Разработка технологического процесса термической обработки стальных деталей

 

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«Московский государственный агроинженерный университет  им. В.П. Горячкина»

Кафедра «Материаловедение» 

  
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа на тему:

«Разработка технологического процесса термической обработки  стальных деталей»

Вариант №21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                            Выполнила: студентка 23 группы

                                                                            факультета ТС в АПК,

                                                                            Виноградова А.С

                                                                            Проверила: Соколова В.М. 
 
 
 

Москва, 2010 

Содержание 

I. Расшифровка  стали…………………………………………………..4-6 

II. Влияние углерода  и легирующих элементов……………………...6-8 

III. Последовательность  операций ТО, включая процесс  изготовления детали…………………………………………………………………...9-11 

IV. Режимы ТО…………………………………………………………12-13 

V. Графическая  часть………………………………………………….14-18 

VI. Список использованной  литературы……………………………..19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Задачи  работы: практическое ознакомление с методами разработки технологического процесса обработки стальных деталей сельскохозяйственных машин, приобретение навыков самостоятельной работы со справочной литературой. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

I. Расшифровка стали 

1) по марке

12ХН3А: 0,12%С; 1%Cr+3%Ni=4% легирующих элементов; до 0,025% S и P

Хромоникелевые  стали являются высококачественными  конструкционными сталями.

2) по справочнику

В хромоникелевые стали вводят хром и никель. Никель является дорогим легирующим элементом. Хромоникелевые стали являются наилучшими конструкционными сталями; они обладают высокой прочностью и вязкостью, что особо важно для деталей, работающих в тяжелых условиях. Хромоникелевые стали имеют высокую прокаливаемость.

К недостаткам  хромоникелевых сталей относятся плохая обрабатываемость их резанием, обусловленная  присадкой никеля, и большая склонность к отпускной хрупкости второго  рода. Низколегированные хромоникелевые стали подвергают как цементации с последующей термообработкой обработкой, так и к улучшению. Хромоникелевые стали широко применяют в авиа- и автотракторостроении.

Массовая  доля элементов, %

 

3) по микроструктуре  до ТО (по %С)

Структура стали 12ХН3А в исходном состоянии имела  перлит в виде очень маленьких островков и феррит, что должно обеспечить хорошие технологические свойства сердцевины после термообработки.

0,12% - Х%П

0,8% - 100%П

Х=(0,12*100%)/0,8=15%

15%П и 85%Ф 

                                    Рис.1 

Феррит – ограниченный твердый раствор внедрения атомов углерода в α-железо (ОЦК). Достаточно мягок и пластичен (65-130 НВ, =300 МПа, δ=30%)

Перлит – механическая смесь феррита и цементита ( цементит – химическое соединение железа с углеродом С).     Механические свойства перлита: 1800 НВ, =800 МПа, δ=10%. 
 

4) по механическим  свойствам до ТО 

при Т=20˚С, материал 12ХН3А

 
 

Механические  свойства

  – предел прочности при растяжении, [МПа]

- предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

δ -  относительное удлинение при разрыве, [%]

ψ - относительное сужение , [%]

KCU – ударная вязкость, [кДж / м2] 

5) классификация стали

   а) по назначению

Сталь 12ХН3А  применяется: для изготовления шестерней, валов, червяков, кулачковых муфт, поршневых пальцев и других цементируемых деталей, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах.

   б) по химическому составу

Сталь 12ХН3А:

низкоуглеродистая – менее 0,3 % С.

низколегированная – менее 5%

высококачественная  – менее 0,025% S и P

конструкционная

доэвтекдоидная

  в) по качеству

Стали высококачественные выплавляются преимущественно в электропечах, что гарантирует повышенную чистоту по неметаллическим включениям (содержание серы и фосфора менее 0,03%) и содержанию газов, а следовательно, улучшение механических свойств. 

II. Влияние углерода и легирующих элементов

1) Влияние углерода: 

В стали 12ХН3А структура состоит из 2 фаз – феррита и перлита. Вследствие этого с увеличением в стали углерода возрастают:

• твердость,
• пределы текучести и прочности;

уменьшаются:

• относительное удлинение,
• ударная вязкость,
• относительное сужение и трещиностойкость.

 

Это можно  заметить на рисунке 2. 

Рис. 2. Влияние содержания углерода. 

При содержании углерода 0,12 % механические свойства стали  равны:

Как уже было сказано выше, увеличение количества углерода соответственно увеличивает и количество цементита в стали, который отличается высокой твердостью и хрупкостью. Поэтому можно сказать, что с увеличением содержания углерода увеличивается прочность и твердость, а пластичность и вязкость снижаются (рис.2).

Превращение аустенита в мартенсит происходит при достижении определенной для каждой стали температуры. Эту температуру окончания мартенситного превращения обозначают . Положение точек и не зависит от скорости охлаждения  и обусловлено химическим составом аустенита.  Чем больше в аустените углерода, тем ниже температура точек и . Все легирующие элементы, за исключением алюминия и кобальта, понижают точки и . Зависимость точек и от содержания углерода мы можем рассмотреть на рис. 3.

Рис.3. Влияние содержания углерода на температуру начала (

) и конца ( ) мартенситных превращений 

Из этой диаграммы  мы выяснили, что в стали 12ХН3А с содержанием углерода 0,12% точка температуры начала мартенситного превращения =480˚С и точка температуры конца мартенситного превращения =520˚С.

2) влияние легирующих элементов

Легирующий элемент Cr в этой марке стали относится к первой группе элементов, влияющих на температуру в критических точках, которые повышают ее в точках А3 и A1. Легирующий элемент Ni относится ко второй группе элементов, влияющих на температуру в критических точках, которые понижают ее в точках А3 и A1.

Таким образом расширяют область ﻻ-фазы - аустенита, следовательно температуру нагрева стали нужно понижать. Рост зерна аустенита будет происходить слабо т.к. Ni, Si, Сu, не образуют карбидов и эти элементы содержатся в большем количестве, чем карбидообразующие Сг и Мn(исключение).

Элементы влияющие в отдельности на свойства стали: