|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Втулка из стали 20Х2Н2МСталь 20Х2Н2М является легированной цементуемой конструкционной сталью, применяемой для изготовления различных деталей машин. Состав стали: 0,20% С; 2% Cr;2% Ni; до 1% Mo. Сталь качественная, S ≤ 0,035%; P ≤ 0,035%. Детали из легированных цементуемых сталей должны иметь вязкую, достаточно прочную и пластичную сердцевину, а поверхностные слои должны быть твердыми и износостойкими. Обычно из этой стали изготавливают крупные детали, для которых важна хорошая прокаливаемость – ответственные шестерни, валы, ролики, поршневые пальцы. Сталь поставляется в отожженном состоянии в виде поковок. Деталь подвергается механической обработке полностью, с небольшими (0,05…0,1 мм) припусками на шлифование. При заданной толщине стенки детали 40 мм и содержании в стали углерода более 0,17% рекомендуемая глубина цементованного слоя составит 4…5% от наименьшей толщины детали, т.е. 1,6…2,0 мм. В эту величину цементованного слоя, как обычно, включаем сумму заэвтектоидной, эвтектоидной и половину переходной (доэвтектоидной) зон. Насыщение углеродом будем выполнять природным газом в безмуфельной шахтной печи до концентрации углерода в цеменованном слое 0,8…0,9% (как в условиях массового производства). Принимаем температуру цементации 930…9500С, т.е. выше Ас3 и Ас т (для науглероженного слоя в конце процесса). Легирующие элементы, присутствующие в стали, оказывают влияние на скорость диффузии. Хром уменьшает коэффициент диффузии углерода в аустените, а никель – увеличивает. Более высокая температура цементации, переводя аустенит в устойчивое состояние с большим содержанием углерода, будет способствовать ускорению диффузионного процесса насыщения поверхностных слоев атомами углерода. Примем скорость науглероживания равной 0,20 мм/час. Тогда время науглероживания втулки от момента достижения температуры цементации до получения необходимого слоя составит 8…10 часов. После цементации воспользуемся одним из основных преимуществ газовой цементации – возможностью использования тепла цементации для последующей закалки (рисунок 3.15). Рисунок 3.15 – График технологии газовой цементации и закалки сердцевины втулки из стали 20Х2Н2М
После подстуживания и выдерживания для выравнивания температуры по сечению детали до температуры закалки нецементованной стали 20Х2Н2М: tз = Ас3 + (20…30)0С = 820+(20…30)0С=840…8500С, втулку охлаждаем в масле. При этом скорость охлаждения будет выше критической, т.к. для данной стали по данным диаграммы распада аустенита (рисунок 3.16): 0/с.
После первой такой закалки сердцевинные слои втулки получают структуру малоуглеродистого мартенсита, который обеспечивает высокую прочность и достаточную вязкость сердцевины после последующего отпуска. Но для получения высокой твердости цементованного слоя, с устранением карбидной сетки в поверхностных пересыщенных углеродом слоях, необходимо выполнить 2-ю закалку для стали 20Х2Н2М после цементации и низкотемпературный отпуск. Определяем критическую скорость закалки поверхностных цементованных слоев втулки из стали 20Х2Н2М после цементации (см. рисунок 3.16): 0/с. Принимаем среду охлаждения – вместе с печью (0,50/С). Эта операция термической обработки является основной упрочняющей. Температура нагрева должнабыть, как для заэвтектоидных сталей, выше Ас1, но ниже Ас т с тем, чтобы карбиды не все полностью растворились в аустените. После охлаждения при закалке они обеспечат высокую твердость и износостойкость поверхности детали. В нашем случае критическая скорость Vкр2 очень маленькая, благодаря легирующим элементам Cr, Ni и Мо, которые повышают устойчивость переохлажденного аустенита (см. рисунок 3.16). Поэтому деталь можно охлаждать медленно, что исключит деформацию и коробление деталей (рисунок 3.17). Рисунок 3.17 – График технологии закалки (поверхностных слоев) втулки из цементованной стали 20Х2Н2М и низкотемпературного отпуска
После выполнения второй закалки и низкотемпературного отпуска в поверхностных слоях будет структура отпущенного мартенсита с мелкими зернами карбидов. В сердцевинных слоях – структура отпущенного низкоуглеродистого мартенсита (рисунок 3.18, а и б). Твердость поверхностных слоев 60…62 HRС, а сердцевины – 25…35 HRС. Рисунок 3.18 – Структура отпущенного мартенсита (а) и структура отпущенного низкоуглеродистого мартенсита (б)
Наилучшие результаты при такой термической обработке наблюдаются при использовании наследственно мелкозернистых сталей. Иногда для уменьшения количества остаточного аустенита после первой закалки применяют обработку холодом до -750С. В этом случае поверхностная твердость повышается, но из-за сложности и дороговизны этот метод применяется только для высоколегированных сталей.
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.) |