Разработка оптимальных режимов термической обработки тяжелонагруженных деталей с переменным химическим составом

• Автор: Рожков, Игорь Иванович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 133 с. : 31 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Цель и задачи исследования

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Способы достижения стабильных свойств сталей, используемых при

изготовлении тяжелонагруженных деталей машин

1.2. Общая характеристика химикотермической обработки

1.3. Адсорбция на поверхности насыщаемого металла.

1.4. Диффузия в металлах

1.5. Диффузия и дефекты структуры при ХТО.

1.6. Образование фаз при нагреве

1.7. Образование фаз на стадии изотермического насыщения при
цементации.
1.7.1. Образование карбидной фазы
1.7.2. Образование остаточного аустенита.
1.8. Влияние химического состава на рост зерна аустенита и
механические свойства стали.
Выводы по главе 1.
Глава 2. Объект и методики исследования.
2.1. Выбор материалов.
2.2. Методика исследования сталей ХН2М, ХНМ, ХН2М и ХНМ.
2.2.1. Критические точки сталей ХН2М, ХНМ, ХН2М и ХНМ
2.2.2. Испытания на прокаливаемость сталей ХН2М, ХНМ, ХН2М и
2.2.3. Измерение твердости и температуры
2.2.4. Микроструктурные исследования сталей ХН2М, ХИМ, ХН2М и ХНМ
2.2.5. Исследование механических свойств сталей ХН2М, ХНМ, ХН2М и
2.2.6. Измерение ударной вязкости при отрицательных температурах
2.2.7. Определение твердости цементованного слоя.
2.2.8. Определение величины зерна аустенита исследуемых сталей.
2.3. Методика исследования стали ХНЗА
2.3.1. Рентгеноструктурный анализ стали ХНЗА.
Выводы по главе 2
Глава 3. Результаты исследования.
3.1. Механические свойства сталей ХН2М, ХНМ, ХН2М и ХНМ
3.1.1. Ударная вязкость исследуемых сталей.
3.1.2. Измерение ударной вязкости исследуемых сталей при отрицательных температурах.
3.1.3. Изменение величины ударной вязкости сталей в зависимости от температуры отпуска
3.1.4. Прочность при изгибе в цементованном состоянии.
3.2. Зерно аустенита исследуемых сталей
3.3. Прокаливаемость сталей ХН2М, ХНМ, ХН2М и ХНМ
3.4. Способность стали к насыщению углеродом.
3.5. Технология изготовления шестерн.
3.5.1. Штамповка поковок
3.5.2. Химикотермическая обработка деталей.
3.5.3. Твердость и прокаливаемость деталей
3.6. Расчет комплексных синергетических параметров разрушения у сталей
ХН2М, X1 ГМ, ХН2М и ХНМ.
Выводы по главе 3.
Глава 4. Влияние условий химикотермической обработки на трещинообразование
4.1. Исследование действующего технологического процесса изготовления детали валшестерня, с целью выявления возможных дефектов термической и пластической обработок
4.2. Программа исследования.
4.2.1. Анализ геометрии изделия.
4.2.2. Анализ действующего технологического процесса изготовления детали
вал шестерня
4.3. Исследование микроструктуры стали после ковки, улучшения,
цементации с последующей термообработкой
4.3.1. Рентгеноструктурный анализ стали X3А.
4.4. Методика расчета внутренних напряжений.
Выводы по главе 4.
Глава 5. Практическое использование результатов исследования
Общие выводы
Список использованной литературы


У них в широких пределах изменяются предел выносливости - от 0 до МПа, предел прочности при изгибе - от до МПа, ударная вязкость - от 0,1 до 0,5 МДж/м2 и в несколько раз износостойкость и сопротивление контактной усталости. Уменьшение долговечности зубчатых колес объясняется также увеличением фактических напряжений в зацеплении из-за деформации. К началу -х годов сложилось твердое мнение, что основное направление достижения высоких значений прочности и долговечности цементованных и нитроцементованных зубчатых колес заключается в предотвращении образования в их поверхностных слоях различного рода дефектов микроструктуры (оксиды, легирующие элементы, немартенситная структура, темная составляющая), так как во многих экспериментальных работах было установлено, что наличие этих дефектов вызывает снижение на - % усталостной выносливости и в несколько раз контактной выносливости и износостойкости зубчатых колес. На этом пути были созданы новые стали, вскрыты природа и причины образования названных дефектов; разработаны новые режимы цементации и нитроцементации с программируемым изменением углеродного и азотного потенциалов насыщающих атмосфер, обеспечивающих качественную (без дефектов) микроструктуру; начаты интенсивные работы но развитию вакуумных и ионных процессов ХТО. Однако в конце -х годов стало очевидным, что прочность и долговечность цементованных и нитроцементованных зубчатых колес неоднозначно определяются наличием или отсутствием дефектов в микроструктуре их поверхностных слоев. Высокая прочность и долговечность зубчатых колес наблюдались и при наличии дефектов, а низкий ресурс - когда все показатели качества поверхностных слоев находились в полном соответствии с техническими требованиями. Причем это справедливо для всех видов ХТО, включая газовую цементацию и нитроцеменгацию с автоматическим роллированием углеродного потенциала, вакуумную и ионную цементацию и нитроцементацию. Это свидетельствует о том, что существуют какие-то общие причины наблюдаемой нестабильности свойств зубчатых колес. Во-первых, возможно конструкторы из-за естественного упрощения расчетов не полностью учитывали различные нагрузки и расчетные напряжения оказались меньше фактических. Во-вторых, эти результаты также могут свидетельствовать, что на стадии изготовления и упрочнения зубчатых колес не в полной мере реализуются замыслы конструкторов, так как из-за разброса свойств исходных материалов и нестабильности показателей оценки упрочнения деталей (микроструктура, твердость, толщина слоя, содержание углерода и азота и т. Учитывая, что поверхностное упрочнение вносит решающий вклад в долговечность деталей, устранение указанных недостатков следует искать на пути разработки новых и совершенствования традиционных методов поверхностного упрочнения и прежде всего методов ХТО. Последние являются по сути методами изготовления деталей, обладающих принципиально новыми свойствами, обеспечивающими их высокую конструкционную прочность и долговечность. Это обстоятельство заставило обратить внимание па систему оценки качества цементованных и нитроцементованных зубчатых колес и в первую очередь на связь между прочностью и долговечностью и такими показателями, как толщина слоя, твердость поверхности и сердцевины, количество остаточного аустенита. Актуальными стали вопросы уточнения состава показателей оценки качества зубчатых колес, их значения, обоснованной связи между этими показателями, т. При этом все эти исследования были подчинены требованиям условий эксплуатации, в частности обеспечению высокой прочности и выносливости при изгибе и контактном нагружении. Такой подход к решению проблемы повышения и стабилизации прочности и долговечности дает основание рассматривать методы ХТО как методы инженерии поверхности, обеспечивающие требуемое для определенных условий эксплуатации строение поверхностных слоев зубчатых колес. Учитывая комплексность данной проблемы, инженерию поверхности методами ХТО следует рассматривать как совокупность методов и средств целенаправленного конструирования композиционного строения поверхностного слоя с учетом его свойств и свойств сердцевины детали.