Контрольная работа по "Материаловедению"

Задание: «Выберите материал и режим упрочнения для изготовления шестерен коробки передач легкового автомобиля, если толщина зуба 6 мм. Твердость в поверхностном слое глубиной 1,5 мм должна быть не ниже 60 HRC. Изгибающее усилие в зубе может доходить до 500 МПа.»

Для изготовления шестерней с требованиями к твёрдости, коррозионно- и износостойкости, может использоваться сталь 20Х. Данная сталь предназначена для деталей, от которых требуется повышенная твёрдость и износостойкость. Используется в промышленности при создании валов, осей, штоков, оправок, реек, болтов, втулок, шестерней и других деталей.

В состав стали входят (в %):

Для изготовления шестерен коробки передач легкового автомобиля из стали 20Х, можно использовать заготовки в виде поковки. Заготовка должна быть достаточно толстой, чтобы можно было вырезать зубья шестерен из ее поверхности. Технологический процесс упрочнения состоит из цементирования, закалки и низкого отпуска.

Для повышения твердости внешнего слоя детали мы проводим цементацию прим температуре 950 ˚С со скоростью 0,3 мм/ч и выдержкой в 5 часов. При цементации поверхностный слой обогащается углеродом и образуется хрупкий, но твёрдый цементит.

Для повышения прочности проводим закалку с последующим низким отпуском. Закалка проводится при температуре 860-890 ˚С с охлаждением в масле. При нагреве до температуры закалки при переходе через линию Ас1 перлит превращается в аустенит, а при дальнейшем нагреве феррит постепенно переходит в аустенит, завершая превращение выше Ас3. При охлаждении со скоростью выше критической углерод не успевает покинуть кристаллическую решетку, т.к. при понижении температуры растворимость углерода и легирующих элементов в кристаллической решетке аустенита снижается, получается деформированная, тетрагональная решетка. Структура поверхности после охлаждения – мартенсит, сердцевины – мартенсит. Время закалки можно посчитать по формуле:

τн = 0,1 × D × К1 × К2 × К3;

Тогда наше время будет равно: τн = 0,1 × 6  × 0,5 × 4 × 1 = 1,2 мин.

После закалки проводится низкий отпуск при температуре 200˚С, охлаждение на воздухе. При отпуске углерод

Твердость поверхности 63 HRC.

Механические свойства в сердцевине готового изделия: = 1000 МПа; = 1450МПа;  = 1800Мпа;  = 1200Мпа; KCV = 0,3кДж/м2 [2].[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4]