Разработка технологического процесса термической обработки стальной детали

Нагрев под закалку в большинстве случаев делается с максимально возможной скоростью, например помещение деталей в разогретую печь. Легированные стали нагревают до температуры Ас3 + (50…100). Выдержка необходима для завершения фазовых превращений. Последующее охлаждение осуществляют со скоростью выше критической.Закалка производится в масле для уменьшения термических напряжений в детали. Для большей охлаждающей способности масло можно подогревать. Закалка в масло имеет преимущество перед закалкой в воду, так как уменьшается коробление и уменьшается вероятность появления закалочных трещин.При закалке на мартенсит необходимо учитывать, что эта структура имеет большой удельный объём и её образование сопровождается как заметным увеличением объёма закаливаемого изделия, так и резким увеличением внутренних напряжений, которые в свою очередь приводят к деформации или даже к образованию трещин. Всё это в сочетании с повышенной хрупкостью мартенсита требует проведения дополнительной термической обработки закалённых деталей – операции отпуска.[5],[7] Структура стали после закалки мартенсит + незначительное количество остаточного аустенита.Отпуск – нагрев закаленной стали в интервал температур, лежащих ниже точки А1. В данном случае проводится отпуск при температуре 500-550.(источник - спутник термиста автор И.С.Каменичный-стр.78;ГОСТ 1577-93.)В конечном итоге получается структура тростит (на границе с сорбитом) Получается высокий комплекс свойств, необходимый для конструкционных сталей. Такая сталь хорошо сопротивляется динамическим нагрузкам. Также такой отпуск хорошо уменьшает внутренние напряжения. Для предотвращения отпускной хрупкости после отпуска проводят охлаждение в масле.[7],[8]Режимы термообработкиЗакалкаОтпускТ-ра,0СОхлаждениеТ-ра,0СОхлаждение795Масло индустриальное500-550Масло1.6.3 Механические свойства стали после термообработки [6]Таблица 6-Механические свойства стали после термообработки Механические свойства стали 65ГГОСТСостояние поставки, режим термообработкиСечение, ммσ0,2 (МПа)σв(МПа)δ5 (%)ψ %НRC, не болееГОСТ 1577-93  Листы нормализованные и горячекатаныеЗакалка 800-820 °С, масло. Отпуск 340-380 °С, воздухЗакалка 790-820 °С, масло. Отпуск 550-580 °С802060-1220 6907301470 8801258-1030-44-4930-351.7 Оборудование и материалыОборудование:Настольный сверлильный станок ЛС25,Для обрезки используем Лазерный станок для резки металла MCLaser 1325V metal,электропечь камерная модели СНО-6.8.6/12,печь отпускная марки PP540/85,машина моечная тупиковая, печь отпускная марки PP540/85,Твердомере типа ТК-2М «Роквелл.Материалы:Масло индустриальное марки И-20А,тара цеховая, поддон, щетка, кузнечные клещи, ветошь.паспортные данные для печейОбозначениеРаб. размеры (шир×дл×выс)Габаритные размеры, ммТемпература нагрева,° СМощность, кВтМасса печиСНО 6.8.6/12600×800×6001700×1900×23001200371200ОбозначениеРаб. размеры (шир×дл×выс)Габаритные размеры, ммТемпература нагрева,° СМощность, кВтМасса печиPP 540/85750×800×9001350×1950×1800850308502.Графическая часть2.1Участок диаграммы состояния железоцементит550ºС 795 ºС0,65Рисунок 4- Участок диаграммы состояния железоцементит для стали 65Г2.2Схема термической обработки стали 65ГРисунок 5 - Схема термической обработки для стали 65Г2.3Схема микроструктуры стали 65ГИсходная структура: феррит+ перлит [9]Рисунок 6 – микроструктура стали до термообработкиТаблица 7-Механические свойства стали до термообработкиСортаментРазмерНапр.вT5KCUЛист толстый, ГОСТ 1577-93  740 12  Структура после отпуска - тростит[9]Рисунок 7 – микроструктура стали после термообработкиТаблица 8-Механические свойства стали после отпуска [6]ГОСТСостояние поставки, режим термообработкиСечение, ммσ0,2 (МПа)σв(МПа)δ5  (%)ψ %НRC, не болееГОСТ 1577-93  Закалка 790-820 °С, масло. Отпуск 550-580 °С802060-1220 6907301470 8801258-1030-44-4930-352.4 Диаграмма изотермического распада аустенита стали 65Г[10]Рисунок 8 -Диаграмма изотермического распада аустенита стали 65Г2.5 Карта технологического процесса изготовления деталиОперация - закалка1.Загрузить деталь в электропечь камерная модели СНО-6.8.6/12 разогретую до температуры Т= 795 ºС.2.Выдержать при этой температуре 20 минут.3.Охладить в масле индустриальном марки И-20А в баке закалочном механизированном. 4.Промыть деталиот масла в машине моечной тупиковойОперация - отпуск1.Загрузить деталь в печь отпускная марки PP540/85.Разогретую до температуры 550-600 ºС2.Время выдержки 110-120 минут3.Охладить в масле для предотвращения отпускной хрупкости.4.Промыть детали от масла в машине моечной тупиковой.Операция- контроль твердости1.Контроль твердости исполнителем на Твердомере типа ТК-2М «Роквелл»2.Твердость в пределе 35-40 HRC. Результаты записать в рабочем журнале под личную роспись.Операция- Контрольная БТК1.Проконтролировать твердость изделий на твердомер ТК-2М «Роквелл».Твердость в пределе 35-40 HRC2.Проверить режим термообработки по записи в рабочем журнале.[11]Таблица 9- Режимы термической обработки стали 65ГЗакалкаОтпускТ-ра,0СВремя, минОхлаждение(среда)Т-ра,0СВремя, мин.Охлаждение(среда)Твердость,HRC79520Маслоиндустриальное550110Масло35-40Инструмент и приспособления:тара цеховая, поддон, щетка, кузнечные клещи, ветошь.Список литературы1.Марочник сталей и сплавов/ В.Г. Сорокин, А.В. Волосникова, С. А. Вяткин и др.; Под общ. ред. В.Г. Сорокина. – М.: Машиностроение, 1989. – 6402.Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. – М.: Машиностроение, 1990.3.ГОСТ   14959 – 79.Прокат из рессорно-пружинной углеродистой стали. Технические условия. 4.Гуляев А.П. Металловедение. – М.: Металлургия, 1986.5. Остапенко Н.Н.,Кропивницкий Н. Н. Технология металлов. Учебник для профессионально-технических училищ. Изд. 2-е М., "Высш. школа", 1970.6.Марочник сталей и сплавов.[Электронный ресурс]: - Режим доступа: http://metallicheckiy-portal.ru/marki_metallov/stk/65G7.Филинов С.А., Фиргер И.В.Справочник термиста. М.- Л.,Изд., «Машиностроение»,1964.244 стр.8. Каменичный И.С. Спутник термиста. 2-е изд., перераб. и доп. — К.: Техніка, 1978. — 230 с; ил9.Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. Методы анализа, лабораторные работы и задачи. Издательство "Металлургия",Металлургия,-М: 1975, 447 с.10.Попов А.А., Попова Л.Е. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита.Справочник термиста. — М.: Издательство "Металлургия", 1965 г. — 493 с.11.Основы термической обработки стали. Смирнов М. А., Счастливцев В. М., Журавлев Л. Г.  Учебное пособие. Екатеринбург: УрО РАН, 1999. – 494 с.