Какая структура имеет наибольшую твердость?

1. перлит;

2. мартенсит;

3. сорбит;

4. троостит.

 

Как влияет температура отпуска закаленной стали на

Механические свойства?

1. повышение температуры отпуска снижает твердость и повышает пластичность;

2. повышение температуры отпуска повышает твердость и снижает пластичность;

3. повышение температуры отпуска снижает внутренние напряжения, а механические свойства не изменяются;

4. не влияет.

 

Как выбрать температуру полной закалки доэвтектоидной

Стали?

1. Ас ₃ + (30-50) °С;

2. Ас ₁+ (30-50) °С;

3. Ас₃??? ( 30-50) °С;

4. Ас_m+ (30-50) °С.

 

Из ниже перечисленных закалке и среднему отпуску

подвергают обычно сталь…

1. 65Г

2. 10

3. У10А

4. 45

 

Структура мартенсита отпуска образуется в стали У7

после…

1. полной закалки и низкого отпуска;

2. полной закалки и среднего отпуска;

3. нормализации;

4. улучшения.

Какова марка углеродистой стали и как установить

температуру нагрева под закалку, если она содержит 1, 2 % С

1. сталь 12ГС Ас ₃+ (30-50) °С;

2. сталь У12 Ас ₁+ (30-50) °С;

3. сталь У12 Ас??? ( 20-30) °С;

4. сталь У12 Ас ₃+ (30-50) °С.

Что такое пережег?

1. нагрев стали выше критической температуры;

2. окисление границ зерен в стали;

3. укрупнение зерна аустенита выше допустимого балла;

4. нагрев стали выше допустимой температуры.

 

Что такое перегрев?

1. нагрев стали выше допустимой температуры;

2. окисление границ зерен в стали;

3. укрупнение зерна аустенита выше допустимого балла;

4. нагрев стали выше критической температуры.

 

Из приведенных сталей наибольшей твердостью в

закаленном состоянии обладает сталь…

1. ШХ-4

2. 12Х17

3. 45

4. А22

Способность стали к повышению твердости при закалке

называется…

1. наклепом;

2. закаливаемостью;

3. прокаливаемостью;

4. износостойкостью.

12.7.11. Мартенсит представляет собой...

1. твердый раствор углерода в гамма – железе;

2. химическое соединение железа с углеродом;

3. перенасыщенный твердый раствор углерода в альфа-железе, полученный при охлаждении аустенита со скоростью, большей практической;

4. эвтектоидную смесь феррита и цементита.

 

12.7.12. Целью отпуска является...

1. увеличение закалочных напряжений, повышение вязкости и пластичности;

2. увеличение пределов текучести и прочности;

3. устранение закалочных напряжений, повышение вязкости и пластичности;

4. сохранение высокой твердости и износостойкости.

При проведении закалки скорость охлаждения должна

быть:

1. более 150 град/ с;

2. менее 300 град/ с;

3. больше критической;

4. любой.

12.7.14. Полную закалку используют для сталей:

1. заэвтектоидных;

2. доэвтектоидных;

3. инструментальных;

4. высоколегированных.

12.7.15.Сорбит отличается от перлита …….

1. формой частиц цементита;

2. меньшей твердостью;

3. фазовым составом;

4. более высокой дисперсностью структуры.

Структура доэвтектоидной стали полной закалки и

среднего отпуска…

1. мартенсит отпуска + цементит;

2. мартенсит отпуска;

3. перлит;

4. троостит отпуска.

 

Наиболее высокие упругие свойства рессорно-пружинные

стали приобретают после…

1. улучшения;

2. нормализации;

3. закалки и среднего отпуска;

4. закалки и низкого отпуска.

 

Сталь имеющая большую прокаливаемость

1. 40Х;

2. 40;

3. 45;

4. Ст3.

Сталь чувствительнее к закалочным трещинам

1. сталь 45;

2. У8;

3. Ст 5;

4. БСт0.

 

Температура нагрева стали У7 под закалку

1. Ас₁ + (30 – 50 °С);

2. Ас₂ + (30 – 50 °С);

3. Ас₃ + (30 – 50 °С);

4. 727°С.

 

Структура после правильной закалки стали 35

1. мартенсит;

2. мартенсит, аустенит остаточный;

3. мартенсит, аустенит остаточный, цементит вторичный;

4. мартенсит отпуска.

 

Какая сталь будет иметь наибольшую твердость после

Закалки

1. Ст 0;

2. сталь 60;

3. сталь10;

4. У9.

 

Критерии оценки работы обучающихся

· знает цели и технологию закалки и отпуска;

· знает продукты распада мартенсита при различных температурах отпуска;

· знает термины: полная и неполная закалка, низкий, средний и высокий отпуск;

· умеет проводить закалку и микроанализ закаленной и отпущенной стали;

· умеет строить графики зависимости твердости стали от скорости охлаждения и температуры отпуска;

· умеет по микроструктуре сплава определять, какая была проведена термическая обработка;

· умеет самостоятельно находить информацию о термической обработке стали в справочнике, учебнике, интернете;

· умеет экспериментально установить и подтвердить зависимость твердости стали от скорости охлаждения и температуры отпуска;

· умеет применять полученные знания на практике, реализацию единства интеллектуальной и практической деятельности;

· умеет аргументировать свои заключения, выводы;

· реализует единства интеллектуальной и практической деятельности;

· владеет приемами наблюдения и рассуждения;

· демонстрирует активность на занятии;

· своевременность, точность и полнота подготовленного материала;

· отвечает на предложенные контрольные вопросы и тесты;

· работа защищена в срок.

 

Список литературы

12.9.1. Бондаренко Г.Г. Материаловедение: учеб/ Г.Г. Бондаренко, Т.А. Кабанова, В.В. Рыбалко; под ред. Г.Г. Бондаренко. – М.: Высш. шк., 2007. – 360с.: ил.

12.9.2. Материаловедение и технология металлов: учеб. для студ. машиностроит. вузов/ Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюнин и др.:.Ред. Г.П. Фетисов. – М.: Высш. шк., 2002. – 638с.: ил.

12.9.3. Материаловедение, Ю.М.Лахтин, В.П.Леонтьева: М. Машиностроение, 2004, 528с.

12.9.4. Ржевская С.В. Материаловедение: Учеб. для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство Московского государственного горного университетеа, 2005. – 456с

12.9.5. http: //e. lanbook. com - издательство «Лань» электронно-библиотечная система «Инженерные науки».

12.9.6. http: //elib. tsogu. ru - электронно-библиотечная система Elib, полнотекстовая база данных ТюмГНГУ.

 

Лабораторно - практическая работа № 13

 

Выбор и обоснование марки легированной

Стали для заданных изделий.

Цель работы

13.1.1. Приобретение практических навыков в работе со справочной литературой по выбору легированной стали, для деталей в зависимости от условий работы.

Последовательность выбора материалов для изделий

Различного назначения

1. Назначение изделия

Начинать нужно именно с назначения изделия (указывается в задании), поскольку оно сразу определяет тип материала. Все изучаемые в данном курсе материалы можно разделить по назначению на два основных типа – конструкционные, применяемые для широкого круга деталей машин, приборов, различного оборудования, и инструментальные. Инструментальными являются стали, классифицируемые по назначению инструмента, и твердые сплавы. Все остальные материалы можно считать конструкционными – это чугуны, стали (они также подразделяются на группы по назначению деталей) и сплавы цветных металлов.

Если в задании конкретизируется вид изделия, то это прямое указание на определенную группу сталей. Например, очевидно, что для фрез, метчиков, сверл нужно использовать стали для режущего инструмента, а для пружин – рессорно-пружинные стали.

Если требуется выбор материала для изделий «специфического назначения» (например, постоянных магнитов, сердечников трансформаторов, электронагревательных элементов и т.п.), то это, скорее всего, будут стали и сплавы с особыми свойствами.

Следующим важным этапом выбора материала является анализ условий работы изделия.

2. Условия работы изделия

а) Величина нагрузки и характер нагруженияопределяют требования по механическим свойствам; обычно они указаны в задании – чаще прочность (σ _В ^или σ _{0, 2}) и твердость (HRC; НВ; НV).

Величина твердости зависит от содержания углерода в стали и вида (температуры) отпуска. Максимальной твердости 60…65 HRC соответствует низкий (≈ 200 °С) отпуск стали, содержащей ≥ 0, 8 % С. Это инструментальные стали (для режущего, измерительного, холодноштампового инструмента) или цементованные низкоотпущенные детали (из цементуемых низкоуглеродистых сталей), поверхностный слой которых содержит такое же количество углерода.

Величина прочности (σ _В) в заданиях указывается обычно для ответственных (нагруженных) деталей, изготавливаемых из качественных углеродистых и легированных сталей, обязательно упрочняемых путем закалки и отпуска. Вспомним, что окончательная структура и свойства (в частности σ _В) стали зависят от температуры отпуска. Стали применяемые для разных групп однотипных изделий проходят присущий им вид отпуска (цементуемые - низкий, улучшаемые - высокий, рессорно-пружинные - средний виды отпуска), формирующий необходимый комплекс механических свойств. Все сведения по химическому составу, режимам термической обработки и механическим свойствам основных групп конструкционных сталей обычно приводятся в учебной литературе в виде сводных таблиц (см., приложение)поэтому, если группа сталей по назначению определена, величина σ _Впоможет выбрать конкретную марку (и режим термической обработки) стали.

Характер нагружениятакже является подсказкой в выборе марки стали и режима термической обработки. Динамические (ударные) нагрузки способствуют охрупчиванию материала. Поэтому соответствующие детали должны обладать повышенной ударной вязкостью и пластичностью. Известно, что эти характеристики улучшаются с уменьшением содержания углерода в стали и повышением температуры отпуска. Отсюда для таких деталей (валы, рычаги, ответственный крепеж и т.п.) должны применяться стали с содержанием углерода не выше 0, 3…0, 5 % после высокого отпуска.

б) Особые условия работы

В основном это температура эксплуатации изделия и химическая активность окружающей среды – они определяют требования по особым физико- механическим свойствам.

Если в задании идет речь об эксплуатации нагруженных деталей машин при t > 600°С (например, лопатки турбин), то это жаропрочные легированные стали и сплавы.

Если требуется выбор материала для инструмента, нагревающегося при работе до t ≤ 600 °С, то это могут быть штамповые стали для горячего деформирования металла (молотовые штампы, пресс-формы для литья под давлением) либо теплостойкие быстрорежущие стали и твердые сплавы на карбидной основе (рабочая t = 800…900 °С), используемые для режущего инструмента.

Для изделий, работающих в химически агрессивных средах, очевидно, нужны коррозионностойкие (нержавеющие) стали.

3. Размер (сечение) изделия

Если в задании указан диаметр изделия, то речь идет о прокаливаемости стали – способности закаливаться (приобретать мартенситную структуру) на определенную глубину. Для большинства ответственных изделий требуется сквозная прокаливаемость. В углеродистых сталях она не превышает 10...12 мм. В легированных сталях прокаливаемость тем больше, чем выше суммарное количество легирующих элементов в марке. Поэтому конкретизировать выбор марки стали данной группы логично по величине прокаливаемости (определяется критическим диаметром Dкр), сведения о которой имеются в учебной литературе.

4. Технология изготовления изделия

Если в задании указана технология изготовления изделия – литье, обработка давлением, то это служит дополнительным ориентиром выбора материала.

Основным требованием к материалу, используемому для формования изделий методами обработки давлением (особенно холодной штамповки), является его высокая пластичность. Величина пластичности сталей падает с увеличением содержания углерода, поэтому в данном случае оптимален выбор конструкционных сталей обыкновенного качества и качественных с минимальным содержанием углерода.

Литейные свойства (главным образом жидкотекучесть, заполняемость формы) тем лучше, чем уже температурный интервал кристаллизации металла. Поэтому наилучшими литейными свойствами среди железоуглеродистых сталей обладают чугуны.

5. Экономичность

Главной целью выбора материалов является обеспечение необходимого комплекса эксплуатационных свойств (что обсуждалось выше), определяющих работоспособность изделий. Однако оптимизация выбора предполагает и учет экономического фактора. Особенно это важно в условиях массового производства изделий. Экономическая целесообразность выбора зависит не только от стоимости и доступности самого материала, но также экономичности технологий изготовления и упрочнения изделий и ряда других факторов. Очевидно, что в рамках контрольной работы задача оптимизации выбора материала по экономическим показателям не может быть решена.

Задание для выполнения работы

Используя справочную литературу, выбрать и обосновать марку легированной стали для изготовления деталей или инструмента, изучить её химический состав и механические свойства.

 

Исходные данные по выбору марки легированной стали

Номер варианта	Заданные детали и инструмент	Номер варианта	Заданные детали и инструмент
	а) распределительный вал б) червяк в) сверло		а) вал центробежного насоса б) кислородный баллон в) сверло 15 мм
	а) рулевые червяки б) продольные балки в) долото		а) зубило б) баллон для пропан-бутана в) выпускной клапан
	а) резец проходной б) крестовины кардана в) сварочные трубы Æ 530 мм		а) плашка б) штангенциркуль в) пружина
	а) поршневые пальцы б) крестовина в) рессора		а) развертка б) полуоси в) бесшовная труба для ППД
	а) шатуны б) пружины в) толкатели		а) поворотная цапфа б) рулевые червяки в) холодные штампы
	а) шестерни б) сварочная труба Æ 168х12 мм в) крепежные болты		а) криогенное оборудование б) рессорные листы в) шестерни коробки передач
	а) фланец задвижки б) плунжер топливной аппаратуры в) подшипник качения		а) буфер б) метчики в) шлицевые наконечники
8.	а) шаровые пальцы б) штангенциркуль в) кривошип		а) каретка синхронизатора б) корпус газовой задвижки в) молоток
	а) форсунка б) роликовый подшипник в) шпилька		а) вал заднего хода б) поршневые пальцы в) фреза
	а) болты маховика б) фрезы в) вал редуктора		а) корпус станка качалки б) зенкер в) болты
	а) вал коробки передач б) клапан ДВС в) пресс-форма для литья		а) впускной клапан б) бесшовная труба Ф 114х8 мм в) холодные штампы
	а) поршневые пальцы б) рессорные листы в) детали подшипников		а) корпус РВС б) подрезной резец в) рессора
	а) плашки б) рессоры автомобиля в) резец токарный		а) толкатель б) металлический кузов в) шестерни
	а) поворотная цапфа б) полуось в) сверла		а) подшипник качения б) мост для автотранспорта в) опорные плиты
	а) рама автомобиля б) конические шестерни в) зенкеры		а) швеллер б) шестерня в) сверло 3 мм
	а) клапана б) клиновая задвижка в) метчики		а) резервуар для нефти б) коленчатый вал в) отрезной резец
	а) штангенциркуль б) пружины в) лопатка газовой турбины		а) шатуны б) ротор турбины в) трос подъемного крана

Пример выбора марки стали

Задача 1. Выбрать материал для изготовления шестерни автомобильного двигателя диаметром 40 мм с расчетным напряжением по поверхности 1300 МПа. Деталь предусмотрена для серийного производства.

Решение:

Шестерня работает в условиях динамических изгибающих нагрузок, при контактном воздействии и трении поверхностей при повороте. При анализе данных о работе подобных шестерен установлено, что шестерни разрушаются в результате усталости, деформируются при перегрузках, зубья шестерен под­вержены износу из-за трения при зацеплении.

Деформация зуба недопустима, поэтому в качестве оценочной характери­стики прочности материала примем предел текучести, т. е. способность сопро­тивляться пластической деформации ( > 580 МПа). Контактная выносливость зависит от твердости поверхности и имеет эмпирическую зависимость = 23 HRС. Зная уровень контактных напряжений (1300 МПа), находим необ­ходимую твердость поверхности зуба - > 57 HRС.

Шестерня испытывает также циклические и динамические нагрузки, по­этому материал должен обладать достаточным запасом вязкости. Из анализа работы подобных деталей следует, что ударная вязкость КСU должна быть не менее 0, 5 МД/м².

Работа в условиях трения требует достаточной твердости поверхности (ка­чественно чем выше твердость, тем лучше износостойкость поверхности). Кроме того, вероятность усталостного разрушения требует от материала достаточно высокого предела выносливости Сталь должна обладать пла­стичностью > 10%, что обеспечивает надежность работы.

Для решения задачи обеспечения высокой твердости поверхности детали в сочетании с необходимой вязкостью и прочностью ее сердцевины существует несколько видов упрочняющей обработки, основными из них являются химико-термическая обработка и поверхностная закалка ТВЧ.

Анализируя конструктивные особенности шестерни (диаметр 40 мм, т. е. шестерня с малым модулем), приходим к выводу, что применение закалки ТВЧ вряд ли целесообразно. Зуб шестерни должен иметь равномерный упрочненный поверхностный слой в пределах 0, 5 - 0, 8 мм, т. к. толщина зуба подобной шестерни небольшая. Такое требование накладывают на точность изготовления ин­дуктора жесткие допуски, что практически невозможно осуществить. Различная величина зазора между зубом и индуктором по поверхности зуба приведет к неравномерности глубины слоя, что недопустимо.

Таким образом, целесообразно использовать в качестве упрочняющей хи­мико-термическую обработку. Наиболее дешевой и широко используемой об­работкой является цементация или нитроцементация. Нитроцементация пред­почтительнее, поскольку она проводится при более низких температурах (820-860 °С) по сравнению с цементацией (920-950 °С), что позволяет избежать де­формации после ХТО и закалки. Кроме того, длительность процесса меньше, нитроцементация интенсивнее повышает твердость поверхности и предел вы­носливости. Для этого вида ХТО применяют цементацию. Анализируя рабочие свойства цементуемых ста­лей и используя справочные данные, видим, что почти каждая из них может быть рекомендована для изготовления этих деталей.

Выберем и сравним некоторые из них:

Марка стали	Термическая обработка	МПа	, МПа	, %	КСИ, МДж/м2	HRCповер
требуе­мые свойст­ва	ХТО, закал­ка, низкий отпуск	> 580	> 1300	> 10	> 0, 5	57-60
20Х	ХТО, закал­ка, низкий отпуск				0, 6	55-57
15ХФ	ХТО, закал­ка, низкий отпуск				0, 8	56-82
20ХН	ХТО, закал­ка, низкий отпуск				0, 8	61-63
12ХН3А	ХТО, закал­ка, низкий отпуск				1, 2	61-63
18ХГТ	ХТО, закал­ка, низкий отпуск				0, 8	61-63

Сопоставляя данные, приведенные в таблице, определяем, что стали двух по­следних марок можно считать наиболее пригодными для изготовления нашей шестерни, т.к. они имеют достаточный запас прочности и вязкости по сравне­нию с другими маркам. Преимущество имеет сталь 18ХГТ, которая не содержит дефицитного никеля и других дефицитных элементов.

Оценка по обрабатываемости резанием является очень важным парамет­ром. Коэффициент обрабатываемости резанием K_v определяется по отношению к обрабатываемости эталонной стали (сталь 45), скорость резания которой принята за единицу. Согласно справочным данным K_v для стали 12ХН3А - 0, 43, а для стали 18ХГТ - 1, 0, т. е. такой же, как эталонной стали. Та­ким образом, оптимальной маркой стали для заданной шестерни и условий ее работы будет 18ХГ

 

⇐ Предыдущая25262728293031323334Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Аномалией Арнольда - Киари называется патология, при которой имеется
2. Большое значение имеет право на пользование родным языком, на свободный выбор языка общения, воспитания, обучения и творчества.
3. Веды: какая совместимость важна для брака
4. Вопрос 2. Какая численность населения необходима для создания государства?
5. Вступая в общение, люди оказывают влияние друг на друга, которое имеет глубинные психологические механизмы.
6. Вы должны стать создателем, а не конкурентом. Вы получите то, что вы хотите, но так, что и каждый, на кого вы оказываете влияние, будет тоже иметь больше, чем он имеет сейчас.
7. ВЫ МОЖЕТЕ ДАТЬ ТОЛЬКО ТО, ЧТО ИМЕЕТЕ
8. Генокопии-явление, когда проявление различных генов имеет сходную генетическую картину
9. Глава третья: Суждение о двуличии человека дается даже в том случае когда человек не осознает своего двуличия а также и тогда, когда не имеет намерения совершать двуличие.
10. Государственный бюджет имеет силу закона.
11. Данная номинация имеет разделение на категории «Мастера» и «Профи»
12. Девять советов, как извлечь наибольшую пользу из этой книги.