Определение состава и группы стали 15ХФ по назначению. Режимы термической и химико-термической обработки. Назначение хрома в стали 30Х13, назначение режима термической обработки

машин должны иметь твердый износоустойчивый поверхностный слой при вязкой сердцевине, то применяем для этого цементацию. Сталь 15ХФ является доэвтектоидной, поэтому проводим полную закалку, низкотемпературный отпуск применяем для получения твердого поверхностного слоя.

Ванадий и хром являются карбидообразующими легирующими элементами. Они затрудняют распад цементита из карбидов, которые они могу образовать, и замедляют гомогенизацию аустенита.

После термической обработки на поверхности детали будет структура мартенсита отпуска, а сердцевина будет вязкой со структурой мартенсита, цементита вторичного и аустенита остаточного.

Свойства материала 15ХФ:

2. В результате термической обработки коленчатые валы судовых и автомобильных двигателей должны получить повышенную прочность по всему течению (твердость 250...280 НВ). Для изготовления их выбрана сталь 40ХФА. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения при термической обработке данной стали. Опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

Сталь 40ХФА по назначению относиться к конструкционной легированной. Применяется в улучшенном состоянии для изготовления  шлицевых валов, штоков, установочных винтов, траверсов, валов экскаваторов и других деталей, работающие при температуре до 400 °С; после закалки и низкого отпуска - червячных валов и других деталей повышенной износостойкости.

Химический состав в % стали 40ХФА.

Температура критических точек материала для стали 40ХФА Ac₁=760^oС, Ac₃ = 800 ^oС.

Режим термической обработки: полная закалка (830 – 860 ^oС), охлаждение в масле и последующий высокотемпературный отпуск (600 - 620^oС), охлаждение в воде или в масле.

Двойная термическая обработка, состоящая в закалке с последующим высоким отпуском, существенно улучшающая общий комплекс механических свойств, является основным видом термической обработки конструкционных сталей и называется улучшением. В результате такой термической обработки получим структуру сорбита отпуска, который имеет твердость, превышающую твердость перлита.

Ванадий и хром являются карбидообразующими легирующими элементами. Ванадий образует труднорастворимые карбиды, которые при обычных температурах закалки (800 – 900 ^oС) остаются связанные в карбиды и не переходит в аустенит. В результате этого прокаливание стали уменьшается. Хром снижает точку мартенситного превращения и увеличивает количество остаточного аустенита.

Таким образом, после двойной термической обработки получим структуру сорбита отпуска.

Свойства материала 40ХФА:

3. Для деталей, работающих в слабых агрессивных средах, применяется сталь 30Х13. Укажите состав и определите группу стали по структуре. Объясните назначение хрома в данной стали, назначьте и обоснуйте режим термической обработки.

Сталь 30Х13 по структуре в номализованном состоянии относится к мартенситному классу. Применяется для изготовления режущего, мерительного инструмента, пружин, карбюраторных игл, штоков поршневых компрессоров, деталей внутренних устройств аппаратов и других различных детали, работающих на износ в слабоагрессивных средах до 450 °С.

Химический состав в % материала 30Х13.

Температура критических точек материала для стали 30Х13 Ac₁=810^oС, Ac₃ = 860 ^oС.

Хром повышает коррозионную стойкость деталей, работающих в слабых агрессивных средах, таких как: влажный воздух, водопроводная и речная вода, пар, в некоторых органических кислотах, растворах многих солей и щелочей, азотной кислоте и хлористом натре при 20 °С.

Режим термической обработки: полная закалка (1000 – 1050 °С), охлаждение в масле и последующий низкотемпературный отпуск (200 – 300 °С), охлаждение на воздухе или в масле.

Сталь 30Х13 сохраняет высокие прочностные и упругие свойства при повышенных температурах. При температуре испытания 400 °С ее прочность составляет 720 МПа, это позволяет применять их для пружин, работающих при повышенных температурах и в условиях коррозии. Такую сталь для сварных конструкций не применяют, она подвержена отпускной хрупкости