Кафедра металловедения и термической обработки металлов Домашнее задание Вариант №7

Кулачки должны иметь минимальную деформацию и высокую износоустойчивость (твердость поверхностного слоя HV750-1000). Для их изготовления выбрана сталь 40ХМФА:

а) расшифруйте состав стали и определите, к какой группе относится данная сталь по назначению;

б) назначьте режим термической и химико-термической обработки, приведите подробное его обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах обработки данной стали;

в) опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки.

Кулачковый механизм – кинематическая пара, применяемая для преобразования вращения в заданный вид движения или изменение положения перемещаемых деталей. Представляет собой комбинацию асимметричных дисков или цилиндров. Используется в различных механизмах, станках и устройствах автоматики (например, для открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов автомобильного двигателя, для управления механикой типографского линотипа, для обеспечения движений иглы швейной машины).

Типичный кулачок – некруглый диск, например яйцевидной формы. При вращении кулачка толкатель движется вперед-назад (или вверх-вниз, в зависимости от плоскости, в которой осуществляются его перемещения), поскольку расстояние от центра кулачка до точки его контакта с роликом толкателя периодически уменьшается или увеличивается.

Таким образом, вращательное движение кулачка преобразуется в возвратно-поступательное или колебательное движение толкателя и, следовательно, связанных с ним деталей.

В процессе эксплуатации кулачок испытывает сильные вибрации, удары и трение. Так как кулачок работает в сложных условиях переменных нагрузок, его надежность снижается вследствие изнашиваемости, усталостного разрушения, старения, изменения размеров и форм сопряжений, ухудшения прочности и упругих свойств материалов деталей.

Сталь 40ХМФА

Учитывая то, что кулачок должен иметь высокую твердость и износостойкость, для его производства используем сталь 40ХМФА. Она относится к хроммолибденванадиевым сталям.

Химический состав стали 40ХМФА в %

С	Si	Mn	S	P	Cr	Mo	V
0.37-0.44	0.17-0.37	0.4-0.7	До 0,025	До 0,025	0,8-1,1	0,2-0,3	0.1-0.18

Буква А в конце стали обозначает, что она высококачественная. Это характеризует низкое содержание вредных примесей фосфора и серы.

Растворяясь в феррите, фосфор резко повышает температуру перехода в хрупкое состояние или иначе – вызывает хладноломкость стали.

Сера нерастворима в железе и любое ее количество образует с железом сернистое соединение – сульфид железа FeS, который входит в состав сернистой эвтектики (Fe+FeS). Она легкоплавкая, хрупкая и расположена по границам зерен. Это делает сталь хрупкой при 800^оС и выше, т.е. в районе температур красного каления. Явление это носит название красноломкости. Вследствие красноломкости сталь с повышением содержания серы не поддается горячей обработке давлением.