WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Ивановская государственная текстильная академия

Кафедра технологии металлов и машиностроения

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

Методические указания для самостоятельной работы

студентов по курсу «Материаловедение»

ИВАНОВО - 2000

Настоящие методические указания предназначены для студентов механического факультета специальности 170700 В работе приведены рекомендации по выбору материалов и термической или химико-термической обработки для типовых деталей машин.

Даны примеры решения задач по конструкционным сталям, инструментальным сталям и сплавам, цветным металлам и сплавам. При решении задач рекомендуется использовать ГОСТ, учебники, справочники и монографии.

Составители: канд. техн. наук, доц. Ю.Ф. Макаров канд. техн. наук, доц. О.А. Дробышева

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К

МАТЕРИАЛАМ

Детали машин и приборов характеризуются большим разнообразием форм, размеров, условий эксплуатации. Они работают при статических, циклических и ударных нагрузках, при низких и высоких температурах в контакте с различными средами. Эти факторы определяют требования к материалам, основные из которых – эксплуатационные, технологические и экономические.

Первостепенное значение имеют эксплуатационные требования, которые находятся в корреляции с такими механическими и эксплуатационными свойствами, как твёрдость, прочность, вязкость, пластичность, сопротивление усталости, износостойкость, контактная выносливость, коррозионная стойкость.

Технологические требования направлены на обеспечение наименьшей трудоёмкости изготовления деталей, конструкций и инструмента. В частности, материал должен обладать хорошей обрабатываемостью резанием, давлением, свариваемостью, высокими литейными свойствами, иметь необходимую прокаливаемость, не иметь склонности к возникновению больших внутренних напряжений при термической обработке.

Экономические требования сводятся к тому, чтобы материал имел невысокую стоимость и был доступен. В первую очередь нужно стремиться выбрать менее дорогую сталь, углеродистую или низколегированную.




Дорогие легированные стали, содержащие никель, молибден, вольфрам, ванадий и др., следует применять лишь в тех случаях, когда более дешевые стали не обеспечивают требования, предъявляемые к изделию.

Требования к материалу часто противоречивы. Так, например, более прочные материалы менее технологичны, труднее обрабатываются резанием, давлением, плохо свариваются и т.д. решение при выборе материала обычно компромиссно. В массовом машиностроении предпочитают упрощение технологии и снижение трудоёмкости в процессе изготовления детали при некоторой потере свойств за счет увеличения массы детали. В специальных отраслях машиностроения, где проблема прочности играет решающую роль, выбор материала и последующая технология термической обработки должны рассматриваться из условия достижения только максимальных эксплуатационных свойств. Однако не следует стремиться к более высокой долговечности деталей по отношению к долговечности самой машины.

При выборе упрочняющей термической или химико-термической обработки, особенно в условиях массового производства, предпочтение следует отдавать наиболее экономичным и производительным технологическим процессам, например, поверхностной закалке, газовой цементации, нитроцементации. Обычно рассматривается возможность применения нескольких марок материалов и способов упрочнения. Первыми параметрами, определяющими выбор материала, являются механические свойства и распределение их по сечению.

Механические свойства стали в первую очередь определяются содержанием в них углерода, от которого зависит и закаливаемость стали.

Прокаливаемость же стали определяется в основном легирующими элементами. В условиях полной прокаливаемости механические свойства мало зависят от природы и степени легированности. Однако не следует стремиться к применению сталей с излишне высокой прокаливаемостью, поскольку необходимое для этого высокое содержание хрома, марганца и других элементов способствует росту склонности к хрупкому разрушению.

Исключение составляет никель, повышаюший вязкость.

Детали сложной конфигурации с целью уменьшения их деформации в процессе закалки также следует изготавливать из легированных сталей, закаливаемых в масле или даже на воздухе.

Необходимо учитывать, что легирующие элементы повышают устойчивость аустенита при отпуске, поэтому для получения требуемой прочности и твёрдости легированные стали подвергают отпуску при более высокой температуре.

Для изделий, требующих высоких значений вязкости и низкого порога хладноломкости, например, работающих при низких температурах с высокими скоростями приложения нагрузки и при наличии концентраторов напряжений, следует применять мелкозернистые спокойные стали, предпочтительно легированные никелем или ванадием с азотом.

Детали, которые должны сопротивляться изнашиванию при различных давлениях, обладать высокой прочностью при изгибе и кручении, высокими значениями усталостной прочности, противостоять высоким контактным напряжениям, сопротивляться схватыванию и задирам в различных условиях изнашивания, подвергают поверхностному упрочнению. Работоспособность таких деталей в эксплуатации зависит от свойств поверхности и сердцевины.





Поскольку поверхностный слой обладает меньшей пластичностью чем сердцевина, при больших статических нагрузках пластическая деформация обычно возникает под упрочнённым слоем, что, в свою очередь, приводит к увеличению деформации в слое. При повышении предела текучести сердцевины и ограниченном запасе пластичности слоя в нём образуются трещины. Следовательно, работоспособность деталей при статических нагрузках зависит от предела текучести сердцевины и запаса пластичности в упрочнённом слое.

При циклических нагрузках сопротивление поверхностно упрочняемых деталей разрушению зависит от прочности сердцевины. Повышение прочности сердцевины способствует увеличению и контактной прочности.

Поэтому в таких условиях одно из важнейших значений при выборе стали приобретает прокаливаемость. Однако сближение прочностных свойств слоя и сердцевины приводит к снижению предела выносливости деталей.

2. МАТЕРИАЛЫ И РЕЖИМЫ УПРОЧНЯЮЩЕЙ

ОБРАБОТКИ, РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ДЛЯ ТИПОВЫХ

ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Эксплуатационная стойкость валов определяется усталостной прочностью в условиях кручения и изгиба, контактной прочностью и износостойкостью.

Малонагруженные, медленно вращающиеся валы изготовляют из недорогих сталей – Ст3, 4 и 5, 35, 40, 45. Такие валы не подвергаются термической обработке.

Валы небольших размеров, которые должны обладать высокой прочностью на изгиб и кручение, а также усталостной прочностью, изготавливают из сталей 40Х (d вала 20…25 мм), 50Х (d=35…40мм),40ХГР (d=50…55мм) и подвергают закалке и низкому отпуску на HRC 45…50, реже закалке и среднему отпуску на HRC 35…42.

Средненагруженные валы диаметром до 80…100 мм в том случае, когда работоспособность определяется прочностью на изгиб и кручение, а не контактной выносливостью и износостойкостью, изготовляют из сталей 45, 40Х, 50Х и подвергают улучшению Высоконагруженные валы большого диаметра (100…130 мм и выше) изготавливают из хромоникелевых, хромоникельмолибденовых глубоко прокаливающихся сталей 50ХН, 40ХН3М и подвергают улучшению (в 1000 Н/мм2). Для очень ответственных валов большого сечения применяют стали 30ХН2ВФА, 36ХНМФА, 38ХН3МФА, 30Х2НВФА.

Упрочняют их улучшением. Валы, работоспособность которых определяется контактной выносливостью и износостойкостью, должны иметь высокую поверхностную твёрдость HRC 48…50. Такие валы небольших размеров изготавливают из сталей 45 и 50 и упрочняют поверхностной закалкой. Если они работают еще на изгиб и кручение, перед поверхностной закалкой проводят улучшение.

Когда требуется более высокая износостойкость и, соответственно, более высокая поверхностная твёрдость, валы изготавливают из сталей 20Х, 18ХГТ, 12ХН3А, которые подвергают цементации, закалке и низкотемпературному отпуску. Можно также использовать стали 25ХГМ, 25ХГТ с упрочнением нитроцементацией.

В случаях, когда требуется особо высокое сопротивление изнашиванию, валы изготовляют из стали 38Х2МЮА с последующим азотированием (см.

табл.1,2).

Таблица 1. Типовые режимы окончательной термической обработки, рекомендуемые для изготовления валов Наименование вала Марка стали Термическая обработка Валы ступенчатые, 45 (50) гладкие диаметром поверхностная закалка Валы ступенчатые, 20Х, 18ХГТ Цементация 930°С,норгладкие, шлицевые 12ХН3А мализация 880 °С (при ответственного на- необходимости), отпуск костроении Коленчатые валы 40, 45, 40Х, Нормализация или заГ, 40ХН, калка с высоким отХФА пуском, поверхностная Таблица 2. Свойства сталей после типовой термической обработки Марка стали сердцевины 45 (50) Не регламен- 50-56 ( 54-60) 1,3-2, 50Г, 40ХН, 40ХФА 18X2H4B2, 2500-3000 6000-7000HV 0,3-0, 38ХМЮА 2.2 Зубчатые колёса Выход из строя зубчатых колёс связан с контактным усталостным разрушением, заеданием, а также с поломкой зуба из-за усталости или кратковременных перегрузок.

Силовые зубчатые колёса должны обладать высокой износостойкостью рабочих поверхностей и достаточной статической усталостной прочностью на изгиб и при контактном нагружении. Наиболее полно этим требованиям отвечают легированные цементуемые стали или стали, подверженные нитроцементации.

Средненагруженные зубчатые колёса можно изготавливать из сталей 45, 50, 40Х, 50Х и др. с упрочнением поверхностной закалкой и низкотемпературным отпуском.

Для малонагруженных зубчатых колёс используют стали, прошедшие улучшение (НВ 2000…3200 Н/мм2). После изготовления термообработка не проводится. Такие зубчатые колёса хорошо прирабатываются (см. табл.3,4) Таблица 3. Типовые режимы окончательной термической и химикотермической обработки, рекомендуемые для изготовления зубчатых колёс Марка стали Термическая обработка Нитроцементация 830 °С, непосредственная 40Х Нитроцементация 850 °С, непосредственная 25ХГТ ступенчатая закалка (горячее масло 180 °С), 20ХГНМ, Газовая цементация 930°С, непосредственная 30ХГТ закалка в масле после подстуживания до Цементация 900 °С, закалка 800 °С (масло), 12ХН3А 18Х2Н4ВА Цементация 900 °С, отпуск 650 °С (двукратный), закалка 830 °С (воздух), отпуск 180 °С Газовая цементация 930 °С, отпуск 650 °С, 12ХН3А Газовая цементация 930 °С, отпуск 620 °С, 20ХНМ 25Х2ГНТА Газовая цементация 930 °С, отпуск 660 °С, 18ХГТ Газовая цементация 930°С, непосредственная закалка в масле после подстуживания до 1.3 Нормали Для изготовления болтов, гаек, шпилек и др. деталей чаще всего применяют углеродистые и легированные стали. Установлено, что лучшие эксплуатационные свойства получаются при твёрдости HRC 25…35. Болты, шпильки и другие детали крепежа, не испытывающие в работе высоких напряжений, можно изготовлять из сталей 40, 40Х, 30ХГС и подвергать нормализации на твёрдость HRC 30…35. Если детали получают холодной штамповкой (высадкой), необходимо проводить нормализацию с целью снятия наклёпа и снижения хрупкости.

Таблица 4. Свойства сталей после термической и химико-термической обработки Твёрдость Твёрдость Толщина упМарка стали сердцевины поверхности рочнённого 30ХГТ

3. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Заводу нужно изготовить вал диаметром 70 мм для работы с большими нагрузками. Сталь должна иметь предел текучести не ниже 750 Н/мм2, предел выносливости не ниже 400 Н/мм2 и ударную вязкость не ниже кДж/м2.завод имеет сталь трёх марок: Ст4, 45 и 20ХН3А. Какую из этих сталей следует применить для изготовления вала? Нужна ли термическая обработка выбранной стали и если нужна, то какая? Дать характеристику микроструктуре и указать механические свойства после окончательной термической обработки.

Решение задачи № Химический состав сталей марок Ст4, 45 и 20ХН3А :

Ст4 (ГОСТ 380-71): 0,18-0,27%С, 0,4-0,7%Mn, 0,12-0,30%Si, 0,30% Cr; 0,30% Ni, 0,05% S, 0,04% P Сталь 45 (ГОСТ 1050-74): 0,42-0,50%C, 0,50-0,80%Mn, 0,17-0,37%Si, 0,25%Cr, 0,25%Ni, 0,045%S, 0,04%P Сталь 20ХН3А (ГОСТ 4543-71): 0,17-0,23%C, 0,30-0,60%Mn, 0,17Si, 0,60-1,40%Cr, 2,75-3,15%Ni, 0,025%S, 0,025%P Сталь марки Ст4, согласно ГОСТ, имеет следующие свойства в состоянии поставки (после прокатки или ковки):

В = 420…540 Н/мм2, 0,2 = 240…260 Н/мм2, 21%.

Сталь 45 в состоянии поставки (после прокатки и отжига) имеет твёрдость не более НВ 2070 Н/мм2. При твёрдости НВ 1900…2000 Н/мм сталь имеет предел прочности не выше 600…620 Н/мм2, а при твёрдости ниже НВ 1800 Н/мм2 предел прочности не превышает 550…600 Н/мм2. Для отожженной углеродистой стали отношение 0,2 / в составляет примерно 0,5. Следовательно, предел текучести стали 45 в этом состоянии не превышает 270…320 Н/мм2.

Сталь 20ХН3А, согласно ГОСТ, в состоянии поставки (после прокатки и отжига) имеет твёрдость не более 2500 НВ. Следовательно, предел прочности при твёрдости НВ 2300…2500 Н/мм2 не превышает 670… Н/мм2 и может быть ниже 600 Н/мм2 для плавок с более низкой твёрдостью.

Тогда предел текучести составляет 350…400 Н/мм2, так как 0,2 / в для отожженной легированной стали 0,5…0,6.

Таким образом, для получения заданной величины предела текучести вал необходимо подвергнуть термической обработке.

Для низкоуглеродистой стали Ст4 улучшающее влияние термической обработки незначительно. Кроме того, Ст4 – как сталь обыкновенного качества имеет повышенное содержание серы и фосфора, которые понижают механические свойства и особенно сопротивление ударным нагрузкам.

Для такого ответственного изделия, как вал двигателя, поломка которого нарушает работу машины, применение более дешевой по составу стали обыкновенного качества нерационально.

Сталь 45 относится к классу качественной углеродистой, а сталь 20ХН3А – к классу высококачественной легированной стали. Они содержат соответственно 0,42…0,50 и 0,17…0,23 % С и принимают закалку. Для повышения прочности можно применять нормализацию или закалку с высоким отпуском. Последний вариант обработки сложнее, но позволяет получить не только более высокие характеристики прочности, но и более высокую вязкость. В стали 45 минимальные значения ударной вязкости КС (ан) после нормализации составляют 200…300 кДж/м2, а после закалки и отпуска с нагревом до 500 °С достигают 600…700 кДж/м2.

Так как вал двигателя воспринимает в работе динамические нагрузки, а также и вибрации, более целесообразно применять закалку и отпуск. После закалки в воде углеродистая сталь 45 получает структуру мартенсита. Однако вследствие небольшой прокаливаемости углеродистой стали эта структура в изделиях диаметром более 20…25мм образуется только в сравнительно тонком поверхностном слое толщиной до 2…4 мм.

Последующий отпуск вызывает превращение мартенсита в сорбит только в тонком поверхностном слое, но не влияет на структуру и свойства основной массы изделия. Сталь со структурой сорбита отпуска обладает более высокими механическими свойствами, чем та же сталь со структурой сорбита закалки или имеющая феррито-перлитную структуру. Наибольшие напряжения от изгиба, кручения и повторно переменных нагрузок воспринимают наружные слои, которые должны обладать повышенными механическими свойствами. Однако в сопротивлении динамическим нагрузкам, которые воспринимает вал, участвуют не только поверхностные, но и нижележащие слои металла. Таким образом, углеродистая сталь не будет иметь требуемых свойств по сечению вала диаметром 70 мм.

Сталь 20ХН3А легирована никелем и хромом для повышения прокаливаемости и закаливаемости. Она получает после закалки достаточно однородные структуру и механические свойства в сечении диаметром до мм.

Для стали 20ХН3А рекомендуется следующая термическая обработка:

1. Закалка с 820…835 °С в масле.

При закалке с охлаждением в масле (а не в воде, как это требуется для углеродистой стали) возникают меньшие напряжения, а следовательно, и меньшая деформация. После закалки сталь имеет структуру мартенсит и твёрдость не ниже 50 HRC.

2.Отпуск 520…530 °С. Для предупреждения отпускной хрупкости, к которой чувствительны стали с хромом (или с марганцем), вал после нагрева следует охлаждать в масле.

Механические свойства стали 20ХН3А в изделии диаметром до 75 мм после термической обработки:

Предел прочности Предел текучести 0,2, Н/мм2……….750… Предел выносливости -1, Н/мм2 ……400… Относительное удлинение, %………..8… вязкость КС, кДж/м ……… Таким образом, эти свойства обеспечивают требования, сформулированные в задаче, для вала диаметром 70 мм.

Стойкость свёрл и фрез, изготовленных из быстрорежущих сталей умеренной теплостойкости марки Р12 и Р6М5, обрабатывающих удовлетворительной. Однако, стойкость этих свёрл резко снизилась при обработке жаропрочной аустенитной стали.

Рекомендовать быстрорежущую сталь повышенной теплостойкости, пригодную для производительного резания жаропрочных сталей, указать её марку и химический состав, термическую обработку и микроструктуру в готовом инструменте. Сопоставить теплостойкости сталей Р12, Р6М5 и выбранной стали.

Решение задачи № Режущие инструменты для производительного резания изготовляют из быстрорежущих сталей, так как они сохраняют мартенситную структуру и высокую твёрдость при повышенном нагреве (500…650 °С), возникающем в режущей кромке. Однако, стойкость инструментов из быстрорежущих сталей, подвергавшихся оптимальной термической обработке, определяется не только их химическим составом, структурой и режимом резания, но сильно зависит от свойств обрабатываемого материала.

При резании сталей и сплавов с аустенитной структурой (нержавеющих, жаропрочных и др.), получивших широкое применение в промышленности, стойкость инструментов и предельная скорость резания могут сильно снижаться по сравнению с получаемыми при обработке обычных конструкционных сталей и чугунов с относительно высокой твёрдостью (до НВ 2200…2500 Н/мм2). Это связано главным образом с тем, что теплопроводность аустенитных сплавов пониженная. Вследствие этого тепло, выделяющееся при резании, лишь в небольшой степени поглощается сходящей стружкой и деталью и в основном воспринимается режущей кромкой. Кроме того, эти сплавы сильно упрочняются под режущей кромкой в процессе резания, из-за чего заметно возрастают усилия резания.

Для резания подобных материалов, называемых труднообрабатываемыми, мало пригодны быстрорежущие стали умеренной теплостойкости, сохраняющие высокую твёрдость (58 HRC) и мартенситную структуру после нагрева не выше 615…620 °С. Для обработки аустенитных сплавов необходимо выбирать быстрорежущие стали повышенной теплостойкости, а именно кобальтовые. Кобальт способствует выделению при отпуске наряду с карбидами также и частиц интерметаллидов, более стойких против коагуляции, и затрудняет процессы диффузии при температурах нагрева режущей кромки. Кобальтовые стали сохраняют твёрдость 58 HRC после более высокого нагрева: до 640…645 °С. Кроме того, кобальт заметно (на 30…40 %) повышает теплопроводность быстрорежущей стали, а следовательно, снижает температуру режущей кромки из-за лучшего отвода тепла в тело инструмента. Стали с кобальтом имеют более высокую твёрдость (до 68 HRC у стали Р9М4К8). Для свёрл и фрез, применяемых для резания аустенитных сплавов, рекомендуются кобальтовые стали марок Р12Ф4К5 или Р9М4К8. Термическая обработка кобальтовых сталей принципиально не отличается от обработки других быстрорежущих сталей.

Инструменты закаливают с очень высоких температур (1200…1250 °С) для стали Р12Ф4К5 и 1230 °С для стали Р9М4К8, что необходимо для растворения большого числа карбидов и насыщения аустенита (мартенсита) легирующими элементами: вольфрамом, молибденом, ванадием и хромом.

Еще более высокий нагрев, дополнительно усиливающий перевод карбидов в раствор недопустим: он вызывает рост зерна, что снижает прочность и вязкость. Структура стали после закалки: мартенсит, остаточный аустенит (15…30 %) и избыточные карбиды, не растворяющиеся при нагреве и задерживающие рост зерна; твёрдость – 60…62 HRC. После закалки инструменты отпускают при температуре 550…560 °С (три раза по 60 минут).

Отпуск вызывает выделение дисперсных карбидов и интерметаллидов из мартенсита (дисперсионное твердение), что повышает твёрдость до 66… HRC, превращает мягкую составляющую – остаточный аустенит в твёрдый мартенсит, снимает напряжения, вызываемые мартенситным превращением.

После отпуска инструменты шлифуют и подвергают карбонитрации в жидкой ванне состава: 80 % KCN и 20% К2СО3 при 550…560 °С с выдержкой от 5 до 30 минут в зависимости от вида и размера инструмента.

Твёрдость слоя карбонитрации на глубину 0,02…0,05 мм достигает 69… HRC; заметно ( на 50%) возрастает теплостойкость. При нагреве для карбонизации снимаются также напряжения, вызванные шлифованием.

Карбонитрация повышает стойкость инструмента в 2 – 4 раза. После карбонитрации целесообразно проведение оксидирования при 140 °С в щелочном растворе или при 300°С в расплаве солей. Оксидирование придаёт инструментам черный цвет и несколько лучшую стойкость против воздушной коррозии.

4. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1. Плашки из стали У11А закалены: первая – от температуры 760 °С, вторая – от температуры закалена правильно, имеет высокие режущие свойства и почему.

2. Сталь 40 подверглась закалке от температур 760 и 840 °С. Укажите, какие структуры образуются в каждом случае. Объясните причины образования разных структур и рекомендуйте оптимальный режим нагрева под закалку данной стали.

3. Для углеродистой стали 40 назначьте тем- пературы закалки и отпуска для обеспечения твёрдости 4000 НВ. Опишите превращения на всех этапах термической обработки и получаемую структуру.

4. Установите температуры нормализации, закалки и отпуска для стали У12. Охарактеризуйте эти режимы термической обработки и опишите структуру и свойства стали после каждого вида обработки.

5. Углеродистые стали 35 и У8 после закалки и отпуска имеют структуру мартенсит отпуска и твёрдость: первая – 45 HRC, вторая – 60 HRC.

Укажите температуры закалки и отпуска для каждой стали. Опишите превращения, происходящие в сталях в процессе закалки и отпуска.

Объясните, почему сталь У8 имеет большую твёрдость, чем сталь 35.

6. Определите температуру полной и неполной закалки стали 45 и опишите структуру и свойства стали после каждого вида термической обработки.

7. Режущий инструмент из стали У10 был перегрет при закалке. Чем вреден перегрев и как можно исправить этот дефект? Назначьте режим термической обработки, обеспечивающий нормальную работу инструмента. Опишите его структуру и свойства.

8. Изделия из стали 45 требуется подвергнуть улучшению. Назначьте режим термической обработки, опишите сущность происходящих превращений, структуру и свойства стали после обработки.

9. Требуется произвести поверхностное упрочнение изделий из стали 15.

Назначьте вид обработки, опишите технологию, происходящие в стали превращения, структуру и свойства поверхности и сердцевины изделия.

10. Шестерни из стали 45 закалены: первая – от температуры 740 °С, вторая – от 820 °С. Объясните, какая из этих шестерён имеет более высокую твёрдость и лучшие эксплуатационные свойства и почему.

11. Как можно устранить крупнозернистую структуру в кованой стали 30?

Обоснуйте выбор режима термической обработки для исправления структуры. Опишите структурные превращения и характер изменения свойств.

12. Углеродистая сталь У8 после одного вида термической обработки получила структуру пластинчатого перлита, а после другого вида – зернистого перлита. Какая термообработка была применена в первом и во втором случаях?

13. Назначьте режим термической обработки (температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска) изделий из стали 50, которые должны иметь твёрдость НВ 2300…2500 Н/мм2. Опишите микроструктуру и свойства стали 50 после термической обработки.

14. Определите температуры нормализации, закалки и отпуска стали 30.

Укажите структуру и свойства стали после каждого вида обработки.

15. Режущий инструмент требуется обработать на максимальную твёрдость. Для его изготовления выбрана сталь У13А. Назначьте режим термической обработки, опишите структуру и свойства стали.

1. Предлагаются три марки стали: У10, Р9, Р9М4К8. Укажите их состав.

Выберите из них сталь для изготовления фрез, предназначенных для обработки сплавов повышенной прочности. Объясните причину выбора именно данной стали. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, обеспечивающей высокие режущие свойства инструмента. Охарактеризуйте и схематически зарисуйте микроструктуру стали после термической обработки, опишите её основные свойства.

2. Для изготовления резцов выбрана сталь Р6М5. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите микроструктуру и основные свойства резцов после термической обработки.

3. Для изготовления развёрток выбрана сталь ХВСГ. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки. Опишите микроструктуру и свойства развёрток после термической обработки.

4. Выберите сталь для изготовления напильников, используемых для обработки мягких материалов. Укажите состав стали. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, обеспечивающей высокие режущие свойства инструмента. Опишите микроструктуру и основные свойства стали после термической обработки. Укажите максимально допустимую температуру разогрева инструмента из выбранной стали.

5. Плашки в процессе обработки твёрдых мате-риалов разогреваются до температур 600-620 °С. Выберите сталь для изготовления плашек, работающих в таких условиях. Укажите её состав. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, обеспечивающий высокие режу-щие свойства инструмента. Охарактеризуйте микроструктуру и основные свойства стали после термической обработки.

6. Требуется изготовить свёрла диаметром 10, 20 и 40 мм. Выберите наиболее рациональную марку стали для каждой группы свёрл.

Расшифруйте состав этих сталей, назначьте и обоснуйте режим термической обработки, обеспечивающий высокие режущие свойства инструмента. Охарактеризуйте и схематически зарисуйте микроструктуру, опишите основные свойства стали после термической обработки. Укажите максимально допустимые изготовленного из выбранных сталей.

7. Выберите сталь для изготовления протяжки сечением до 100 мм.

Укажите состав выбранной марки стали. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, обеспечивающий высокие режущие свойства инструмента. Опишите структуру и основные свойства стали после термической обработки. Укажите максимально допустимые температуры разогрева режущей кромки инструмента, изготовленного из выбранной стали.

8. Выберите сталь для червячных фрез, обрабатывающих конструкционные стали твёрдостью НВ 2200-2400 Н/мм2. Объясните причины, по которым для этого назначения нецелесообразно использовать углеродистую инструментальную сталь У12 с высокой твёрдостью (63-64 HRC). Рекомендуйте режим термической обработки фрез из выбранной стали. Укажите химический состав, структуру и свойства стали до и после термической обработки.

9. Инструменты из быстрорежущих сталей имеют недостаточную стойкость при резании с повышенной скоростью (более 80- м/мин). Выберите марку инструментальных сплавов, пригодных для резания с высокой скоростью сталей и чугунов. Укажите состав, структуру и свойства а также способ изготовления выбранных сплавов и сопоставьте их с аналогичными свойствами быстрорежущих сталей. Объясните причины, по которым для обработки стали следует выбрать сплав другого состава, чем для обработки чугуна.

10. Для изготовления фрез выбрана сталь 9ХС. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите микроструктуру и свойства фрез после термической обработки.

11. Для изготовления метчиков выбрана сталь У10. Укажите её состав.

Назначьте режим термической обработки, укажите структуру и свойства метчиков в готовом виде.

12. Назначьте температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска измерительного инструмента из стали У9А. Укажите состав стали. Опишите микроструктуру и твёрдость инструмента после термической обработки.

13. Назначьте температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска гладких и резьбовых калибров из стали У12А. Опишите сущность происходящих превращений, микроструктуру и твёрдость инструмента после термической обработки. Укажите состав стали.

14. Выберите сталь для изготовления штампов диаметром до 25 мм.

Укажите её состав. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки. Опишите структуру и свойства штампа после термической обработки.

15. Для изготовления матриц холодной штамповки выбрана сталь Х12Ф.

Укажите состав стали. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите структуру и свойства матриц после термической обработки.

1. Палец шарнира ткацкого станка АТ-105М работает на изгиб и срез в условиях изнашивания. Подберите материал. Приведите его состав и марку, назначьте режим термической и химико-термической обработки. Укажите структуру, механические свойства в сердцевине и твёрдость на поверхности после окончательной обработки. Укажите желательную толщину твёрдого поверхностного слоя.

2. Заводу нужно изготовить зубчатые колёса сложной формы диаметром 50 мм и высотой 100 мм. Они должны иметь твёрдость не ниже 58- HRC, а в сердцевине предел прочности не ниже 400 Н/мм2 и ударную вязкость не ниже 500-600 кДж/м2. Выберите сталь и рекомендуйте режим термической обработки после цементации для получения заданных механических свойств. Укажите структуру стали в сердцевине и поверхностном слое после окончательной обработки.

3. Торсионный вал ткацкого станка изготавливают из качественной легированной стали. Диаметр вала до 30 мм. Сталь должна обладать высоким пределом прочности, выносливости и упругости.

Рекомендуйте режим термической обработки, структуру и механические свойства, которые можно получить при правильном выборе состава стали и её обработки.

4. Пальцы диаметром 30 мм и длиной 50 мм должны иметь по условиям работы вязкую сердцевину и твёрдую поверхность (58-62 HRC), хорошо сопротивляться износу. Приведите химический состав стали, механические свойства и режим термической обработки, обеспечивающий получение требуемых свойств.

5. Кулачек ремизо-подъёмного механизма ткацкого станка изготовлен из стали 45. Укажите состав, структуру и свойства стали. Подберите режим термической обработки, обеспечивающий высокую износостойкость. Приведите структуру и свойства стали после термической обработки. Объясните, почему удовлетворительные свойства в изделиях из данной стали могут быть получены в небольших сечениях.

6. Выберите наиболее рациональную марку стали для изготовления шестерён диаметром 50 мм, работающих в условиях износа при повышенных ударных нагрузках. Укажите химический состав выбранной стали. Назначьте и обоснуйте режим термической и химико-термической обработки, обеспечивающий необходимое для данного изделия сочетание высокой твёрдости поверхностного слоя и вязкой сердцевины. Укажите толщину цементованного слоя для данной детали.

7. Выберите марку стали для изготовления рессор грузового автомобиля.

Сталь должна обладать высоким пределом прочности, выносливости и упругости. Рекомендуйте режим термической обработки, структуру и механические свойства, которые можно получить при правильном выборе состава стали и обработки рессоры. Объясните, как влияет состояние поверхности на качество рессоры, укажите способ обработки поверхностного слоя, позволяющий повысить предел выносливости.

8. Выберите сталь для пружин часовых механизмов. Укажите состав выбранной стали, назначьте и обоснуйте режим термической обработки, обеспечивающий наилучшие эксплуатационные свойства пружин. Охарактеризуйте структуру, укажите механические свойства стали после термической обработки.

9. Назначьте сталь для изготовления приспособлений, которые должны иметь твёрдость 28-35 HRC. Укажите её состав, температуру закалки, микроструктуру и свойства стали после термической обработки.

10. В результате термической обработки оправки должны получить повышенную прочность по всему сечению (твёрдость НВ 2500- Н/мм2). Выберите сталь для их изготовления. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке этой стали.

Опишите структуру и свойства оправок после термической обработки.

11. Копиры должны иметь минимальную деформацию и высокую износостойкость поверхностного слоя при твёрдости 7500-10000 НV.

Выберите сталь для их изготовления. Укажите состав и группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической и химикотермической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах обработки стали.

Опишите структуру и свойства стали после обработки.

12. Выберите сталь для изготовления конических зубчатых колёс пневморапирного ткацкого станка. Твёрдость зуба 58-62 HRC.

Назначьте режим термической и химико-термической обработки.

Опишите микроструктуру и свойства поверхности и сердцевины зуба после термической обработки.

13. Выберите материал для изготовления шпилек, которые температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска.

Опишите микроструктуру и свойства.

Металловедение и термическая обработка Методические указания для самостоятельной работы студентов по курсу «Материаловедение»

Составители: канд. техн. наук, доц. Ю.Ф. Макаров Научный редактор канд. техн. наук, доц. С.А.Егоров

 
Похожие работы:

«ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА издательства ЛАНЬ ИНЖЕНЕРНЫЕ НАУКИ Агамиров Л.В., Алимов М.А., Бабичев Л.П., Бакиров М.Б. под общей редакцией Мамаевой Е.И. Физико-механические свойства. Испытания металлических материалов. Том II-1 Адамов Е.О., Драгунов Ю.Г., Орлов В.В., Абагян Л.П. под общей редакцией Адамова Е.О. Машиностроение ядерной техники. Том IV-25. В двух книгах. Книга 1 Адамов Э.В., Панин В.В Биотехнология металлов. Курс лекций Айзатулов Р.С. Теоретические основы сталеплавильного производства....»

«Доев, В.С., Доронин Ф. А. Сборник заданий по теоретической механике на базе Mathcad: Учебное пособие - СПб.: Издательство Лань, 2010. – 592 с.: ил. Учебное пособие содержит 10 заданий по статистике, 17 заданий по кинематике и 15 заданий по динамике, аналитической механике и теории колебаний. Каждое задание имеет по 30 вариантов и пример, выполненный при помощи пакета Mathcad. При решении заданий широко используются матричные методы. Книга ориентирована на студентов, магистров, аспирантов,...»

«Министерство Образования Азербайджанской Республики Западный Университет Банковский маркетинг и банковский менеджмент Учебное пособие Утверждено в качестве учебного пособия Ученым Советом Западного Университета от 28 ноября 2009 года (протокол №4) Баку 2010 1 Составители: к.э.н., доцент Курбанов П.А. к.э.н., преподаватель Абасов Э.А. Научный редактор: д.э.н., профессор Гусейнова Э.Н. Технический редактор: Касимова Т.Ю. Учебное пособие рекомендуется для студентов финансовых специальностей и...»

«Федеральное агентство по образованию Уральский государственный технический университет УПИ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина Е.Ф. Леликова МЕТОДЫ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ Часть 2 Учебное пособие Научный редактор проф., д–р физ.-мат. наук А.Р. Данилин Екатеринбург УГТУ-УПИ 2008 1 УДК 517.14 (075.8) ББК 22.161.1 я 73 М 62 Рецензенты: кафедра математики Уральского государственного горного университета (зав. кафедрой, проф., д-р физ.-мат. наук В.Б. Сурнев); д-р физ.-мат. наук Г.И. Шишкин...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СЫКТЫВКАРСКИЙ ЛЕСНОЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С. М. КИРОВА Кафедра электрификации и механизации сельского хозяйства Посвящается 60-летию высшего профессионального лесного образования в Республике Коми ЭКОЛОГИЯ ЭНЕРГЕТИКИ Учебное пособие (лабораторный практикум) Утверждено...»

«Министерство по образованию и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского Национальный исследовательский университет Котрикова Т.Ю., Борисова И.И. Создание и функционирование эндаумент-фонда учреждения высшего профессионального образования    Методические рекомендации Н. Новгород 2012 Котрикова Т.Ю., Борисова И.И. Создание и функционирование...»

«КАФЕДРА МЕХАНИКА ДЕФОРМИРУЕМОГО ТВЕРДОГО ТЕЛА Хабаровск 2009 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тихоокеанский государственный университет СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА Часть II Примеры выполнения контрольных работ для студентов строительных специальностей заочной и дистанционной форм обучения Хабаровск Издательство ТОГУ 2009 УДК 539.3/6. (076.5) Строительная механика. Часть II. Примеры выполнения контрольных работ для...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ Кемеровский технологический институт пищевой промышленности Н.А. Бахтин, А.М. Осинцев ФИЗИКА Курс лекций для студентов вузов Часть 3. Строение и свойства вещества Кемерово 2011 УДК 53 (075) ББК Б 30 Рецензенты: Профессор кафедры общей физики Кемеровского государственного университета, доктор физ.-мат. наук, профессор Полыгалов Ю.И. Заведующий кафедрой физики Кузбасского государственного технического университета, доктор техн. наук Дырдин В.В. Бахтин, Н.А. Физика....»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет А. В. Болотов БИОЛОГИЯ РАЗМНОЖЕНИЯ И РАЗВИТИЯ Раздел. БИОЛОГИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ Учебное пособие УДК 591.3(075.8) ББК 28.63я73 Б79 Печатается по решению ученого совета биолого-почвенного факультета ИГУ Рецензенты: канд. мед. наук А. А. Бочкарёв (Иркут. филиал ФГОУ ВПО РГУФКСМиТ) канд. биол. наук...»

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ И.С. Загузов, К.А. Поляков МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ В АЭРОГИДРОМЕХАНИКЕ Часть I Самара 2001 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра математического моделирования в механике И.С. Загузов, К.А. Поляков МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ В АЭРОГИДРОМЕХАНИКЕ Часть I Учебное пособие Рекомендовано научно-методическим советом по прикладной математике УМО университетов в качестве учебного пособия Издательство Самарский...»

«Министерство транспорта РФ НОВОСИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА 502 Л 476 Леонов В.Е. ЭКОЛОГИЯ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Новосибирск 1999 1 УДК 502 Леонов В.Е. Экология. Учебное пособие. Новосибирск; НГАВТ, 1999. Опираясь на анализ современных взглядов на развитие человеческой цивилизации, окружающей среды и биосферы, автор детально рассматривает основные экологические проблемы, порожденные обществом индустриальнопотребительского характера. Рассмотрена эволюция использования мировым...»

«МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Методические рекомендации Согласовано Утверждаю Заместитель начальника по науке Министр здравоохранения Главного управления кадровой политики, учебных заведений и науки В.А. Остапенко Н.И. Доста 5 января 2002 г. 25 октября 2001 г. Регистрационный No 184-0012 ПРИЧИННАЯ СВЯЗЬ ЗАБОЛЕВАНИЯ ВИРУСНЫМИ ГЕПАТИТАМИ B, C, D, G С ПРОФЕССИОНАЛЬНЫМ ФАКТОРОМ У МЕДИЦИНСКИХ РАБОТНИКОВ Витебск-Минск-Гомель Перейти к оглавлению Учреждения-разработчики: Витебский...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ В. А. БАТЕНКОВ ЭЛЕКТРОХИМИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Издание второе, дополненное Барнаул – 2002 1 УДК 541.13 : 621.315.5 Б 28 Батенков В. А. Б 28 Электрохимия полупроводников. Учеб. пособие. Изд. 2-е, допол. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2002. – 162 с.: ил. В пособии, помимо вводного раздела Элементы физмки полупроводников, изложены теоретические представления о строении границы полупроводник – электролит,...»

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ А. И. Мартынова, В. В. Орлов, А. В. Рубинов, Л. Л. Соколов, И. И. Никифоров ДИНАМИКА ТРОЙНЫХ СИСТЕМ Учебное пособие ИЗДАТЕЛЬСТВО С.-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2010 ББК 22.62 Д46 Р е ц е н з е н т ы: д-р физ.-мат. наук, проф. В. А. Антонов [Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория РАН], к-т физ.-мат. наук, доц. Л. П. Осипков (С.-Петерб. гос. ун-т) Печатается по постановлению Редакционно-издательского совета математико-механического...»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ухтинский государственный технический университет Институт физической культуры и спорта БИОМЕХАНИКА учебно-методический комплекс для студентов специальности 032101 – физическая культура и спорт Ухта 2009 УДК 612.76 (075.8) Б 86 Бочаров, М.И. Биомеханика [Текст] : учебно-методический комплекс / М.И. Бочаров. – Ухта : УГТУ, 2009. – 59 с. Учебно-методический комплекс предназначен...»

«ИНСТИТУТ РУССКОГО ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА В.Г. ФЕДЦОВ, Л.А. ДРЯГИЛЕВ ЭКОЛОГИЯ И ЭКОНОМИКА ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ Под редакцией д. н. э. П. В. Забелина Учебно - методическое пособие Москва 2003 ББК 20.18я73 Ф349 Р е ц е н з е н т ы: Р.С. ПЕРМЯКОВ, д.т.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ (Российская академия госслужбы при Президенте РФ) Н.Ф. ПУШКАРЕВ, д.э.н. (Российская экономическая академия им. Г.В. Плеханова) Федцов В. Г., Дрягилев Л. А. В учебно-методическом пособии рассмотрены следующие...»

«Федеральное агентство по образованию Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА Методические указания и схемы заданий к расчетно-проектировочным работам для студентов очной и безотрывной форм обучения специальности 270102 – промышленное и гражданское строительство Санкт-Петербург 2007 Введение УДК 624.04 Рецензент канд. техн. наук, доц. Ю. В. Бондарев При изучении курса строительной механики студенты выполняют 6 расчетно-проектировочных...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ ИНСТИТУТ ХОЛОДА И БИОТЕХНОЛОГИЙ А.Г. Шлейкин, Н.Т. Жилинская ВВЕДЕНИЕ В БИОТЕХНОЛОГИЮ Учебное пособие Санкт-Петербург 2013 1 УДК 637.5 ББК 30.16 Ш 68 Шлейкин А.Г., Жилинская Н.Т. Введение в биотехнологию: Учеб. пособие. – СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2013. 95с. Рассмотрены основные вопросы, раскрывающие содержание биотехнологии как науки и...»

«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ ЗАОЧНОГО ОБРАЗОВАНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ Кафедра теоретической и прикладной механики НАЧЕРТАТЕЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА методические указания и контрольные задания для студентов-заочников Биолого-технологического института и факультета общественного питания Новосибирск 2010 Составитель: Т.В. Семенова Начертательная геометрия. Инженерная графика. Методические указания и контрольные задания: / Новосиб. гос. аграр. ун-т;...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Амурский государственный университет Инженерно-физический факультет А.Н. Мирошниченко ТОКСИКОЛОГИЯ Лабораторный практикум. Благовещенск 2012 Печатается по решению ББК 68. 9я 73 М 64 Учебно-методического совета Амурского государственного университета Мирошниченко А.Н. Токсикология: лабораторный практикум. – Благовещенск: Амурский гос. ун-т,...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.