризатора, продолжи­тельность выдержки, глубину поверхностного слоя, вид заключительной тер­мообработки и ее цель[4–11].

9. Разработать режим термообработки.

10. Заполнить технологическую карту термической обработки (Приложение 2). Выполнить эскиз детали. Указать на эскизе габаритные размеры и массу детали. Если предусмотрена поверхностная термическая (ТВЧ: токами высокой частоты) или химико-термическая обработка (ХТО), то на эскизе детали обозначить поверхности, подлежащие обработке, указать наибольшее сечение в мм (толщину детали).

11. Указать в технологической карте нагревательное оборудование: электрическую печь (с муфелем или без муфеля), соляную ванну, масляную ванна, установку ТВЧ.

12. Рассчитать продолжительность нагрева и выдержки в зависимо­сти от толщины детали, химического состава, материала детали, вида нагре­вательного оборудования.

13. При химико-термической обработке в случаях, оговоренных в технических условиях, указать необходимость и способ защиты поверхности детали, не подлежащей насыщению.

Методические указания по выбору видов

и режимов термической обработки

Выбор вида термической обработки определяется ее назначением и

требованиями технических условий на деталь в зависимости от условий ее работы в механизме.

Предварительная термическая обработка (отжиг, нормализация) служит для измельчения зерна, для снятия напряжений и подготовки структуры к окончательной термической обработке (обычно закалке и отпуску).

В задании предварительную термическую обработку не надо указывать.

Окончательная термическая обработка (это все виды термической и химико-термической обработки) должна обеспечить металлу детали свойства, соответствующие требованиям технических условий на готовую деталь (Табл. 1).

В практике термической обработки автомобильных деталей обычно руководствуются следующим:

– детали, работающие при статическом нагружении, подвергаются различным видам объемной закалки с последующим отпуском. Выбор способа закалки зависит от формы и размеров детали, требуемой твердости, марки стали;

– детали, работающие на износ при значительных динамических нагрузках, подвергаются поверхностному упрочнению (химико-термической обра­ботке, поверхностной закалке ТВЧ). Химико-термической обработке (цементации, цианированию, нитроцементации) подвергают низкоуглеродистые, не закаливающиеся стали. Поверхностной закалке ТВЧ обычно подвергаются детали из хорошо закаливающейся средне- и высокоуглеродистой стали. Азотированию подвергают обычно легированные стали;

– детали из низко-, среднеуглеродистой стали, испытывающие значительные ударные нагрузки, в соответствии с требованиями технических усло­вий подвергаются нормализации на твердость 170-207 НВ;

– рессорно-пружинная сталь должна обладать высоким пределом упругости, достаточной вязкостью. Рессоры и пружины, как из углеродистой, так и из легированной стали подвергаются объемной закалке и среднему отпуску.

Выбрав вид термической обработки, далее следует разработать параметры режима обработки: температуру нагрева, вид нагревательного устройства, время нагрева и выдержки, охлаждающую среду.

Температуру нагрева детали из любой марки стали выбирают по справочникам [4−9], а для углеродистой стали − по диаграмме «железо− углерод».

Время нагрева зависит от химического состава стали. Так как теплопроводность легированной стали в 1,5−2 раза меньше, чем углеродистой, то и время нагрева легированной стали в 1,5−2 раза больше, чем углеродистой. Кроме того, время нагрева зависит от формы и размеров изделия, характера нагревательного устройства (электрической печи, соляной или свинцовой ванны и др.), количества загруженных в печь деталей и способа их нагрева.

Общее время нагрева деталей в печи при закалке, нормализации, химико-термической обработке складывается из времени нагрева до заданной температуры и времени выдержки [4].

Время выдержки при химико-термической обработке для диффузионного проникновения насыщающего элемента вглубь детали составляет при цементации и нитроцементации 1 ч на 0,1мм заданной глубины насыщения (слоя); при азотировании − 10 ч на 0,1мм слоя. Общее время нагрева при от­пуске в электрической печи не менее 2 ч, а в соляных ваннах − не менее 1 ч.

Более точное время выдержки определяется по справочникам [5−9].

Выбор охлаждающей среды (способа охлаждения) зависит от состава стали, формы и размеров изделий и требуемых свойств (твердости). Углеродистую сталь закаливают в воде, а легированную – в масле.

Во избежание коробления и деформаций изделия малого сечения из углеродистой стали либо изделия, для которых не требуется высокой твердости, допускается закаливать в масле. Состав соляных ванн для нагрева и охлаждения изделий сложной формы при ступенчатой и изотермической закалке приводится в справочниках.

Основным документом, в котором указывается технологический процесс термической обработки, является технологическая карта, упрощенная форма которой приведена в Приложении 2.

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ

1. Исходные данные.

Таблица 1