Выбор материала для детали шпинтон
Выбор материала
Способ получения детали литьё, поэтому материал должен обладать достаточным комплексом литейных свойств (жидкотекучесть, линейная усадка, стойкость к образованию трещин и усадочной раковины).
Следует учесть способность материала поддаваться механической обработке. Учитывая выше перечисленное выбор материала следует осуществлять из сталей литейного класса.
В литой стали особое внимание стоит обращать на стойкость к образованию трещины и усадочной раковины. Так же в литой структуре очень выражена разнозернистость. Целесообразно выполнить нормализацию, которая приведет к измельчению структуры и выравниванию химического состава.
Рассмотрим и сравним марки низкоуглеродистой стали умеренного холода 20ФЛ, 25Л и 25Х2НМЛ.
Характеристика: Низкоуглеродистая микролегированная ванадием хладостойкая свариваемая некоррозионностойкая литейная сталь для подвижного железнодорожного состава.
20ФЛ
Назначение: крупногабаритные детали грузовых вагонов: корпус автосцепки, тяговый хомут, надрессорная балка и боковая рама тележки, а также детали металлургического и горнодобывающего оборудования.
Технологические свойства: Рекомендуемая термическая обработка: нормализация 920-960 °С, воздух; отпуск 600-650 °С, воздух.
Нечувствительна к образованию флокенов и не склонна к отпускной хрупкости.
Вид поставки: отливки ГОСТ 977-75, ТУ 24.00.001-79.
25Л
Характеристика: Низкоуглеродистая нелегированная умеренно хладостойкая свариваемая литейная сталь. Коррозионная стойкость низкая.
Назначение: станины прокатных станов, шкивы, траверсы, поршни, буксы, крышки цилиндров, плиты настильные, рамы рольгангов и тележек, мульды, корпусы подшипников, детали сварно-литых конструкций и другие детали, работающие при температуре от --40 до 450 °С под давлением.
Вид поставки: отливки ГОСТ 977-75.
Свариваемость: ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под газовой защитой, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка.
25Х2НМЛ
Характеристика: Конструкционная среднелегированная хладостойкая.
Назначение: отливки для деталей тяжелого и транспортного машиностроения, работающих в условиях низких температур и повышенных условиях нагружения.
Технологические свойства: Сталь мало флокеночувствительна и мало склонна к отпускной хрупкости.
Вид поставки: отливки ТУ 24.11.01.091-84.
По результатам анализа выбрана сталь марки 25Х2НМЛ.
Сталь 25Х2НМЛ обладает хорошей пластичностью, показывает наиболее высокие прочностные и технические характеристики. После термообработки повышаются прочностные свойства.
Предварительная и финишная термообработка 25Х2НМЛ
Для легированных сталей применяют изотермический отжиг, состоящий в нагреве выше верхней критической точки А3 область избыточного аустенита, выдержке, охлаждении до температуры ниже нижней критической точки А1, выдержке, достаточной для полного превращения аустенита в перлит, и охлаждении до комнатной температуры.
Нормализация дает такое упрочнение, при котором повышение прочностных свойств достигается без снижения пластичности и ударной вязкости. Определяющим фактором является надёжность, т.е. оптимальное сочетание свойств, которыми обладает литейная низкоуглеродистая сталь 20ГЛ.
Структурные изменения при таких температурах заключаются в укрупнении (коагуляции) частиц цементита. В результате этого образуется феррито-цементитная смесь, называемая сорбитом отпуска.
Также, как и тростит отпуска, эта структура характеризуется зернистым строением в отличии от пластинчатых структур тростита и сорбита закалки.
Твёрдость стали после высокого отпуска снижается до 25...35 HRC, Однако уровень прочности при этом ещё достаточно высок, в то же время обеспечивается повышенная пластичность и ударная вязкость, практически полностью снимаются внутренние напряжения.
Таким образом, высокий отпуск на сорбит обеспечивает наилучший комплекс механических свойств, позволяющий применять его для деталей, работающих в условиях динамических нагрузок. Такой же отпуск рекомендуется для деталей машин из легированных сталей, работающих при повышенных температурах.