№3 В результате термической обработки пружины должны получить высокую упругость

№3 В результате термической обработки пружины должны получить высокую упругость. Для их изготовления выбрете сталь. Укажите состав и определите группу стали по назначению. Назначьте режим термической обработки, приведите обоснование, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработке данной стали. Опишите структуру и свойства пружин после термической обработки.

Для их изготовления выбрана сталь 50ХГФА.

Сталь конструкционная рессорно-пружинная 50ХГФА служит для изготовления пружины особо ответственного назначения, рессоры легковых автомобилей.
Химический состав в %

Механические свойства при Т=20oС

Технологические свойства

Сталь 50ХГФА обладает высокой закаливаемостью, прокаливаемостью и хорошей прочностью. Применяется для изготовления крупных деталей, работающих при повышенных температурах (до 300°С), подвергающихся в процессе работы многократным переменам нагрузок и требующих длительного цикла работы.
Сталь 50ХФГА – среднелегированная высококачественная сталь; относится к группе рессорно-пружинных сталей общего назначения.
Рессорно-пружинные стали общего назначения должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям и пределом выносливости при достаточных пластичности и сопротивлении хрупкому разрушению; иметь повышенную релаксационную стойкость.
Для получения этих свойств стали должны содержать >0,5%С и быть подвергнуты закалке и среднему отпуску при 400—520°С.
Стали должны обладать хорошей закаливаемостью и прокаливаемостью. После закалки мартенситная структура должна быть по всему объему. Присутствие после закалки продуктов эвтектоидного или промежуточного превращения, феррита, перлита, а также остаточного аустенита ухудшает упругие свойства. Чем мельче зерно, тем выше сопротивление стали малым пластическим деформациям. Наличие обезуглероженного слоя на готовых пружинах резко снижает пределы упругости и выносливости.
Наиболее часто для изготовления пружин и рессор используют легированные стали, содержащие Si, Мn, Сr, V, W и Ni. Эти элементы обеспечивают необходимую прокаливаемость, измельчают зерно и повышают релаксационную стойкость сталей. Путем легирования можно повысить температуру отпуска (выше интервала развития необратимой отпускной хрупкости), что позволяет наряду с высоким сопротивлением малым пластическим деформациям получить хорошие пластичность и вязкость.
Легирование сталей Сr, Mn, W, Ni увеличивает их прокаливаемость и уменьшает склонность к обезуглероживанию, графитизации и росту зерна при нагреве. Никель повышает сопротивление хрупкому разрушению стали, увеличивая пластичность и вязкость, уменьшая чувствительность к концентраторам напряжений и понижает температуру порога хладноломкости. При содержании в стали 1,0 % Ni порог хладноломкости снижается на 60—80 °С.
Для клапанных пружин рекомендуется сталь 50ХФА, не склонная к перегреву и обезуглероживанию. Однако эта сталь имеет малую прокаливаемость и может применяться только для пружин с сечением проволоки, равным или менее 5—6 мм. Для увеличения прокаливаемости сталь легируют марганцем (50ХГФА), который снижает ударную вязкость. Оптимальная твердость рессор для получения максимального предела выносливости HRC 42—48; при более высокой твердости предел выносливости снижается. Предел выносливости стали, а следовательно, и долговечность рессор и пружин резко снижаются при наличии на поверхности различных дефектов (забоин, рисок, царапин и т. д.), играющих роль концентраторов напряжений.
Назначим режим термической обработки для пружин из данной стали.
Пружины закаливаются от температуры 8500С, т.е. подвергаются неполной закалке. Пружины малого сечения, испытывающие невысокие напряжения закаливают в масле. В случае больших сечений (d = 6-8 мм) закалку проводят в воде. Далее сталь подвергают среднетемпературному отпуску при 410°С. Такой отпуск обеспечивает высокие пределы упругости и выносливости и релаксационную стойкость. Структура стали после среднего отпуска — легированный троостит отпуска или троостомартенсит; твердость стали НRC 40—50. Температуру от пуска надо выбирать таким образом, чтобы не вызвать необратимой отпускной хрупкости.
Охлаждение после отпуска следует проводить в воде, что способствует образованию на поверхности сжимающих остаточных напряжений, которые увеличивают предел выносливости пружин.
В результате термической обработки сталь приобретает следующие свойства σВ=1110МПа; σ0,2=1275МПа; δ=8%; ψ=35%.

merch 4.6

Закончила ВУЗ по специальности маркетинг с красным дипломом, работаю мерчендайзером сети товаров повседневного спроса. В свободное время занимаюсь написанием учебных работ.

Нанять автора