2.Стали для силовых упругих элементов
Особ. работы: *многокр. знакоперем. нагр., */пред. вын., *мало КСИ и б (воиб. поломки)
Преб. к св-вам: *Сквозн. прокаливаемость, *ТО: Зм+СО ->То (/HRC), *наклеп (дробью).
Состав: С 0,55,,0,7 -обеспеч. закалив. и прокалив.
Si,Mn- /упр. св-ва.
Si,Mn,Cr,Ni,V - /Дкр.
ЛЭ: сохр. мелкое зерно (/t отп)
Для работы в агресс. средах Cr>13%
ТО: Зм+СО ->То
60С2, 40Х13
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.
Пружины работают в области упругих деформаций, когда между действующим напряжением и деформацией наблюдается пропорциональность. При длительной работе пропорциональность нарушается из-за перехода части энергии упругой деформации в энергию пластической деформации. Напряжения при этом снижаются.
Самопроизвольное снижение напряжений при постоянной суммарной деформации называется релаксацией напряжений.
Релаксация приводит к снижению упругости и надежности работы пружин.
Пружины изготавливаются из углеродистых (65, 70) и легированных (60С2, 50ХГС, 60С2ХФА, 55ХГР) конструкционных сталей.
Для упрочнения пружинных углеродистых сталей применяют холодную пластическую деформацию посредством дробеструйной и гидроабразивной обработок, в процессе которых в поверхностном слое деталей наводятся остаточные напряжения сжатия.
Повышенные значения предела упругости получают после закалки со средним отпуском при температуре 400... 480 °С.
Для сталей, используемых для пружин, необходимо обеспечить сквозную прокаливаемость, чтобы получить структуру троостита по всему сечению.
Упругие и прочностные свойства пружинных сталей достигаются при изотермической закалке.
Пружинные стали легируют элементами, которые повышают предел упругости — кремнием, марганцем, хромом, вольфрамом, ванадием, бором.
В целях повышения усталостной прочности не допускается обезуглероживание при нагреве под закалку и требуется высокое качество поверхности.
Пружины и другие элементы специального назначения изготавливают из высокохромистых мартенситных (30X13), мартенситно-стареющих (ОЗХ12Н1ОД2Т). аустенитных нержавеющих (12Х18Н1 ОТ). аустенито-мартен ситных (09Х15Н8Ю). быстрорежущих (Р18) и других сталей и сплавов.
3.Дать полную характеристику стали 20ХНМА
C-0.2, Cr,Ni,Mn<1. перлитн. класс А-высококач.
Хромоникеливая сталь работающая в условиях износа при трении
Св-ва: /Дкр, Ni\ порог хладноломк., /вязкость.
ТО: Ц+ Зм+НО(возд) П+Ф-> А->М->Мо
Билет5
1.Особенности термической обработки легированных сталей
2.Требования к свойствах материалов, используемых для изготовления упругих элементов приборов.
Св-ва: */ предел упруг.
*предел выносл.
*немагнитность
*корроз. стоикость
*электропроводность
*релаксационная стойкость
Бронза: БрБ2 2% Ве
Св-ва: прочность, антифрикционность, хорош. лит. св-ва, корроз. стойкость и немагнитность.
Ве- /предел упр.
Или Ж-Ni сплавы: 36НХТЮ
3.Дать полную характеристику стали ШХ15СГ
ШХ15СГ
Состав: с-1%, Cr-1.5, Si,Mn<1%
Ш- шарикоподш.
Св-ва: С- обесп. закалив. и /Дкр.
Cr- /Дкр ->Зм
Si,Mn- дополн /Дкр
Применен: подшипники кочен.
ТО: а)отжиг на зерн. перлит
б) упр.ТО- неполн Зм.
в) Зм+ Обр.хол+ НО
Билет 6
1.Отпускная хрупкость легированных сталей и способы её устранения
I- отпускная хр. I рода
II- отпускная хр. II рода (только в лег сталях, особенно при Cr,Ni,Si)
скопление примесей по гр. зерен
Устранение: *ускорить охл.
*введение Mo(0.2..0.3) и W(0.5..0.7) для дет.>сечения.
*/ качества
* высокотемпер. мех. обр. (ВТМО)
2.Шарикоподшипниковые стали
Усл. работы: *многокр. контактные нагрузки
* невысокие дин. нагрузки
* износ при проскальзовании.
Требования: */тв,пр -> сквозная проскальзование.
* /предел выносливости
* постоянство размеров при ТО и работе
Роль ЛЭ: С-1% -обеспеч. закаливаемость и /Дкр.
Cr-/Дкр ->Зм
Дополн. ЛЭ (Si,Mn) /Дкр
S,P<0.02% - высокое кач.
ШХ4, ШХ15, ШХ15СГ
ТО: а)отжиг на зерн. перлит
б) упр.ТО- неполн Зм.
в) Зм+ Обр.хол+ НО
Подвергаются воздействию высоких нагрузок переменного характера. Основными требованиями являются высокая прочность и износостойкость, высокий предел выносливости, отсутствие концентраторов напряжений, неметаллических включений, полостей, ликвации. Шарикоподшипниковые стали характеризуются высоким содержанием углерода (около 1 %) и наличием хрома (ТПХ9, ШХ15). Высокое содержание углерода и хрома после закалки обеспечивает структуру мартенсит плюс карбиды, высокой твердости, износостойкости, необходимой прокаливаем ости. Дальнейшее увеличение прокалив аемости достигается дополнительным легированием марганцем, кремнием (ШХ15СГ). Повышены требования в отношении чистоты и равномерности распределения карбидов, в противном случае может произойти выкрашивание. Стали подвергаются строгому металлургическому контролю на наличие пористости, неметаллических включений, карбидной сетки, карбидной ликвации. Термическая обработка включает отжиг, закалку и отпуск. Отжиг проводят после ковки для снижения твердости и подготовки структуры к закалке. Температура закалки составляет 790... 880 °С в зависимости от массивности деталей. Охлаждение — в масле (кольца, ролики), в водном растворе соды или соли (шарики). Отпуск стали проводят при температуре 150... 170°С в течение 1...2 часов. Обеспечивается твердость 62...66 HRC. Из стали ШХ9 изготавливают шарики и ролики небольших размеров, из стали ШХ15 - более крупные. Детали подшипников качения, испытывающие большие динамические нагрузки (подшипники прокатных станов), изготавливают из сталей 20Х2Н4А и 18ХГТ с последующей глубокой цементацией на глубину 5... 10 мм. Для деталей подшипников, работающих в азотной кислоте и других агрессивных средах, используется сталь 95X18.
3. Дать полную характеристику материала ТТ7К12
ТТ7К12 - трехкарбидный тв. сплав.
Состав: (Ti-To)-7%, Co-12%
(Wc+Ti+To+ Co)=100%
Св-ва: / теплост.
Применен: обработка жаропр, аустенитных, коррозионостойких сплавов.
Получение: смешение порошков, спекание при / t-ах.
Билет7
1.Классификация легированных сталей по структуре после нормализации
а) "П": ЛЭ 5,,7, Ni - нет, Сталь 45Х, 40ХГ.
б) "М": ЛЭ 5,,7,,10,,15, 40Х13, 30Х13
в) "А": ЛЭ 15,,20 +8%Ni или вместо Ni 8% Mn 13%
не упрочн.ТО 110Г13А - Гадфильда
г) "Ф": с<0.15 Cr>17..30 15Х28Т
д) "К": (инстр. стали) С>0.7 Р9,Р6М5
2.Стали, устойчивые в условиях ударного изнашивания в абразивной среде
Пр: трамв стрелки, ковши тракторов ...
110Г13А - сталь Гадфильда
С-1,1, Mn=13 Аустенитн класс
Ударные нагрузки -> надо /НВпов
ТО: после литья А+К(по гр. зерен) -> З(м,вода)
Удар -> наклеп или -> деформ. мартенс. превращ А->М (/НВ)
3.Предложить материал с теплостойкостью до 800 C для изготовления резца
для резцов исп. инструмент. сталь.
теплостойкость 800 -> тв. сплавы -> однокарб
ВК5
Co-5, WC-95.
Билет 8
1.Принцип маркировки легированных конструкционных сталей и инструментальных сталей
всего 16.
Особые случаи: ШХ15 - Cr-1.5%
P6M5 - быстрореж. сталь (W-6, Mo-5, C-0.7)
ЭИ950 - электросталь исслед.
ЭП158 - электросталь пробная
2.Высокопрочные мартенсито-стареющие с
Высокопрочные материалы с >пр и /сопр хрупкому разрушению
Состав: сплавы Fe+Ni 18..25%, Со
ЛЭ: Al,Be,Ti,Mo,Cr
C<0.03 и N вредны
ТО: З(800) -> без С высоко Ni
Старение - высокодисперсные интермет. фазы (NiTi, Ni3Al..)
Св-ва: *высокопрочн, *криогенные, *теплостойкие, */ упр. св-ва, *коррозионост. материал
Применение: авиац, ракетн,судостр техн, в приборах для упр. эл-ов.тали.
3.Обосновать режим термической обработки (температура закалки, отпуска, охлаждающая среда) вала из стали 40ХН
С-0,4, Cr,Ni<1 - март. класс. Улучшаемая сталь.
Усл. работы: длительн. работа на срез, изгиб, кручение, без динамич нагрузок.
Требования: /пр, предел выносливости, неустоичивость к концентраторам напряжения
ТО: Зм+ВО ->Co; Cr,Ni - /Дкр => Зм; ЗТВЧ+НО
Билет9
1.Конструкционная прочность материала, критерии её оценки. Методы повышения конструкционной прочности
Конструкц. прочность материала, критерий её оценки.
Методы ? конструкц. прочности.
Конструкц. прочность - ? мех. св-в, обеспечив. надёжность и ?
Критерии оценки:
Мех св-ва: 1. ?в - lim прочности на растяж.
2. ?0,2 - lim текучести
3. E - модуль упругости (жесткость)
4. ?-1 - lim выносливости
5. -1 - уд. прочность и жесткость
6. КСИ - вызкость
7. б - пластичность
8. tпхл - t порога хладколомкости
Техн. cв-ва: литейные, сварив., обрабат. Резаньем и давлением, технологичн. При ТО(постоянство р-ров)
? конструкц. Прочности:
1. / качества стали
2. введение ЛЭ (Si, Mn, Cr, Ni и д.р.) - ? Dкр, измельч. Зерно
3. ТО, ХТО, ТМО.
4. р-ры, форма счет и окр среда.
Прочность — способность материала сопротивляться разрушению под действием нагрузок оценивается пределом прочности и пределом текучести. Важным показателем прочности материала является также удельная прочность — отношение предела прочности материала к его плотности. Предел прочности σн (временное сопротивление) - это условное напряжение в МПа, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца:σн=Рмах/f0), где Рmax - наибольшая нагрузка, H; F0 - начальная площадь поперечного сечения рабочей части образца, м2. Истинное сопротивление разрыву Sk - это напряжение, определяемое отношение нагрузки Рk в момент разрыва к площади минимального поперечного сечения образца после разрыва Fk(Sk=Pk/Fk).
Предел текучести (физический) σт — это наименьшее напряжение (в МПа), при котором образец деформируется без заметного увеличения нагрузки: σт=Рт/F0, где Pт — нагрузка, при которой в диаграмме растяжения наблюдается площадка текучести, Н.
П лощадку текучести имеют в основном только малоуглеродистая сталь и латуни. Другие сплавы площадки текучести не имеют. Для таких материалов определяют предел текучести (условный), при котором остаточное удлинение достигает 0,2% от расчетной длины образца:σ0.2=P0.2/F0.
Диаграмма растяжения: а — условная диаграмма в координатах Р — Л1, б — условная диаграмма напряжений и диаграмма истинных напряжений
- 1.Состояние легирующих элементов в стали. Влияние легирующих элементов на свойства стали.
- 3.Дать полную характеристику материала лц40Mn3ж
- 1.Влияние легирующих элементов на 1 и 2 превращения в стали
- 2.Улучшаемые стали
- 3.Дать полную характеристику р6м5к5
- 1.Влияние легирующих элементов на 3 и 4 превращения в стали
- 2.Стали для силовых упругих элементов
- 2.Требования к материалам для режущих инструментов. Особенности состава, то.
- 3Дать полную характеристику стали 09хгснд
- 1.Коррозия стали. Виды коррозии. Способы обеспечения стойкости к электрохимической коррозии
- 2.Стали для штампов горячего деформирования
- 3.Дать полную характеристику стали 15х11мф
- 2.Медь и её сплавы. Свойства меди. Латуни и бронзы
- 3. Дать полную характеристику стали 15х12внмф
- 1.Влияние легирующих элементов на структуру и свойства титановых сплавов
- 2.Окалиностойкие стали. Особенности состава. Привести примеры марок окалиностойких сталей.
- 3.Дать полную характеристику стали 25х1мф
- 1.Металлокерамические материалы
- 3. Дать полную характеристику стали 60с2хфа
- 1.Способы обеспечения стойкости к электрохимической коррозии
- 3. Дать полную характеристику 30хн2мфа
- 1.Сравнительная характеристика современных жаропрочных материалов
- 3. Дать полную характеристику стали 25хгрт
- 1.Общая характеристика композиционных материалов. Способы их получения
- 3.Дать полную характеристику стали 38хмюа
- 1. Титан. Свойства титана. Влияние легирующих элементов на полиморфизм титана
- 2.Жаропрочные мартенситные стали. Особенности состава, термическая обработка, структура, применение. Привести примеры марок сталей.
- 3.Дать полную характеристику стали 5хнм
- 1.Высокопрочное состояние сталей. Способы его обеспечения
- 2.Жаропрочные аустенитные стали. Особенности состава, роль легирующих элементов, применение
- 1.Дать классификацию инструментальных сталей по теплостойкости. Привести примеры марок
- 2.Азотирумые стали. Особенности состава, роль углерода и легирующих элементов. Термическая обработка и изменение структуры в ходе её. Марки, применение.
- 3.Дать характеристику стали 55хфа
- 1.Дать сравнительную характеристику материалов, износостойких в условиях трения скольжения. Привести примеры марок
- 2. Порошковые твердые инструментальные сплавы. Состав, свойства, применение, марки