Влияние термической обработки на структуру и свойства стали 45 | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 19 октября, печатный экземпляр отправим 23 октября.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №51 (341) декабрь 2020 г.

Дата публикации: 20.12.2020

Статья просмотрена: 1247 раз

Библиографическое описание:

Ильина, Ю. С. Влияние термической обработки на структуру и свойства стали 45 / Ю. С. Ильина. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 51 (341). — С. 40-42. — URL: https://moluch.ru/archive/341/76902/ (дата обращения: 11.10.2024).



В данной статье рассматривается влияние термической обработки, а именно изменение процессов термической обработки, на структуру и механические свойства стали 45. Рассматривается такая задача, как распределение времени использования оборудования на предприятии. Рассматривается влияние операции термической обработки отжига и нормализации на структуру стали 45. В работе представлено время выдержки стали при отжиге и нормализации. При замене отжига на нормализацию механические свойства стали 45, а именно предел выносливости и ударная вязкость должны входить в интервал KCU = 47-49 Дж/см 2 , σ в = 680 - 700 МПа.

Ключевые слова и словосочетания: термическая обработка, время выдержки, отжиг, нормализация.

В наше время на многочисленных предприятиях, на которых используется термическая обработка, зачастую выявляется такая проблема, как «необходимое» оборудование, то есть, оборудование, которое необходимо для загрузки новой партии деталей, но в нём ещё происходит охлаждение деталей прошлой партии. Для разрешения данной проблемы, необходимо рассмотреть некоторые способы термической обработки и заменить существующую на более подходящую по затратам времени без значительного изменения механических свойств заготовок/деталей. При изменении технологического процесса термической обработки стали повысится количество выпускаемой продукции.

Заготовка, которая поступает после операций технологического процесса механической обработки, попадает на операцию термической обработки, где производится отжиг, то есть разупрочняющая операция термической обработки. Отжиг потребляет большое количество времени оборудования, так как после нагрева в печи, происходит охлаждение вместе с печью. Для сокращения затрат времени работы оборудования, принято подобрать подходящие операции термической обработки, которые будут потреблять меньшее количество времени на операции, но без потери в детали необходимых механических свойств. Для примера взята деталь «Болт», изготовленная из стали 45. В технологическом процессе термической обработки данной детали присутствует отжиг. После завершения каждой операции термической обработки на каждом образце необходимо проводить контроль предела выносливости и ударной вязкости.

Для того, чтобы провести соответствующие эксперименты на образцах, необходимо знать определения процессов термической обработки. В целом, термическая обработка является совокупностью операций нагрева, выдержки и охлаждения металлических сплавов [1]. Целью термической обработки является получение заданных свойств из-за изменения внутреннего строения и структуры металлических сплавов [1]. Отжиг представляет собой процесс термической обработки, состоящий в нагреве стали до определенной температуры, выдержке при этой же температуре и последующем медленном охлаждении с целью получения более равновесной структуры [1]. Нормализация - термическая обработка стали, которая заключается в ее нагреве выше верхней критической точки (доэвтектоидные стали нагреваются выше критической точки А 3 , заэвтектоидные стали нагреваются выше критической точки А см ), выдержке при этой температуре и последующем охлаждении на спокойном воздухе [1].

В работе рассматривается определенный изменение уже существующего технологического процесса термической обработки конкретной детали «Болт» из стали 45 с введением изменений технологии термической обработки с целью уменьшения потребления времени оборудованием на охлаждение детали.

В таблице 1 представлен технологический процесс термической обработки детали «Болт», изготовленной из стали 45 до введения изменений.

Таблица 1

Технологический процесс термической обработки детали “Болт” из стали 45 до введения изменений

Операция термической обработки

Температура, ℃

Время нагрева, мин

Время выжержки, мин

Охлаждающая среда

Отжиг

750±10

15

40

Вместе с печью (воздух) до температуры 400℃

Так как сталь является доэвтектоидной, проводится неполный отжиг. Заготовка представляет собой будущий болт с диаметром 25 мм и нагревается до температуры 750±10 ℃ в течение 15 минут, с последующей выдержкой при температуре 750±10 ℃ в течение 40 минут. Далее заготовка медленно охлаждается вместе в печью с 750 ℃ до 400 ℃ (150 ℃ в час). Следовательно, заготовка занимает печь на 195 минут.

Далее проводится контроль предела выносливости на разрывной электромеханической машине и ударной вязкости на маятниковом копре. Предел выносливости (σ в ) = 690 МПа, ударная вязкость (KCU) = 47 Дж/см 2 .

Изучив некоторые аспекты материаловедения, можно сказать, что отжиг и нормализация являются разупрочняющими термическими обработками и могут быть взаимозаменяемыми [2].

Проведя некоторые эксперименты, были получены данные, которые представлены в таблице 2.

Таблица 2

Технологический процесс термической обработки детали «Болт» из стали 45 после введения изменений

Операция термической обработки

Температура, ℃

Время нагрева, мин

Время выжержки, мин

Охлаждающая среда

Нормализация

900±10

15

40

Спокойный воздух

При нормализации, заготовка, представляющая собой будущий болт, нагревается при температуре 900 ℃ в течение 15 минут, далее выдерживается при температуре 900 ℃ в течение 40 минут и охлаждается на спокойном воздухе. Следовательно, время всей операции (нормализация) занимает 55 минут [2].

Далее проводится контроль предела выносливости (σ в ) на разрывной электромеханической машине (690 МПа) и ударной вязкости (KCU) на маятниковом копре (47 Дж/см 2 ).

В результате проведения эксперимента было выявлено, что в технологическом процессе термической обработки отжиг затрачивается 195 минут (время заготовки в печи), при этом после термической обработки ударная вязкость (KCU) = 47 Дж/см 2 , предел выносливости (σ в ) = 690 МПа. А в технологическом процессе термической обработки после введения изменений, замена отжига на нормализацию, затраченное время на операцию равно 55 минутам (время заготовки в печи), при этом после термической обработки ударная вязкость (KCU) = 49 Дж/см 2 , предел выносливости (σ в ) = 690 МПа. Следовательно, замена термической обработки отжига на нормализацию детали «Болт» из стали 45 произведена успешно. Нормализация является более производительной и дает лучшие результаты.

Литература:

1. Шмыков, А. А. Справочник термиста / А. А. Шмыков. - 2-е изд. - Москва: Машгиз, 1952. - 288 с. - Текст непосредственный.

2. Самохоцкий, А. И. Технология термической обработки металлов / А. И. Самоходский, Н. Г. Парфеновская. - 2-е изд. - Москва: «Машиностроение», 1976. - 311 с. - Текст непосредственный.

Основные термины (генерируются автоматически): термическая обработка, KCU, технологический процесс, ударная вязкость, введение изменений, нормализация, предел выносливости, контроль предела выносливости, спокойный воздух, термическая обработка детали.


Ключевые слова

термическая обработка, отжиг, нормализация, время выдержки

Похожие статьи

Влияние термической и химико-термической обработки на структуру и свойства детали «вал-шестерня редуктора привода лебедки» из стали 18ХГТ

На производственных предприятиях по типу машиностроительных заводов часто необходимо назначение той или иной термической или химико-термической обработки для получения необходимых эксплуатационных характеристик детали. В данной работе представлена ра...

Математические модели для определения статических и динамических характеристик машины и процесса очистки картофеля аэродинамическим способом (некоторые результаты проекта 16–38–00343 РФФИ)

Работа выполнена по проекту РФФИ № 16–38–00343. В статье изложены результаты теоретических исследований технологического процесса очистки клубней картофеля аэродинамическим способом. Приведены математические модели для расчета средней и критической в...

Зависимость шероховатости от режимов резания

В работе представлены результаты исследований влияния подачи, скорости резания и других параметров технологического процесса на величину параметров шероховатости поверхности при точении. Сравнительный анализ показателей подтверждает, что выбор режимо...

Моделирование установки первичной перегонки нефти в режиме энергосбережения

В данной работе исследовано выделение прямогонного бензина по двухколонной схеме и установлено, что минимальная тепловая нагрузка на колонны до выхода на постоянную низкую скорость её изменения при различном уровне потерь бензина наблюдается без отбо...

Исследование влияния дефектов и отклонений деталей вывода энергии лампы бегущей волны на уровень коэффициента стоячей волны по напряжению

В настоящей работе представлены результаты трехмерного электромагнитного моделирования вывода энергии лампы бегущей волны. Приведены сведения о наиболее часто встречающихся дефектах и отклонениях от конструкторской документации узлов и деталей вывода...

Назначение термической и химико-термической обработки для детали «ступица шестерни»

При введении новой детали на производство, необходимо составить для нее технологические карты термической (химико-термической) обработки, механической обработки и выбрать способ получения заготовки. В данной работе произведено назначение режимов терм...

Исследование влияния температуры на вязкостные характеристики смазочных материалов

В статье рассмотрены физические свойства смазочных масел, оказывающие влияние на эксплуатационные характеристики двигателей. При помощи методов взвешивания при нагревании и капиллярной вискозиметрии установлены зависимости плотности и вязкости авиаци...

Математические модели для определения технико-экономических показателей оценки эффективности процесса очистки картофеля аэродинамическим способом (некоторые результаты проекта 16-38-00343 РФФИ)

Работа выполнена по проекту РФФИ № 16–38–00343. В статье приведены разработанные на основе теоретических исследований математические модели для определения технико-экономических показателей — производительности машины и энергоемкости технологического...

Влияние смесового состава на механическую повреждённость волокон по переходам прядильного производства

В данной научно-исследовательской работе было исследование влияние технологических процессов по переходам прядильного производства на возникновение различного рода поврежденности хлопковых волокон. Для этого, были определены механические повреждённос...

Исследование физико-механических свойств разработанного для сохранения ценности техногенного сырья изоляционного состава, используемого на отрабатываемом участке техногенного месторождения

Актуальность статьи не вызывает никаких сомнений, особенно в условиях комплексного использования недр. Исследуя вопрос подготовки добычных блоков техногенного сырья, представленными хвостами обогащения, можно выделить проблему влияния воды, которая п...

Похожие статьи

Влияние термической и химико-термической обработки на структуру и свойства детали «вал-шестерня редуктора привода лебедки» из стали 18ХГТ

На производственных предприятиях по типу машиностроительных заводов часто необходимо назначение той или иной термической или химико-термической обработки для получения необходимых эксплуатационных характеристик детали. В данной работе представлена ра...

Математические модели для определения статических и динамических характеристик машины и процесса очистки картофеля аэродинамическим способом (некоторые результаты проекта 16–38–00343 РФФИ)

Работа выполнена по проекту РФФИ № 16–38–00343. В статье изложены результаты теоретических исследований технологического процесса очистки клубней картофеля аэродинамическим способом. Приведены математические модели для расчета средней и критической в...

Зависимость шероховатости от режимов резания

В работе представлены результаты исследований влияния подачи, скорости резания и других параметров технологического процесса на величину параметров шероховатости поверхности при точении. Сравнительный анализ показателей подтверждает, что выбор режимо...

Моделирование установки первичной перегонки нефти в режиме энергосбережения

В данной работе исследовано выделение прямогонного бензина по двухколонной схеме и установлено, что минимальная тепловая нагрузка на колонны до выхода на постоянную низкую скорость её изменения при различном уровне потерь бензина наблюдается без отбо...

Исследование влияния дефектов и отклонений деталей вывода энергии лампы бегущей волны на уровень коэффициента стоячей волны по напряжению

В настоящей работе представлены результаты трехмерного электромагнитного моделирования вывода энергии лампы бегущей волны. Приведены сведения о наиболее часто встречающихся дефектах и отклонениях от конструкторской документации узлов и деталей вывода...

Назначение термической и химико-термической обработки для детали «ступица шестерни»

При введении новой детали на производство, необходимо составить для нее технологические карты термической (химико-термической) обработки, механической обработки и выбрать способ получения заготовки. В данной работе произведено назначение режимов терм...

Исследование влияния температуры на вязкостные характеристики смазочных материалов

В статье рассмотрены физические свойства смазочных масел, оказывающие влияние на эксплуатационные характеристики двигателей. При помощи методов взвешивания при нагревании и капиллярной вискозиметрии установлены зависимости плотности и вязкости авиаци...

Математические модели для определения технико-экономических показателей оценки эффективности процесса очистки картофеля аэродинамическим способом (некоторые результаты проекта 16-38-00343 РФФИ)

Работа выполнена по проекту РФФИ № 16–38–00343. В статье приведены разработанные на основе теоретических исследований математические модели для определения технико-экономических показателей — производительности машины и энергоемкости технологического...

Влияние смесового состава на механическую повреждённость волокон по переходам прядильного производства

В данной научно-исследовательской работе было исследование влияние технологических процессов по переходам прядильного производства на возникновение различного рода поврежденности хлопковых волокон. Для этого, были определены механические повреждённос...

Исследование физико-механических свойств разработанного для сохранения ценности техногенного сырья изоляционного состава, используемого на отрабатываемом участке техногенного месторождения

Актуальность статьи не вызывает никаких сомнений, особенно в условиях комплексного использования недр. Исследуя вопрос подготовки добычных блоков техногенного сырья, представленными хвостами обогащения, можно выделить проблему влияния воды, которая п...

Задать вопрос