Промышленность \ Материаловедение

Выбор материала и термической обработки деталей машин: Методические указания к лабораторным работам № 22, 23 по курсу «Материаловедение»

Страницы работы

29 страниц (Word-файл)

Скачать файл

Фрагмент текста работы

Прочность сердцевины повышается с увеличением в стали содержания углерода и легирующих элементов. При высоких динамических нагрузках важное значение приобретает сохранение высокой вязкости сердцевины. Это свойство в наибольшей степени присуще низкоуглеродистым сталям, содержащим 3…4 % Ni.

Цементация (нитроцементация) способствует формированию у основания зуба невысоких (400…500 МПа) остаточных напряжений сжатия. Для их увеличения (до 800…1200 МПа) окончательно обработанные зубчатые колеса обдувают дробью или обкатывают роликами.

Цементуемые (нитроцементуемые) стали подразделяют на несколько подгрупп

(табл. 1).

Таблица 1

Стали для зубчатых колес

Группа сталей. Схема обработки	Марки сталей	С в о й с т в а		Недостатки, применение
		эксплуатационные	технологические и экономические
БЕЗ УПРОЧНЕННОГО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ (НВ ≤ 350)
Улушаемые: углеродистые легированные Нормализуемые углеродистые	40, 45, 50, 50Г, 40Х, 45Х, 40ХН, 45ХН, 35ХГСА, 35ХМА, 40ХФА, 30ХНЗА, 40, 45, 50, 50Г, Ст5, Ст6	Низкие контактная выносливость, выносливость при изгибе, износостойкость, стойкость к заеданию; возможно пластическое смятие поверхности зуба; хорошо противостоят ударным нагрузкам	Технологичны; допускают нарезание зубьев после термической обработки; низкая стоимость изготовления. Точность 5–6-й степени	Большие габариты и масса. Применяют для мало- и средненагруженных передач общего редукторостроения

Продолжение

Группа сталей. Схема обработки	Марки сталей	С в о й с т в а		Недостатки, применение
		эксплуатационные	технологические и экономические
С УПРОЧНЕННЫМ ПОВЕРХНОСТНЫМ СЛОЕМ (НRC 40…63) И ВЯЗКОЙ СЕРДЦЕВИНОЙ (НRC30…42) (наибольшая контактная выносливость и выносливость при изгибе)
Низкоуглероди- 12Х2НВФА t_раб ≤ 300 ^оС; Высокая про- Высокая стоимость стые цементуе- 20Х3МВФА высокая стойкость к каливаемость материала и изгомые теплостойкие 16Х3НВФМБ- заеданию и изнаши- (до 100 мм) товления; необхосложнолегиро- Ш ванию димость зубошли- ванные фования. Применя- t_раб ≤ 150 ^оС; высокие Особо высокая ют для высокоскохромоникелевые 20ХН3А, износостойкость, прокаливае- ростных и напря- 12Х2Н4А ударная вязкость и мость (> 100 женных передач 18Х2Н4МА прочность сердцеви- мм) Точность (авиация, судоны; хорошо противо- 4–6-й степени строение) стоят ударным на-

Продолжение

Группа сталей. Схема обработки	Марки сталей	С в о й с т в а		Недостатки, применение
		эксплуатационные	технологические и экономические
хромистые 15Х, 20Х, t_раб≤ 100 ^оС; Ограниченная Ограниченные допус- 15ХФ, высокая износо- прокаливаемость тимые нагрузки и раз- 20ХР, 20ХФ стойкость, невы- (до 30 мм); невы- меры колес. Применяют сокая прочность сокая стоимость для колес средних и сердцевины материала. Точ- малых размеров (с/х ность 7–8-й сте- машиностроение) автоматные среднеуглероди-

Окончание

Группа сталей. Схема обработки	Марки сталей	С в о й с т в а		Недостатки, применение
		эксплуатационные	технологические и экономические
Поверхностно закаленные при нагреве ТВЧ при глубинном нагреве	40, 45, 40Х, t_раб ≤ 150 ^оС; Сокращенный цикл Невысокая степень 40ХН, обработки без зу- точности. Применяют 35ХМА бошлифования; в средненагруженных 55ПП небольшие дефор- зубчатых колесах мации; ограничен- станков и автомобиные размеры колес лей (сечение ≤ 30 мм). Точность 7–8-й степени

1. Теплостойкие сложнолегированные стали, сохраняющие высокую твердость поверхности при нагреве до 300 ^оС.

2. Хромоникелевые стали, обладающие высокой прочностью и вязкостью сердцевины, хорошо противостоят ударным нагрузкам.

Стали первой и второй подгруппы имеют высокую прокаливаемость. Их применяют для крупных (диаметром 150…600 мм) деталей ответственного назначения – зубчатых колес и валов-шестерен авиадвигателей, редукторов вертолетов, судовых трансмиссий и т. п. К недостаткам этих сталей относятся высокая стоимость и сложный цикл химико-термической обработки, который включает цементацию, высокий отпуск, закалку, обработку холодом, низкий отпуск.

Химико-термическая обработка вызывает значительную деформацию колес. Для восстановления точности (5–6-й степени) необходимо зубошлифование, что усложняет технологию.

3. Экономнолегированные стали 18ХГТ, 25ХГМ, 30ХГТ и др. применяют в условиях массового производства, в частности в автомобилестроении. Они дешевле хромоникелевых и обрабатываются по упрощенной технологии. Зубчатые колеса из этих сталей подвергают нитроцементации. При этом процессе диффузионные слои кроме 0,6…0,8 % С содержат 0,2–0,3 % N, который создает дополнительное упрочнение. В отличие от цементации этот процесс дает возможность получать слои с высокой несущей способностью, но меньшей толщиной (0,6…1,0 мм), что позволяет уменьшить продолжительность обработки. Кроме того, нитроцементацию проводят при более низкой температуре