Практические занятия и примеры выполнения

Ниже приведены некоторые примерные задания и последовательность их выполнения.

Пример 1. На деталь машины с поперечным сечением размером 30 мм действуют равномерно распределенные по сечению напряжения растяжения. Предел текучести материала не ниже 700 МПа и ударная вязкость не менее 0,5 МДж/м². Требуется выполнить проектирование технологии упрочняющей термической обработки заданной детали машины.

Решение. Из технических условий задания следует, что необходимо объемное упрочнение по всему сечению детали. Используем группу улучшаемых конструкционных сталей, у которых прокаливаемость при закалке не менее 30 мм. Это разновидность улучшаемых сталей для средненагруженных деталей машин (прокаливаемость в сечениях 20…50 мм). Предварительно выбираем более дешевые хромистые стали. Далее назначаем конкретную марку улучшаемой хромистой стали. В качестве такой стали можно выбрать сталь 40Х. (табл. 17). Эта сталь предназначена для деталей с поперечным размером 25…35 мм, имеет критический диаметр с охлаждением в минеральном масле до 35 мм. При этом в центре детали формируется микроструктура из 90 % мартенсита и 10 % троостита.

Упрочнение детали обеспечивается проведением полной закалки и высокотемпературного отпуска. Это позволяет у стали 40Х получить предел текучести 800 МПа. Использование более дешевых углеродистых сталей недопустимо, так как они имеют недостаточную прокаливаемость по сечению при закалке и низкий предел текучести. Затем проверяем по справочным данным для стали 40Х обеспечение s_0,2<700 МПа и КСU = 0,5 МДж/м². Можно использовать данные рис. 1 или одного из справочников по сталям. Из графика следует, что сталь 40Х удовлетворяет техническим требованиям задания.

Для упрочнения детали принята термическая обработка, состоящая из полной закалки и высокотемпературного отпуска. Назначим режимы проведения термической обработки.

Режим полной закалки: температура нагрева

t _н = t _Ас3 + (30…50)⁰ = 782 +(30…50)⁰ = 812…832 ⁰С.

Время нагрева и выдержки по табл. 28 (охлаждающая среда – минеральное масло) для размера сечения 30 мм составляет при нагреве в электрических печах по нормативу 1,0 мин/мм: 1 мин/мм´30 мм = 30 мин.