выполнено на сервисе Автор24

Студенческая работа на тему:

Поршневые пальцы диаметром 30 мм и длиной 50 мм должны иметь по условиям работы вязкую сердцевину и твердую поверхность

Контрольная работа Материаловедение

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:

Выполнить контрольную по материаловедению за 2 дня в двух вариантах. Пишите сразу сколько будет стоить контрольная.

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 author24.ru) 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