2. Оформление работы

Выполненная курсовая работа состоит:

из пояснительной записки, содержащей характеристику детали, технические условия на ее изготовление, расчеты, графики и соответствующие пояснения, необходимые для обоснования всех элементов разрабатываемого технологического процесса (не более 25 с.), а также карты технологического процесса, в которые сводятся основные данные по термообработке детали.

3. Выбор марки стали для деталей машин

при выборе марки стали следует использовать справочники [6-8], однако в любом случае изготовленная из выбранной стали деталь должна быть прочной, надежной и долговечной.

Изнашивание – процесс постепенного изменения размеров, формы и состояния поверхности вследствие повреждения под воздействием внешнего трения.

Износ – результат изнашивания, определяемый количественным методом.

Износостойкость – способность материалов деталей машин и других трущихся изделий сопротивляться изнашиванию.

Твердость - способность материала оказывать сопротивление пластической деформации при проникновении в его поверхностный слой более твердого тела.

Упругость – свойство материала восстанавливать первоначальную форму после снятия нагрузки.

Прочность – сопротивление материала деформации и разрушению.

Жесткость – сопротивление упругой деформации. Для большинства машиностроительных сталей (за исключением пружин и других упругих элементов) остаточной деформацией 0,2% можно пренебречь, т. е. предел текучести 0,2% определяет верхний предел допустимого напряжения, и, следовательно, жесткость оценивается напряжениями, не вызывающими остаточную деформацию.

Хрупкость – свойство материала разрушаться без заметного поглощения механической энергии.

Ударная вязкость - свойство материала обратное хрупкости, способность сопротивляться ударным нагрузкам без разрушения и поглощать в заметных количествах механическую энергию в необратимой форме.

Надежность — это малая степень вероятности разрушения или других видов отказа детали. В процессе эксплуатации возможны кратковременные отклонения температуры, напряжений, скорости деформации от расчетных. Необходимо, чтобы деталь выдержала эти экстремальные условия.

Выносливость – свойство материала выдерживать не разрушаясь большое число повторно–переменных нагрузок.

Усталость – процесс постепенного накопления повреждений в металле под воздействием большого числа повторно–переменных нагрузок.

Ползучесть – способность материала медленно и непрерывно деформироваться при постоянном напряжении и повышенной температуре.

Долговечность — время, в течение которого деталь может сохранить работоспособность. Она характеризуется сопротивлением усталости, износом, коррозией, ползучестью и определяется временным показателем.

При выборе марки стали прежде всего необходимо выяснить какие нагрузки испытывает деталь. Если это напряжения растяжения или сжатия, которые более или менее равномерно распределены по сечению, то марка стали должна обеспечить сквозную прокаливаемость детали.

Поэтому с увеличением сечения детали должна соответствующим образом увеличиваться и степень легирования стали. В табл. 1 приводятся значения критического диаметра прокаливаемости D₉₅ (95% мартенсита) некоторых сталей в зависимости от степени легирования.

Таблица 1

Марка стали	Критический диаметр D95
	Закалка в воде	Закалка в масле
40	10	2
40Х	30	5
40ХН	50*	35
40ХНМ	100*	75

* эти стали обычно закаливаются в масле.

Например, для изготовления детали диаметром 30 мм можно рекомендовать сталь 40Х (или другую, имеющую ту же прокаливаемость при закалке в воде).

Если конфигурация детали сложная и охлаждение в воде приводит к сильному ее короблению, то вместо воды следует применить масло и заменить сталь 40Х на сталь 10ХН.

Если деталь испытывает изгибающие или крутящие нагрузки, то сердцевина детали испытывает значительно меньшие нагрузки и прокаливаемость не имеет столь важного значения. В этом случае можно выбрать ряд других конструкционных сталей с различным содержанием углерода, подвергаемых соответствующим термическим обработкам.

Качественные цементируемые углеродистые конструкционные стали (ГОСТ 1050—74) и стали 15Г, 20Г, 25Г (ГОСТ 4543–71) с содержанием углерода до 0,25%. Это стали марок 10, 15, 20. 25, 15Г и 25Г. С увеличением содержания углерода растет прочность сердцевины цементованных деталей с σ_т=250МПа (25 кгс/мм²) до σ_т=400 МПа (40 кгс/мм²).

Для деталей больших сечений следует использовать цементуемые легированные стали, особенно если они работают при больших напряжениях, ударных нагрузках или отрицательных температурах (ГОСТ 4543—71). В качестве других вариантов могут быть использованы стали, содержащие около 0,40%С с последующим азотированием; 0,50...0,60%С пониженной прокаливаемости с объемным нагревом и спрейерным охлаждением; 0,40...0,50%С с местным нагревом токами высокой частоты и спрейерным охлаждением (глубина закаленной зоны от 2 до 15 мм). Эти же стали можно упрочнять путем лазерного нагрева на глубину менее 1 мм и закалочного охлаждения путем быстрого отвода тепла холодной сердцевиной.

Изложенное выше относится к простым случаям — при изгибающих или растягивающих напряжениях.

В действительности при сложнонапряженном состоянии сердцевина детали может испытывать довольно значительные напряжении. В этом случае к металлу сердцевины предъявляются определенные требования по прочности (прокаливаемости).

При выборе стали для детали необходимо учитывать и экономическую сторону вопроса. Чем больше сталь содержит легирующих элементов, тем она дороже. Основное назначение легирующих элементов – увеличение прокаливаемости, т.е. получение высокого комплекса свойств в крупных сечениях, поэтому легированные стали надо применять для массивных деталей с обязательной термической обработкой.

К наиболее дефицитным элементам относятся никель, вольфрам, молибден и некоторые другие.

Оптовые цены некоторых марок сталей приведены в табл. 2 (прейскурант № 01—03).

Таблица 2

Марка стали	Цена за 1 кг (размер от 8 до 100 мм), р.	Марка стали	Цена за 1 кг (размер от 8 до 100 мм), р.
10, 15, 20... 85 (ГОСТ 1050–74)	27...28	ХВГ	59...61
15X, 20Х, 35Х, 45Х	27...37	Х12М	39...42
У7, У8, У9...У13	39...46	30Х2В8Ф	53...59
70X3, 80X3	58...75	Р18	250...256
70ХФ, 80ХФ, 90ХФ	58...65	Р10К5Ф5	455...460