К деталям

Упрочняющей обработки в соответствие с требованиями

Выбор оптимального состава материала и режимов

Какай выбрать материал для изготовления детали, как ее изготовить и упрочнить – зависит, прежде всего, от условий работы детали, величины и характера, нагружения при эксплуатации, ее размеров, массы и формы.

В справочной литературе приведены многосторонние сведения о сталях: марки, состав, механические и технологические свойстве, режимы термообработки и получаемые после нее свойства, примерные области применения.

Мнение, что справочник дает ответы на все вопросы, связанные с правильным выбором материала, ошибочно.

Есть большое количество сталей, рекомендуемых для одних и тех же целей и имеющих близкие свойства, установленные стандартными испытаниями. Однако в конкретных условиях работы каждая сталь проявляет себя по-разному, обнаруживая различную конструкционную прочность, и поэтому должна рассматриваться возможность применения нескольких марок стали.

Единого правила выбора оптимального состава материала для различных деталей нет, но всегда необходимо максимальное выполнение требований, предъявляемых к детали, способу ее производства и упрочнения, а именно:

1) эксплуатационное требование – материал должен обеспечить заданную (расчетную) конструкционную прочность (прочность с учетом конструкционных, металлургических, технологических и эксплуатационных факторов, определяющих надежность, долговечность и экономичность конструкции);

2) технологическое требование – трудоемкость изготовления (резанием и давлением) детали должна быть минимальной;

3) экономическое требование – все затраты (стоимость стали, изготовления и упрочнения детали) должны быть минимальны, а эксплуатационная стойкость детали в машине максимальна, т.е. нужно выбирать недорогие углеродистые и низколегированные стали. А дорогие с никелем, молибденом, ванадием, вольфрамом применять, если дешевые не обеспечивают заданных требований.

Поскольку требования к материалу деталей противоречивы (более прочные стали менее технологичны, труднее обрабатываются резанием, холодной объемной штамповкой, хуже свариваются), то выбор стали обычно компромиссен: при массовом производстве стремятся к упрощению технологии и снижению трудоемкости изготовления, в специальных отраслях машиностроения (когда более важна прочность) выбор материала и технологии изготовления и упрочнения диктует только необходимость обеспечить максимальные эксплуатационные свойства.

Обычно рассматривают возможность применения нескольких марок сталей и способов упрочнения, что позволяет выбрать рациональный вариант, обеспечивающий высокие эксплуатационные свойства детали и хорошую технологичность при наименьших затратах. Но самое важное условие правильного выбора материала – обеспечение необходимого комплекса механических свойств и распределение их по сечению детали, исходя из условий ее эксплуатации. При этом необходимо руководствоваться следующими положениями:

1) механические свойства стали (НВ, σ_в, σ_т, δ, ψ, а_н) зависят от ее химического состава и структуры, которую можно существенно улучшить термообработкой;

2) легирование повышает σ_в и σ_т, но, упрочняя металл, способствует ее хрупкому разрушению (кроме никеля и молибдена), поэтому степень легированности выбираемой стали определяется нужной глубиной прокаливаемости: сквозная прокаливаемость необходима деталям, работающим на растяжение (шатуны, болты) и с высокими упругими свойствами (рессоры, пружины, торционные валы), но не нужна работающим на изгиб и кручение, т.к. напряжения в середине их сечения равны нулю;

3) легирование цементуемых сталей должно обеспечивать торможение роста зерна аустенита при нагреве и требуемую прокаливаемость поверхностного слоя и сердцевины, т. к. работоспособность цементованных деталей зависит от свойств и поверхности, и сердцевины;

4) легированные стали применяют только термообработанными, кроме некоторых строительных, легированных небольшим количеством дешевых элементов (марганец и кремний).

Дата добавления: 2014-11-29