Задача №1:
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для изготовления валов диаметром 50 мм редуктора. По расчету сталь должна иметь предел прочности:
а) не ниже 600 МПа, ударную вязкость не ниже 0,7 МДж/м2
б) не ниже 800 МПа, ударную вязкость не ниже 0,8 МДж/м2
в) не ниже 900 МПа, ударную вязкость не ниже 0,8 МДж/м2
Задача №2:
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для вала двигателя. Вал должен иметь предел прочности при растяжении не ниже 700 МПа, ударную вязкость не ниже 0,7 МДж/м2 . Диаметр вала:
а) 35 мм; б) 50 мм; в) 120 мм.
Задача №3:
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для вала диаметром 60 мм двигателя. Предел текучести стали должен быть:
а) не ниже 600 МПа, ударную вязкость не ниже 0,7 МДж/м2
б) не ниже 800 МПа, ударную вязкость не ниже 0,8 МДж/м2
Задача №4:
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для шатунов с поперечным сечением стержня 40 мм двигателя внутреннего сгорания. Сталь должна иметь предел прочности при растяжении:
а) не ниже 600 МПа, ударную вязкость не ниже 0,7 МДж/м2
б) не ниже 750 МПа, ударную вязкость не ниже 0,8 МДж/м2
в) не ниже 900 МПа, ударную вязкость не ниже 0,9 МДж/м2
Задача №5:
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для изготовления коленчатых валов с диаметром шейки 60 мм двигателя. Предел текучести стали должен быть:
а) не ниже 600 МПа, ударную вязкость не ниже 0,7 МДж/м2
б) не ниже 750 МПа, ударную вязкость не ниже 0,8 МДж/м2
в) не ниже 850 МПа, ударную вязкость не ниже 0,9 МДж/м2
Задача №6:
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для вала тя-
желонагруженного прицепа. Вал должен иметь предел прочности не ниже 700 МПа, ударную вязкость не ниже 0,8 МДж/м2 .
Диаметр вала: а) 40 мм; б) 75 мм; в) 150 мм.
Задача №7:
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для зубчатых колес редуктора диаметром 50 мм. Твердость поверхности зубьев должна быть не ниже HRC 58 … 60, толщина поверхностного твердого слоя 0,7 … 0,9 мм.
Предел текучести в сердцевине должен быть:
а) не ниже 500 МПа;
б) не ниже 600 МПа;
в) не ниже 800 МПа.
Задача №8:
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для стаканов цилиндров мощных дизельных двигателей, которые должны обладать повышенной износостойкостью поверхностного слоя (HV 1000 … 1050); толщина поверхностного твердого слоя 0,30 … 0,35 мм; предел текучести в сердцевине должен быть не ниже 750 МПа.
Пример выполнения работы
Задание № 1:
На вал машины диаметром 40 мм действуют напряжения кручения и изгиба. Предел текучести материала в середине детали должен быть s0,2 ³ 800 МПа.
Требуется:
1. Обосновать выбор упрочняющей термической обработки детали.
2. Обосновать выбор группы и марки стали.
3. Обосновать условия и режим термообработки.
4. Выбрать нагревательное устройство.
5. Составить технологическую маршрутную карту обработки детали.
Решение:
Исходя из условий задачи видно, что на деталь действуют напряжения изгиба и кручения, т.е. деталь находится в сложнонапряженном состоянии. Принимаем объемное упрочнение и назначаем термическую обработку, состоящую из полной закалки и высокого отпуска.
Используем группу улучшаемых конструкционных сталей, у которых прокаливаемость при закалке не менее 40 мм. Исходя из заданных численных значений предела текучести s0,2 ³ 800 МПа, принимаем группу стали для высоконагруженных деталей машин. Предварительно выбираем хромоникелевую сталь марки 40ХН. Проверка по справочным данным показала, что использование стали 40ХН при d = 40 мм обеспечивает s0,2 ³ 800 МПа. После проведенного анализа назначаем окончательно марку стали 40ХН и операции упрочняющей термической обработки, включающие полную закалку и высокий отпуск.
Назначаем режимы термической обработки.
Режим закалки:
Температура нагрева:
tнагр = tАс3 +(30…50) = 820 + (30…50) =850…870 0С;
время нагрева и выдержки для размера сечения 40 мм составляет при норме 1 мин./мм:
1 мин./мм ´ 40 мм = 40 мин;
Охлаждающая среда – минеральное масло.
Режим отпуска:
По справочным материалам для стали 40ХН с целью обеспечения s0,2 ³ 800 МПа назначаем температуру отпуска 550 0С. В качестве нагревательных устройств принимаем:
Закалка: камерная печь серии СНО с электрическим нагревом и воздушной атмосферой типа СНО-4.8.2,5/10, tmax=1000 0С.
Отпуск: шахтная печь серии ПН с электронагревом и воздушной атмосферой типа ПН-32, tmax=650 0С.
4.3 Контрольные вопросы:
1) Что такое мартенсит?
2) Что такое аустенит?
3) Что такое феррит?
4) Что такое сорбит?
5) Что такое троостит?
6) Что такое перлит?
7) Охарактеризуйте точки А1, А2, А3, Аст, АС1, АС3?
8) Что такое закалка? Ее виды.
9) Что такое отпуск? Его виды.
Практическое занятие №5 «Выбор марки стали для изготовления детали» (МЕ-8 Конструкционные стали)
Задания к практическому занятию