1.5 Микро структура заданного сплава при температуре 18ºС и описание механических и технологических свойств.
Рисунок 4
На рис. 4 приведена микроструктура стали с массовым содержанием С 0,4%
(×500). Данный сплав с содержанием С 0,4% относится к доэвтектоидным сплавам. Доэвтектоидная сталь состоит из легированного перлита и избыточного легированного феррита. Для этой стали характерны такие технологические и механические свойства: Свариваемость - трудносвариваемая . Способы сварки РДС- необходим подогрев и последовательная термическая обработка. КТС - необходима последовательная термическая обработка. Обрабатываемость резанием – после закалки и отпуска при Н.В≤ 241. Флакеночувствительность- чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости - склонна. Данная сталь при температуре 18 ºС, обладает вязкостью = 92Дж / см.3, теплопроводность = 37Вт (м ºС), упругость = 215 ГПа. Такие свойства имеет сталь с содержанием углерода 0,4%.
2 Для детали винт выбрать материал и назначить вид термической обработки (химико-термической обработки).
2.1 Расшифровка выбранной марки стали и указание, к какой группе она относится.
Деталь – винт с маркировкой стали 40 ХФА. Эта конструкционная легированная сталь с содержанием углерода 0,4% , в ее состав входят легированные элементы: Х – хром ,Ф – ванадий. Так как не указана цифра после этих элементов, то их содержание в сплаве может достигать – Х-(0,8-1,1%), Ф- (0,1-0,18%). Так же в состав этой стали могут входить и другие химические элементы: Si (0.17%-0.37%), Mn (0,5%-0,8%), Р (0,025%),S (0.025%),Cu (0,3%), Ni (0,3%). Кроме того, в конце маркировки стоит буква А – это значит, что сталь является высококачественной. Значит деталь (винт) выполнена из конструкционной среднелегированной высококачественной стали.
2.2 Вид и режим термической обработки применяемой для детали с содержанием углерода 0,4%.
Для детали винт марки 40 ХФА более эффективным видом термической обработки является закалка и высокий отпуск.
Закалка основана на перекристаллизации при нагреве и предотвращении перехода аустенита в перлит путем быстрого охлаждения.
Температура нагрева стали при закалке та же, что и при полном отжиге : для доэвтектоидной стали на 30-50 ºС выше точки на линии PSK. При нагреве доэвтектоидной стали до температуры между точками на линиях GOS и PSK
( неполная закалка) в структуре быстро охлажденной стали, наряду с закалёнными участками, будет присутствовать нерастворённый при нагреве (в аустенит) феррит, резко снижающий твёрдость и прочность. Поэтому для даэвтектоидной стали обязательна полная закалка с нагревом выше точки на линии GOS.Закалку лучше выбрать простую – в одном охладителе. Чаще всего в качестве охладителя используют воду, но можно использовать и масло. Так как деталь небольших размеров, её после закалки погружают в охлаждающую жидкость и держат там до полного остывания.
Для смягчения действия закалки сталь отпускают, нагревая до температуры ниже линии PSK. При отпуске структура стали из мартенсита закалки переходит, в мартенсит отпуска, троостит отпуска, сорбит отпуска. Скорость охлаждения заготовок при закалке должна быть такой, чтобы получить заданную структуру. Критическая скорость закалки изменяется в широких пределах в зависимости от наличия легирующих компонентов в стали.
После простой закалки проводят обработку высоким отпуском. Отпуск смягчает действие закалки, снимает или уменьшает остаточные напряжения, повышает вязкость, уменьшает твёрдость, и хрупкость стали. Отпуск производится путём нагрева заготовок до температуры ниже критической; при этом в зависимости от температуры могут быть получены структуры мартенсита, троостита или сорбита отпуска. При высоком отпуске сталь получает наилучшее сочетание механических свойств: повышенные прочность, вязкость и пластичность; поэтому закалку на мартенсит с последующим высоким отпуском называют улучшением стали. Сталь марки 40ХФА, имеющая ГОСТ 82, будет иметь следующий диапазон температур: закалка(860- 880 ºС), отпуск(200- 230 ºС); ГОСТ 4543- 71 закалка(880 ºС), отпуск (650 ºС).
Так как деталь - винт не несет особо больших нагрузок и является легированной, что обеспечивает ей высокую коррозийную стойкость, то эта деталь не нуждается в химико-термической обработке.