Курсовая работа (т): Термическая обработка зубчатого колёса

Рисунок 2 - Шиферный излом

Флокенами называются мельчайшие внутренние надрывы в металле - трещины, легко выявляющиеся при травлении макрошлифов, но особенно характерно обнаруживаемые на изломах в виде блестящих (белых) круглой или овальной формы пятен представляющих поверхность («стенку») трещин. Флокены являются недопустимым пороком качественной стали. Флокены сравнительно редко встречаются в литой стали. Гораздо чаще присутствие их обнаруживается в стали после ее горячей обработки и особенно в тех случаях, когда охлаждение кованых или катаных заготовок после их горячей обработки производится относительно быстро (например, на воздухе). Чаще всего флокены наблюдаются в стали, выплавленной в основных мартеновских или электрических печах. Кислая мартеновская сталь, как правило, менее часто поражается флокенами. Флокены наблюдаются преимущественно в Сг, Сг-Ni, Сг-Ni-Мо, Si-Мn, Si-Сг, Si-Мn-Сг марках конструкционной стали. Обычные углеродистые стали почти не страдают этим пороком, равно как и высоколегированные аустенитного, ферритного и карбидного классов. Изучению природы образования флокенов в стали посвящено большое количество исследовательских работ, приведших к созданию различных теорий их происхождения. В настоящее время наибольшим признанием пользуется теория, согласно которой флокены вызываются растворенным в жидкой стали водородом. Эти пятна иногда имеют хлопьевидную форму, откуда дефект и получил название «флокены» - хлопья. С понижением температуры растворимость водорода в стали резко уменьшается, и последний, выделяясь из металла, переходит в молекулярное состояние (в форму газа). Скапливаясь в порах стали, в частности, в стыках зерен, молекулярный водород развивает большие давления, что, в конечном счете, и приводит к образованию внутренних надрывов - трещин. Например, при содержании водорода в стали 0,002% внутреннее давление водорода при температуре 500° уже достигает 1000 кг/см. Однако особенно неблагоприятной в отношении образования флокенов является температурная зона ниже 250°, когда сталь оказывается мало пластичной, и разряжение возникающего внутреннего давления за счет пластической деформации становится уже невозможным. Поэтому температурный интервал ниже 250° считают наиболее опасным с точки зрения возникновения флокенов.

Принятие мер, устраняющих возможность попадания в печь при выплавке стали водорода (нельзя, в частности, допускать загрузку в печь влажных материалов), исключает появление флокенов. Весьма эффективным средством борьбы с флокенами является проведение чрезвычайно медленного охлаждения стали или применение длительной выдержки в известном интервале температур, после горячей обработки давлением. В ходе такого охлаждения или выдержки выделяющийся из раствора водород успевает продиффундировать к поверхности и удалиться из стали[5].

Рисунок 3 - Флокены в продольном (а) и поперечном (б) разрезе

6. Оценка показателей выбранного материала

Окончательный выбор материала осуществлен с учетом основного технического требования.

Стали 20ХН3А и 30ХГТ имеют высокий запас прочности, который является нецелесообразным. Данные виды легированных сталей пригодны для крупногабаритных изделий. Сплавы 45Х и 50 подходят по техническим требованиям, так же с некоторым запасом, но не с таким существенным, как у 20ХН3А и 30ХГТ. Однако, легированная сталь сильнее подвержена дефектам, чем качественная конструкционная сталь. Кроме того, по данным прайс - листов таких предприятий, как ОАО «Новосибирский металлургический завод» и ОАО «Первоуральский новотрубный завод» цена за тонну проката стали 50 равна 40 000 рублей, а стали 45Х - 105 000 рублей[6].

Таким образом, можно сделать вывод, что наиболее предпочтительное использование стали 50.

Заключение

Выбор сплава осуществлялся исходя из условия задания, подбором трех возможных материалов (50, 45Х, 20ХН3А, 30ХГТ), подходящим по технологическим, техническим, эксплуатационным и экономическим требованиям. С учетом всех этих требований была выбрана для зубчатого колеса сталь 50.

Список литературы

1 http://vtk34.narod.ru/detalimashin_lek/book/book6.htm

Марочник сталей и сплавов / В.Г. Сорокин, А.В. Волосникова, С.А. Вяткин и др.: под общ. ред. В.Г. Сорокина. - М: Машиностроение, 1989. - 640 с.

Журавлев В.Н. Машиностроительные стали. Справочник. Изд. 3 - е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1981. - 391с., ил.

Фридман Б. Строение и анализ изломов металла / Б. Фридман, Т.А. Гордеева - М.: Книга по требованию, 2012. 175с.

Поволоцкий Д.Я. Водород и флокены в стали / Д.Я. Поволоцкий, А.Н. Морозов - М.: Металлургиздат. Государственное Научно - Техн. Изд. Литературы по Черной Металлургии, 1959. - 182 с.

6 <http://metallicheckiy-portal.ru/prices>