Контрольная работа по "Материаловедению"

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 2

Группа ПЗ-257, Разинков Е.В.

Вариант №46.

Впускной клапан механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания изготовлен из стали 38ХС.

1. Провести анализ условий работы детали или инструмента. Исходя из этого сформулировать требования, предъявляемые к материалу:

Клапаны подвергаются воздействию высоких динамических нагрузок и температур. Температура головки впускного клапана при самых напряженных режимах работы достигает 300...420°С.

Следует, что от материала клапана требуется сохранения формы, упругости детали и его прочности при воздействие высоких физико-динамических нагрузок и высоких температур.

2. Дать характеристику предложенной стали: химический состав по ГОСТу, критические точки, цель введения легирующих элементов и др.

Химический состав стального сплава 38ХС подразумевает наличие углерода с массовой долей – от общего веса заготовок – порядка 0,38%. Кремний содержится в данном металле в количестве 1,2%, хром – 1,35%.  Кроме этих двух примесей, медь представлена в сплаве 38ХС в количестве, не превышающем, чем 3 промилле, марганец – 3… 6, никель – до 3 промилле. Фосфор и сера по отдельности – не более 0,35 промилле, что, кстати, считается немалой дозой, достаточной для ломкости под околопредельными нагрузками.

Критические температуры расположились следующим образом:

Легирующие элементы вводятся в сталь для улучшения его свойств, увеличение прочности упругости, жаростойкости. Углерод (С) повышает твердость, прочность и упругость стали, но снижает его пластичность. Кремний (Si) увеличивает прочность, упругость, электросопротивление, жаростойкость и твердость стали. Хром (Cr) повышает твердость, прочность, ударную вязкость, коррозионную стойкость, электросопротивление стали, одновременно уменьшая её коэффициент линейного расширения и пластичность. Марганец (Mn) повышает твердость, износоустойчивость, ударную прочность и прокаливаемость стали. Никель (Ni) увеличивает пластичность, вязкость, коррозионную стойкость и ударную прочность стали.

3. Назначить и обосновать режимы термической обработки изделия для получения требуемых по условиям работы свойств (температуру аустенитизации, охлаждающую среду, температуру отпуска и т.д.).

Режим термической обработки стали марки 38ХС температура закалки 900° С, отпуска 630° С, среда охлаждения — масло.

4. Описать микроструктуру и привести механические свойства стали после окончательной термической обработки.

Доэвтектоидные стали имеют структуру феррита и перлита (рис. а). Количество феррита и перлита в структуре определяется содержанием углерода в стали и концентрацией углерода в эвтектоиде.

[pic 2]        [pic 3]

а                                       б

Схемы микроструктуры легированной стали доэвтектоидного класса марки 38ХС после полного отжига до 900º С (а, тонкопластинчатый перлит и феррит) и после нормализации от 630º С (б, сорбит и феррит).