Критические температуры при нагреве

Курсовая работа

« Исследование легированной конструкционной стали 50ХГФА »

 

 

Руководитель:

Доцент, к.т.н. Рыжков М.А.

Студент:

Группа Мт-490701 Сорокин Д.М.

 

 

Екатеринбург

Содержание

ВВЕДЕНИЕ. 3 1. МАРОЧНЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПО ГОСТ. ЗАРУБЕЖНЫЕ АНАЛОГИ И ИХ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ.. 4 2. КРИТИЧЕСКИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ НАГРЕВЕ. 5 3. ПРЕВРАЩЕНИЯ ПЕРЕОХЛАЖДЕННОГО АУСТЕНИТА В ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ И ПРИ НЕПРЕРЫВНОМ ОХЛАЖДЕНИИ 7 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРХНЕЙ КРИТИЧЕСКОЙ СКОРОСТИ ЗАКАЛКИ.. 8 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НАЧАЛА МАРТЕНСИТНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ.. 8 6. ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПЛАВКИ И ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ.. 8 7. ТИПОВЫЕ РЕЖИМЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ.. 11 8. МЕТОДЫ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ РАССМАТРИВАЕМОЙ СТАЛИ.. 12 9. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РЕЖИМА ОБРАБОТКИ.. 14 10. ОТПУСКНАЯ ХРУПКОСТЬ. 15 11. ХЛАДОСТОЙКОСТЬ. 15 12. ПРОКАЛИВАЕМОСТЬ. 16 13. ВИДЫ БРАКА ЗАГОТОВОК И ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ, ПРИЧИНЫ И МЕТОД БОРЬБЫ.. 18 14. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ.. 18 15. СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ.. 19 ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................................................................22 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 23

ВВЕДЕНИЕ

Пружины, рессоры и другие упругие элементы являются важнейшими деталями различных машин и механизмов. В работе они испытывают многократные переменные нагрузки. Под действием нагрузки пружины и рессоры упруго деформируются, а после прекращения действия нагрузки восстанавливают свою первоначальную форму и размеры. Особенностью работы является то, что при значительных статических и ударных нагрузках они должны испытывать только упругую деформацию, остаточная деформация не допускается. Основные требования к пружинным сталям – обеспечение высоких значений пределов упругости, текучести, выносливости, а также необходимой пластичности и сопротивления хрупкому разрушению, стойкости к релаксации напряжений.

 

МАРОЧНЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПО ГОСТ. ЗАРУБЕЖНЫЕ АНАЛОГИ И ИХ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ.

 

Сталь 50ХГФА относится к конструкционным легированным рессорно-пружинным сталям и находят применение в машиностроении. Из стали этой марки изготавливаются пружины особо ответственного назначения, а так же рессоры легковых автомобилей.

Химический состав стали 50ХГФА приведены в таблице 1.

 

Таблица 1. Химический состав стали 50ХГФА в масс % (ГОСТ 4543-71)

C	Si	Mn	Cr	V	Cu	Ni	P	S
не более
0,48-0,55	0,17-0,37	0,80-1,00	0,95-1,20	0,15-1,25	0,20	0,25	0,025	0,025

 

Кремний (Si), Сера (S) и фосфор (P) - являются примесями в стали.

Марганец (Mn) при содержании в стали 0,5...0,8 % и кремний (Si) при содержании в стали 0,35...0,50 % раскисляют сталь при ее выплавке. Они придают ей плотность и однородность, упрочняют, делают более упругой и повышают сопротивление истиранию. Марганец парализует вредное действие серы, образуя с ней соединение, заметно повышает прочность горячекатанной стали и повышает порог хладноломкости стали. Кремний сильно повышает предел текучести, что снижает способность стали к вытяжке и особенно к холодной высадке. При повышении содержания кремния уменьшается порог хладноломкости. Хром (Cr) наиболее дешевый и распространенный элемент. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил. Никель(Ni) сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Ванадий (V) повышает твердость и прочность, измельчает зерно. Увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем, он дорог и дефицитен. Кремний и марганец попадают в железоуглеродистый сплав при его выплавке в процессе раскисления. Кремний и марганец удаляют из сплава закись железа. Кремний, растворяясь в феррите, повышает предел текучести и уменьшает склонность к хладноломкости. Марганец образует твердый раствор с железом и немного повышает твердость и прочность. В присутствии серы он частично связывается с серой в сернистый марганец и переходит в шлак. Это способствует удалению серы из сплава, т.е. кремний и марганец являются полезными примесями. В железоуглеродистых сплавах обычно не более 0,35...0,4% Si и 0,5...0,8 Mn. Сера (S) и фосфор (P) - вредные примеси. Они могут скапливаться в отдельных частях слитка или заготовки (чаще в центральной) и усиливать этим вредное действие. Сера, являясь вредной примесью, образует сернистое железо FeS, которое нерастворимо в железе, и легкоплавкую эвтектику. При кристаллизации сплава легкоплавкая эвтектика располагается по границам зерен и при повторном нагреве расплавляется, в результате чего нарушается связь между зернами, что приводит к образованию трещин и надрывов. Это явление носит название красноломкости. Повышенное содержание серы в стали вызывает красноломкость (хрупкость при высоких температурах), поэтому допускается содержание серы в сталях до 0,035%...0,06% S. Фосфор растворяется в железе, искажает кристаллическую решетку и ухудшает пластические свойства сплава. Фосфор является вредной примесью, так как повышенное содержание фосфора вызывает хладноломкость (хрупкость при обычных и пониженных температурах), и его содержание в сталях не должно превышать 0,025...0,08%. Медь (Сг) увеличивают коррозионную стойкость стали в атмосферных условиях и понижают порок хладноломкости. Сталь 50ХГФА относится к высококачественным сталям, так как содержит P и S не более 0,025масс% и 0,025масс% соответственно. Зарубежные аналоги материала 50ХГФА указаны в таблице 2.

Таблица 2. Зарубежные аналоги марки стали 50ХГФА

США	Германия	Япония	Франция	Англия	Евросоюз	Италия
-	DIN,WNr	JIS	AFNOR	BS	EN	UNI
6150H G61500 H61500	1.8159 50CrV4 51CrV4 GS-50CrV4	SUP10 SUP10-CSP	50CrV4 50CrV4RR 51CrV4 55CrV4	51CrV4 735A50 735A51 735A54 735h51	1.8159 50CrV4 51CrMnV4 51CrV4	48Si7 50CrV4 51CrV4

КРИТИЧЕСКИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ НАГРЕВЕ

 

Ас₁ - температура образования аустенита из перлита;

Ас₃ - конец превращения феррита в аустенит и образование однородной структуры аустенита.

Температуры критических точек приведены в таблице 3.

Таблица 3. Температура критических точек, °С [1]:

Ac1	Ас3

Легирующие элементы, растворяясь в железе, влияют на температуру его полиморфных превращения, т.е. на точки А₃ и А₄. Марганец и никель, содержащиеся в стали, расширяют γ-область, т.е. снижают точку А₃ и повышают точку А₄. Кремний, хром, ванадий, сужают γ-область, т.е. повышают точку А₃ и снижают точку А₄.

Влияние элементов на точку Ас₁ обусловлено их действием на температуру α→γ- превращения и температуру диссоциации карбидов. Марганец и никель снижают Ас₁, а кремний повышает ее.

Температуры Ас_{1 и} Ас₃ можно рассчитать по эмпирическим формулам.

 

По нижнему пределу температура Ac₁ будет иметь значение:

°С,

по верхнему °С

Точки Ас_3, рассчитанные по формуле:

и будут равняться по нижнему и верхнему пределу 773,2°С и 786,96°С соответственно.

 

3. ПРЕВРАЩЕНИЯ ПЕРЕОХЛАЖДЕННОГО АУСТЕНИТА В ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ И ПРИ НЕПРЕРЫВНОМ ОХЛАЖДЕНИИ

Рисунок 3.1. Изотермическая (а) и термокинетическая (б) диаграммы превращения стали марки 50ХГФА (Химический состав, % масс.: 0,50 С; 0,26 Si; 0,91 Mn; 1,07 Cr; 0,06 Ni; 0,12 V. Температура нагрева 840 ºC).

В легированных сталях скорость распада аустенита замедляется за счет уменьшения скорости диффузии, кривые распада сдвигаются вправо, что позволяет получить мартенсит при меньших скоростях охлаждения.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРХНЕЙ КРИТИЧЕСКОЙ СКОРОСТИ ЗАКАЛКИ

Для стали 50ХГФА эта скорость определяется началом перлитного превращения t_min = 650^oC и τ_min=70c.

V_вкз= ; V_вкз= =1,71^оС

 

123Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: