Контрольная на тему Контрольная работа 110530-03

Содержание


Задание 1 3
Задание 2 5
Задание 3 10
Задание 4 11
Задание 5 14
Список используемой литературы 16

Задание 1

В результате термической обработки некоторые детали машин должны иметь твердый износоустойчивый слой при вязкой сердцевине. Для изготовления их выбрана сталь 15ХФ. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической и химико-термической обработки, приведите его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали. Опишите структуру и свойства стали после термической обработки.

Решение:
Сталь 15ХФ – сталь легированная цементуемая. По назначению – конструкционная.
Химический состав стали:
С: 0,12 – 0,18%; Si: 0,17 – 0,37%; Mn: 0,4 – 0,7%; Ni: до 0,3%; S: до 0,035%; Р: до 0,035%; Cr: 0,8 – 1,1%; Cu: до 0,3%; V: 0,06 – 0,12%.
Назначение стали 15ХФ – изделия из данной стали должны иметь твердый износоустойчивый слой при вязкой сердцевине.
Для обеспечения высокой твердости науглероженного слоя сталь подвергается цементации, а затем закалке с низким отпуском.
Цементация проводится для насыщения поверхностного слоя углеродом при нагревании в соответствующей среде. Цементация деталей проводится на глубину 1 … 1,5 мм. Сталь 15ХФ подвергается газовой цементации при 930 0С в течение 12 ч, затем первой закалке в масле при 875 0С, второй закалке при 840 0С в масле и низкому отпуску при 200 0С, который уменьшает остаточные напряжения и не снижающий твердость стали.
После цементации концентрация углерода на поверхности стальной детали составляет 0,8 – 1 % и сопротивляется износу, твердость поверхности равна 750 – 950 HV. Наружная часть слоя имеет структуру заэвтектоидных сталей – перлит и вторичный цементит, который при медленном охлаждении выделяется на границах аустенитных зерен в виде оболочек (на шлифе сетка). Во время термообработки при нагреве на поверхности детали образуется аустенит. При температуре 875 0С весь диффузионный слой переходит в аустенитное состояние, поэтому, чтобы предотвратить выделение цементита, проводят первую закалку.
При второй закалке в процессе нагрева мартенсит, полученный в результате первой закалки, отпускается, что сопровождается образованием глобулярных карбидов, которые в определенном количестве сохраняются после неполной закалки в поверхностной заэвтектоидной части слоя, увеличивая его твердость.
Окончательной операцией термической обработки является низкий отпуск. После двойной закалки и низкого отпуска поверхностный слой приобретает структуру отпущенного мартенсита с включениями глобулярных карбидов.
После цементации сердцевина детали, содержит 0,15 – 0,25 % С и остается вязкой. Структура внутреннего слоя соответствует доэвтектоидной стали, причем количество перлита уменьшается при приближении к сердцевине.
Во время термообработки при нагреве в сердцевине детали образуется аустенит. Нагрев до температур, лишь немного превышающих Ас3 = 843 0С, вызывает перекристаллизацию сердцевины детали с образованием мелкого аустенитного зерна, что обеспечит мелкозернистость продуктов распада. При температуре 875 0С весь диффузионный слой переходит в аустенитное состояние. Вторая закалка обеспечивает мелкое зерно в сердцевине. Окончательной операцией термической обработки является низкий отпуск. После двойной закалки и низком отпуске сердцевина детали приобретает структуру бейнита. Из-за низкого содержания углерода будет обеспечена достаточно высокая ударная вязкость.
Влияние легирующих элементов:
Хром (Х) – препятствует росту зерна, резко увеличивает прокаливаемость, увеличивает количество остаточного аустен