Создан заказ №766756
26 октября 2015
Поршневые пальцы диаметром 30 мм и длиной 50 мм должны иметь по условиям работы вязкую сердцевину и твердую поверхность
Как заказчик описал требования к работе:
Срочно решить контрольную работу по материаловедению из 6 задач в двух вариантах. Все решения нужно подробно расписать.
Фрагмент выполненной работы:
Поршневые пальцы диаметром 30 мм и длиной 50 мм должны иметь по условиям работы вязкую сердцевину и твердую поверхность; хорошо сопротивляющуюся износу (НRС 58...62). Укажите режим обработки, обеспечивающий получение требуемых свойств, если пальцы изготавливают массовыми партиями из сталей 20 и 45. Приведите химический состав сталей 20 и 45 и сравните продолжительность выдержки изделий из стали 20 при цементации и из стали 45 при других способах обработки для получения поверхностного твердого слоя толщиной 0,8..1,0 мм. (работа была выполнена специалистами Автор 24) Укажите цикл всех операций термической обработки поршневых пальцев из этих сталей и механические свойства в сердцевине изделия из сталей 20 и 45.
Решение:
Сталь 20 и сталь 45 – это углеродистые конструкционные стали, содержащие 0,2%С и 0,45%С соответственно. Химический состав и критические точки сталей приведены в таблице 2.2 и 2.3.
Таблица 2.2 – Химический состав стали 20
Содержание элементов, %
C Si
Mn S P Cr
Ni
As N Cu
0,17-0,24 0,17-0,37 0,35-0,65 ≤0,04 ≤0,035 ≤0,25 ≤0,30 ≤0,08 ≤0,008 ≤0,30
Таблица 2.3 – Химический состав стали 45
C Si
Mn
Ni
S P Cr
Cu
As
0.42 - 0.5 0.17 - 0.37 0.5 - 0.8 до 0.3 до 0.04 до 0.035 до 0.25 до 0.3 до 0.08
Пальцы из стали 20
Сталь 20 является низкоуглеродистой цементуемой сталью. Если на поверхности пальцев требуется твердость 58-62 HRC, её может обеспечить химико-термическая обработка – газовая цементация. Этот вид химико-термической обработки обеспечивает такое содержание углерода в поверхностном слое, при котором твердость поверхности после соответствующей обработки достигает значения до 62 HRC. При этом процесс газовой цементации происходит быстрее и проще, чем процесс цементации в твердом или жидком карбюризаторах. В качестве науглероживающей среды при газовой цементации применяется природный газ, разбавленный эндогазом до концентрации 3-5% СН4 в газе. Цементация проходит в среднем при температурах 900-9500С, к недостаткам можно отнести довольно большую длительность процесса.
После цементации нужно провести закалку и низкий отпуск. Закалку можно проводить с отдельного нагрева или с цементационного нагрева, если зерно имеет небольшой размер при температурах цементации. Сталь 20 не является наследственно мелкозернистой, поэтому закалка не может проводиться с цементационного нагрева. После закалки проводится низкий отпуск при температурах 160-1800С.
Рекомендуемым интервалом температуры цементации является 900-925оС. Время нагрева пальцев при цементации определяется по формуле А.П. Гуляева:
τн = 0,1*К1*К2*К3*D1
где К1 – коэффициент, учитывающий форму изделия (К1=2*1,5, поскольку толщина пальца не превышает его диаметр более, чем в 3 раза) ;
К2 - коэффициент, учитывающий среду нагрева (К2=2, поскольку цементация проходит в газовой среде);
К3 - коэффициент, учитывающий способ укладки изделий (пусть К3=1,4, поскольку детали в печи расположены между собой на расстоянии ½ толщины изделия);
D1 – наименьший размер максимального сечения (D1=95 мм);
Тогда, для пальцев диаметром 30 мм и 50 мм соответственно:
Для Ø30 мм для Ø 50 мм
τн = 0,1*2*1,5*2*1,4*30= 25,2 мин τн = 0,1*2*1,5*2*1,4*50= 42 мин
Газовая цементация шестерни проводится в присутствии смеси природного газа с эндогазом при температуре 900-9250С [7]. При этом скорость насыщения составляет выбираем из таблицы 2.4.
Таблица 2.4 – Скорость насыщения при цементации в зависимости от температуры и глубины слоя
1524001905000
Значит, для получения требуемого слоя 0,8-1,0 мм при температуре цементации 900-9250С скорость цементации составляет 0,3-0,4 мм/час.
Таким образом, для получения требуемой толщины цементованного слоя 0,8-1,0 мм понадобится время:
τнас = 0,9 мм/ 0,35 мм/час = 2,57 часа = 154 мин
Охлаждение после цементации осуществляется на воздухе.
После цементации проводится закалка изделия, так как на поверхности сталь после цементации является заэвтектоидной, то для такой стали характерна закалка с температур: tн = т.Ас1 + 50-700С.
Температура критических точек стали 20 указана в таблице 2.5.
Таблица 2.5 – Критические точки стали 20
Критические точки, 0С
Аc1 Ac3 Ar1 Ar3
735 850 680 835
Тогда температура нагрева под закалку стали 20 tн = 735+ 50-70 = 790-8100С.
Время нагрева изделия под закалку определяется так же, как и при цементации и составляет:
Для Ø30 мм для Ø 50 мм
τн = 0,1*2*1,5*2*1,4*30= 25,2 мин τн = 0,1*2*1,5*2*1,4*50= 42 мин
Время выдержки при закалке определяется соотношением: τвыд = 0,2 * τн
Для Ø30 мм для Ø 50 мм
τв = 0,2*25,2= 5 мин τв= 0,2*42= 8,4 мин
В данном случае низкий отпуск проводится при температуре 160-1800С. с целью снятия внутренних напряжений в закаленном слое. При этом длительность отпуска определяется по формуле:
τотп = 120 + δ* τуд
где δ – толщина пальца, мм;
τуд – удельное время нагрева, определяется из соотношения:
τуд = 1 мин/мм сечения изделия
Таким образом,
Для Ø30 мм для Ø 50 мм
τотп = 120 + 30*1=150 мин τотп = 120 + 50*1=170 мин
Охлаждение после отпуска производится на воздухе.
Таким образом, общее время химико-термической обработки пальцев из стали 20 составляет:
Для Ø30 мм Для Ø 50 мм
τ = 25,2+154+25,2+5+150=359,4 мин τ = 42+154+42+8,4+170=416,4 мин
Это время следует увеличить на 20% для того, чтобы учесть промежуточные операции (загрузка и выгрузка печи, время на закалку в водном баке и т.д.).
Процесс цементации изменяет структуру стали в поверхностном слое...Посмотреть предложения по расчету стоимости
Заказчик
заплатил
заплатил
200 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик принял работу без использования гарантии
27 октября 2015
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
Поршневые пальцы диаметром 30 мм и длиной 50 мм должны иметь по условиям работы вязкую сердцевину и твердую поверхность.docx
2021-05-22 06:37
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
4.3
Положительно
Большое спасибо Автору!!! Работа выполнена раньше срока, все очень подробно, грамотно. Принята преподавателем с оценкой "Отлично". Рекомендую!!!
Хочешь такую же работу?
300 ₽
