Термообработка деталей машин

курсовая работа

2. Характеристика материала

Исходные данные

Таблица 1 - Исходные данные

Наименование детали

Марка стали

Твердость после ТО

Шарик

ШХ4РП

62 HRC

Сталь ШХ4РП - сталь конструкционная подшипниковая.

Назначение: изготовление деталей железнодорожных подшипников (наружные, внутренние кольца, ролики и т.п.).

Закалка ТВЧ с отпуском 160 - 180 °С позволяет получить твердость поверхности до 54-60 HRС.

Химический состав материала приведен в таблице 2.

Таблица 2 - Химический состав стали ШХ4 ГОСТ 801-78 (в %)

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

0,95-1,05

0,15-0,3

0,15-0,3

?0,3

?0,02

?0,027

0,35-0,50

?0,25

Влияние легирующих элементов на полиморфные превращения железа.

Все элементы, за исключением углерода, азота, водорода, и отчасти бора , образуют с железом твердые растворы замещения. Они растворяются в железе и влияют на положение точек А3 и А4, определяющих температурную область существования б- и г-железа. Легирующие элементы по влиянию на температурную область существования полиморфных модификаций железа можно разделить на две группы.

К элементам первой группы относятся никель и марганец, которые понижают температуру точки А3 и повышают температуру точки А4. В результате этого по диаграмме состояния железо-- легирующий элемент наблюдается расширение области г-фазы и сужение области существования б-фазы (рис. 1, а). Как видно из рис. 1, а, под влиянием легирующих элементов температурная точка А4 повышается до линии солидус, а температурная точка А3 при повышенной концентрации легирующего элемента снижается до нормальной температуры. Следовательно, сплавы, имеющие концентрацию легирующего элемента больше указанной на рис. 91, а (точка х), не испытывают фазовых превращений б-г и при всех температурах представляют собой твердый раствор легирующего элемента в г -железе. Такие сплавы называют аустенитными.

Рисунок 1 - Схемы влияния легирующих элементов на полиморфизм железа.

Сплавы, частично претерпевающие превращение б-г называют полуаустенитными.

Элементы второй группы (Сг, Mo, W, V, Al, Si и др.) понижают температуру критической точки А4 и повышают температуру точки А3. Это приводит к тому, что при определенной концентрации легирующих элементов (см. точку у на рис.1, б) критические точки А1 и А3, а точнее их интервалы, сливаются, и область г-фазы полностью замыкается. При содержании легирующего элемента большем, чем указано на рис.1, б (точка у), сплавы при всех температурах состоят из твердого раствора легирующего элемента в б-железе. Такие сплавы называют ферритными, а сплавы, имеющие лишь частичное превращение, -- полуферритными.

Легирующие элементы оказывают большое влияние на точку А1 соответствующую температуре перехода перлита в аустенит. Никель и марганец снижают температуру А1, a Ti, Mo, Si, W и другие элементы повышают температуру А1. Легирующие элементы уменьшают эвтектоидную концентрацию углерода и предельную растворимость углерода в аустените, сдвигая точки S и Е на диаграмме состояния Fe--С влево. Перитектическое, эвтектическое и эвтектоидное превращения протекают не при постоянной температуре, как в двойных системах, а в некотором интервале температур. В системе Fe--Мn--С г-фаза о увеличением содержания марганца существует и в области более низких температур. В системе Fe--Сr--С с возрастанием концентрации хрома область существования г-фазы сужается. Состав карбидной фазы (К) в марганцовистых сталях соответствует соединению (FeMn)3C, в котором часть атомов железа замещена атомами марганца. В хромистых сталях образуются (Fe, Cr)3C и специальные хромистые карбиды, состав и структура которых зависят от содержания углерода и хрома. При низком содержании углерода и высоком содержании хрома образуются ферритные стали, не претерпевающие полиморфного превращения.

Микроструктура стали в исходном (отожженном состоянии) изображена на рис. 2 б.

Заэвтектоидные легированные стали содержат от 1% С и имеют различные микроструктуры в зависимости от количества легирующих элементов. Типичные примеры микроструктуры приведены на рисунке 2.

Рисунок 2 - Микроструктура легированых сталей.

Критические температуры стали ШХ 4:

Ac1 = 724°С, Ac3(Acm) = 900°С, Ar3 (Arcm) = 713°С, Ar1 = 700°С, Mn = 210°С.

Механические свойства при t = 20 °С

Таблица 3 - Механические свойства стали ШХ 4

марка

Механические свойства

ут

ув

д, %

KCU, кДж/м2

НВ после отжига

МПа

ШХ

370-410

590-730

20

440

197

Технические условия на готовую деталь

1. Твердость после ТО: 62 HRC.

2. Структура в состоянии поставки - зернистый перлит.

3. Микроструктура после термообработки - мартенсит.

Делись добром ;)