Среднеуглеродистых сталей после закалки и высокого отпуска

при температуре 540…600 ⁰С

Примечание: *Относительные единицы: за 1,0 принята оптовая цена углеродистой качественной стали; **Диаметр образца, закаливающегося насквозь, с получением в центре микроструктуры из 90 % мартенсита и 10 % троостита.

Упрочнение детали обеспечивается проведением полной закалки и высокотемпературного отпуска. Это позволяет у стали 40Х получить предел текучести 800 МПа. Использование более дешевых углеродистых сталей недопустимо, так как они имеют недостаточную прокаливаемость по сечению при закалке и низкий предел текучести. Затем проверяем по справочным данным для стали 40Х обеспечение s_0,2<700 МПа   и КСU = 0,5 МДж/м². Можно использовать данные рис. 1 методической разработки или одного из справочников по сталям. Из графика следует, что сталь 40Х удовлетворяет техническим требованиям задания.

     Рис. 1. Графики влияния температуры отпуска для образцов закаленной стали

     (сквозная закалка) и диаметра заготовки (детали) после закалки и отпуска 580 ⁰С, 1 час

     на механические свойства сталей (по А.П. Гуляеву)

Выбор режимов термической обработки

После окончательного назначения марки стали и операций термической обработки переходят к назначению конкретных режимов термообработки. Температура нагрева подсчитывается по формуле:

t _нагр = t _Ас3 + (30…50)⁰.

Данные о температуре t _Ас3 для некоторых сталей приведены ниже:

Марка стали…………40    45    40Х   30ХГСА    45Г2

t _Ас3, ⁰С……………….788   770   782      830           765

Температура закалки может быть определена и непосредственно по одному из справочников по сталям или по справочнику термиста. Продолжительность нагрева и выдержки при термической обработке стали определяется по табл. 3 в зависимости от выбранного нагревательного устройства.

Таблица 3

Время нагрева и выдержки в электрических и газовых печах, соляных ваннах при закалке стали

Температура отпуска закаленных деталей определяется в зависимости от заданного в условиях задачи численного значения предела текучести и ударной вязкости (относительного удлинения) по приводимым в справочниках графическим или табличным данным (см. рис. 1). Время отпуска принимается 45…60 мин.

Выбор нагревательных устройств

Для нагрева деталей при термической обработке на машиностроительных заводах применяются печи и другие нагревательные устройства. Различают печи периодического и непрерывного действия. Некоторые данные о нагревательных устройствах, применяемых на машиностроительных заводах Нижнего Новгорода, приведены в табл. 4.

В индивидуальном и мелкосерийном производстве при выпуске деталей до нескольких сотен штук в год для закалки широко применяются камерные печи, а для отпуска закаленной стали - шахтные печи с вертикальным расположением камеры нагрева; печи-ванны. При использовании таких печей периодического действия различают периоды загрузки деталей в печь, выдержки в печи и разгрузки.

В массовом и крупносерийном производстве с объемом выпуска до сотен тысяч деталей в год для закалки и отпуска деталей широкое применение имеют печи непрерывного действия. В таких печах тепловой режим постоянен по зонам рабочего пространства (по длине печи), а детали перемещаются в рабочем пространстве печи с помощью конвейера из жароупорных деталей или толкательного устройства от загрузки в печь до выгрузки из печи.

Таблица 4