Разработка технологического процесса термической обработки Серьги пружинной трактора Т-100М

Разработка технологического процесса термической обработки  Серьги пружинной трактора Т-100М

 

Порядок выполнения работы

1. Условия работы детали в процессе эксплуатации, выяснить возможные виды разрушений и другие причины выхода её из строя, дать характеристику необходимых механических свойств стали.
2. Вид поставки.
3. Расшифровать марку стали.
4. Химические состав марки стали в %.
5. Расшифровать марку заданной стали, описать ее механические свойства в состоянии поставки.
6. Определить место стали в классификации по назначению, химическому составу, качеству, структуре.
7. Температура критических точек в °С.
8. Механические свойства заданной марки стали, твердость, предел прочности, пластичность, ударная вязкость .
9. Назначить метод упрочнения детали, дефекты, возникающие при термической обработке, и способы их предупреждения.
10. Обозначения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Пружины обычно работают  в условиях многократных повторных  нагружений. Такие детали должны  обладать высокими упругими свойствами  и выдерживать при эксплуатации  большое число повторных нагружений  без поломок и без осадки. Последнее  означает, что при снятии нагрузки  пружина должна полностью восстанавливать  свои первоначальные размеры  и форму. Многочисленными исследованиями  установлено, что на долговечность  работы пружин и рессор большое  влияние оказывает качество и  чистота обработки поверхности.  Риски, волосовины, царапины и  другие дефекты поверхности недопустимы,  поскольку они резко снижают  работоспособность таких деталей.

Сталь 65Г поставляется в  виде: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 14959-79 , ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006. Калиброванный пруток: ГОСТ 1051-73, ГОСТ 14959-79 , ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78. Шлифованный пруток и серебрянка: ГОСТ 14955-77. Лист толстый: ГОСТ 1577-93. Лента: ГОСТ 2283-79, ГОСТ 21996-76 , ГОСТ 21997-76 , ГОСТ 10234-77. Полоса: ГОСТ 103-2006, ГОСТ 4405-75 . Проволока: ГОСТ 11850-72 . Поковки и кованые заготовки: ГОСТ 1133-71.

 

 

Сталь 65Г конструкционная, рессорно-пружинная, низколегированная, с содержанием углерода 0,65% (65), легирована марганцем (Г)

 

 

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	Fe
0.62-0.7	0,17-0,37	0,9-1,2	до 0,25	до 0,035	до 0,35	до 0,25	до 0,2	~ 97

5.                      

Механические  свойства при Т=20^oС материала 65Г .*

Сортимент	Размер	Напр.	σв	σT	δ5	ψ	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Прокат, ГОСТ 14959-79			980	785	8	30		Закалка и отпуск
Лист толстый, ГОСТ 1577-93			740		12
Лента нагартован., ГОСТ 2283-79			740-1180
Лента отожжен., ГОСТ 2283-79			640-740		10-15
Твердость   65Г   без термообработки ,             ГОСТ 14959								HB 10 -1 = 285   МПа
Твердость   65Г   термообработанного ,     Прокат       ГОСТ 14959-79								HB 10 -1 = 241   МПа
Твердость   65Г   после отжига ,     Лист толстый       ГОСТ 1577-93								HB 10 -1 = 229   МПа

 

Физические  свойства материала 65Г .*

 

T	E 10- 5	α 10 6	λ	ρ	C	R 10 9
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	2.15		37	7850
100	2.13	11.8	36	7830	490
200	2.07	12.6	35	7800	510
300	2	13.2	34		525
400	1.8	13.6	32	7730	560
500	1.7	14.1	31		575
600	1.54	14.6	30		590
700	1.36	14.5	29		625
800	1.28	11.8	28		705
T	E 10- 5	α 10 6	λ	ρ	C	R 10 9

 

6.    

     Сталь (польск.  stal,  от нем.  Stahl) – деформирующийся (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2,14 %) и другими элементами.

Стали, как наиболее широко используемые материалы, представлены в современной технике значительным числом марок (составов), исчисляемых  тысячами, причем оно постоянно увеличивается  в соответствии с возникающими новыми разнообразными требованиями многих отраслей промышленности. В связи с этим, характеризовать стали по одному какому-либо признаку, одинаковому  для всех марок, сложно. Наиболее рациональным подходом при решении этой задачи является распределение сплавов по свойствам, наиболее характерным для отдельных групп с классификацией по следующим основным признакам:

– химическому составу;

– структуре;

– степени раскисления;

– качеству;

– назначению.

По химическому составу стали классифицируются на углеродистые и легированные. У обеих групп различаются низкоуглеродистые (С < 0,3 %), среднеуглеродистые (С = 0,3…0,7 %) и высокоуглеродистые (С > 0,7 %). У легированных сталей, в зависимости от введенных элементов, различаются группы хромистых, хромоникелевых и многих других. По количеству легирующих элементов стали могут быть низколегированными (менее 5 %), среднелегированными (5…10 %), высоколегированными (более 10 %).

По структуре стали систематизируются в отожженном и нормализованном состояниях. В зависимости от структуры в отожженном (равновесном) состоянии они могут быть следующих классов:

– доэвтектоидные, имеющие  структуру избыточного феррита;

– эвтектоидные, структура  которых состоит из перлита;

– заэвтектоидные, в структуре  которых имеются вторичные (выделяющиеся из аустенита) карбиды;

– ледебуритные, содержащие в структуре первичные (эвтектические) карбиды;

– аустенитные, со структурой аустенита;

– ферритные, со структурой феррита.

Углеродистые стали могут  быть первых трех классов, а легированные – всех классов.

По степени раскисления стали делятся на спокойные, полуспокойные и кипящие.

Раскислением называется процесс удаления кислорода из жидкого  металла более активными (чем  железо) элементами, иначе сталь  хрупко разрушается при горячей  деформации.

Спокойные стали раскисляются алюминием, марганцем и кремнием. Они содержат мало кислорода и затвердевают спокойно, без выделения газов. Содержание кремния в таких сталях обычно составляет 0,12…0,35 %, что повышает предел текучести, но снижает пластичность.

Кипящие стали раскисляются только марганцем. Перед разливкой  они содержат повышенное количество кислорода, который при кристаллизации взаимодействуя с углеродом удаляется  в виде углекислого газа. Выделение  газа создает впечатление, что сталь  кипит. Кипящие стали сравнительно дешевые. Они производятся низкоуглеродистыми и практически без кремния (менее 0,07 %).

Полуспокойные стали раскисляются алюминием и марганцем и занимают промежуточное положение между  спокойными и кипящими.

По качеству стали классифицируются на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные. Под качеством понимается совокупность свойств, определяемых процессом ее производства, и зависит от химического состава, строения, содержания газов (кислорода, водорода, азота) и вредных примесей (серы и фосфора). Так как газы относятся к трудноопределяемым компонентам, то разделение сталей по качеству производится, в основном, по количеству вредных примесей. Стали обыкновенного качества содержат до 0,06 % серы и 0,07 % фосфора; качественные – до 0,04 и 0,03 % соответственно; высококачественные – не более 0,025 %; а особовысококачественные – не более 0,015 % каждого. Стали обыкновенного качества выпускаются только углеродистыми (С < 0,5 %), качественные и высококачественные – углеродистыми и легированными, особовысококачественные – легированными.

По назначению стали подразделяются на конструкционные, инструментальные и специальные.

Наиболее распространенной группой является группа конструкционных  сталей, из которых изготавливаются  изделия промышленных предприятий, транспорта, строительства. Эти стали  выдерживают значительные нагрузки, обладают высокой прочностью и вязкостью, имеют высокую сопротивляемость динамическим и ударным воздействиям. Среди конструкционных сталей можно  выделить цементуемые, улучшаемые, высокопрочные, рессорно-пружинные, строительные, арматурные, шарикоподшипниковые и другие.

Инструментальные  стали подразделяются на стали для  режущего и измерительного инструмента, штампов холодного и горячего деформирования.

К сталям специального назначения относятся жаростойкие  и жаропрочные, коррозионностойкие, износостойкие, электротехнические и  другие.

 

7.                     

Температура критических  точек материала 65Г.

 

Ac1 = 721 ,      Ac3(Acm) = 745 ,       Ar3(Arcm) = 720 ,       Ar1 = 670 ,       Mn = 270

 

8.

Механические  свойства стали 65Г
ГОСТ	Состояние поставки, режим термообработки	Сечение,мм	σ0,2(МПа)	σв(МПа)	δ5(%)	ψ%	НRC, не более
ГОСТ 14959-79	Сталь категорий: 3, 3А, 3Б, 3В, 3Г, 4, 4А, 4Б. Закалка 830 °С, масло. Отпуск 470 °С	Образцы	785	980	8	30	-
ГОСТ 1577-93	Листы нормализованные и горячекатаные  Закалка 800-820 °С, масло. Отпуск 340-380 °С, воздух  Закалка 790-820 °С, масло. Отпуск 550-580 °С, воздух	80  20   60	-1220    690	730   1470    880	12   5   8	-10  30	-44-49   30-35

 

 

Механические  свойства стали 65Г в зависимости  от температуры отпуска
Температура отпуска, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (Дж / см2)	HRCэ
Закалка 830 °С, масло
200  400  600	1790  1450  850	2200  1670  880	4  8  15	30  48  51	5  29  76	61  46  30

 

Механические  свойства стали 65Г при повышенных температурах
Температура испытаний, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %
Закалка 830 °С, масло. Отпуск 350 °С
200  300  400	1370  1220  980	1670  1370  1000	15  19  20	44  52  70

 

Ударная вязкость стали 65Г KCU, (Дж/см2)
Т= +20 °С	Т= 0	Т= -20 °С	Т= -30 °С	Т= -70 °С	Термообработка
110	69	27	23	12	Закалка 830 °С. Отпуск 480 °С

 

Предел выносливости стали 65Г
σ-1, МПА	J -1, МПА	n	Состояние или  термообработка
725  480  578  647  725	431  284   -    -   -	106	Закалка 810 °C, масло. Отпуск 400 °C  Закалка 810 °C, масло. Отпуск 500 °C  σ0,2=1220 МПа, σв=1470 МПа, HB 393-454  σ0,2=1280 МПа, σв=1420 МПа, HB 420  σ0,2=1440 МПа, σв=1690 МПа, HB 450