Исследование и внедрение микролегированной боросодержащей цементуемой стали для тяжелонагруженных деталей автомобиля

• Автор: Калимуллин, Радик Равилевич
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Набережные Челны
• Количество страниц: 148 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Условия работы зубчатых колес

1.2. Стали для зубчатых колес.

1.3. Технология упрочняющей обработки.

1.3.1. Выбор метода химикотермической обработки в условиях массового производства деталей.

1.3.2. Особенности технологических процессов газовой цементации.

1.3.3. Высокотемпературная газовая цементация.

1.3.4. Вакуумная и ионная цементация

1.3.5. Химикотермическая обработка в кипящем слое

1.4. Параметры упрочнения цементованных деталей.
1.5. Дополнительные меры повышения долговечности
1.5.1. Влияние поверхностного наклепа на повышение прочности и долговечности
1.5.2. Влияние шлифования на долговечность зубчатых колес.
Выводы по главе и задачи исследования.
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Исследование качества металлопроката для зубчатых колес
2.1.1. Оценка химического состава стали.
2.1.2. Оценка макроструктуры
2.1.3. Оценка степени загрязнения неметаллическими включениями
2.1.4. Оценка механических свойств
2.1.5. Определение прокаливасмости
2.1.6. Определение склонности к росту зерна.
2.1.7. Определение динамической силы разрушения.
2.2. Контроль хода передела металла
2.3. Исследование качества химикотермической обработки
2.4. Исследование качества дополнительной упрочняющей обработки
2.5. Статистическая обработка экспериментальных данных.
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ТЕРМИЧЕСКОЙ И ХИМИКОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МИКРОЛЕГИРОВАННОЙ БОРОСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ.
3.1. Обоснование марки стали, се состав и свойства.
3.2. Технология штамповки и изотермического отжига.
3.3. Технология химикотермической обработки.
Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЗЕРВЫ ПОВЫШЕНИЯ РЕСУРСА ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
4.1. Упрочнение деталей методом поверхностнопластической деформации
4.2. Инженерия поверхности цементованных деталей
Выводы по главе 4.
ГЛАВА 5. РЕАЛИЗАЦИЯ НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ.
5.1. Входной контроль металлопроката
5.2. Технология термической обработки поковок.
5.3. Технология упрочняющей химикотермической обработки
5.4. Контроль качества упрочненных деталей
5.6. Стендовые испытания шестерен из стали ХГР
Вывод по главе 5
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Установлена температурная зависимость роста зерна в цементуемых легированных сталях, свидетельствующая о сохранении наследственно мелкозернистой структуры боросодержащей микролегированной стали при нагревах до 0°С, что на . С превышает температурный порог роста зерна широко применяемых в автомобилестроении сталей. Выявлена связь между прокаливаемостью сталей и твердостью сердцевины зуба цементованных деталей, свидетельствующая о достижении высокой стойкости изделиями при регламентировании заданного уровня прокаливаемое™ на глубине, сопоставимой с модулем зубчатого колеса. Установлено, что формирование бездефектной структуры упрочненного слоя и сердцевины среднемодульных зубчатых колес из стали ХГР достигается в результате регулирования углеродного потенциала насыщающей атмосферы со ступенчатым его изменением по схеме: 0,2. С, 0°С и 0°С соответственно. Реализация работы. Материаловедение и технология новых материалов». Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены и обсуждались на следующих научно-технических конференциях: Международная научно-техническая конференция молодых ученых «Новые материалы, оборудование и технологии в промышленности» (г. Могилев, ); Международная конференция «XX Уральская школа металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов» (г. Пермь, ); Международная научно-техническая конференция «Образование и наука - производству» (г. Международная научно-практическая конференция «International Knowhow exchange meeting - Heat treatment» (г. Фридрихсхафен, Германия, ); -я Международная научно-практическая конференция «Машиностроение и техносфера века» (г. Севастополь, ); Межрегиональная научно-практическая конференция «Камские чтения» (г. ГЛАВА 1. Современные энергетические, транспортные и другие машины работают в условиях циклической нагрузки. Их качество в значительной мере определяется прочностью и сопротивлением усталости наиболее ответственных деталей. При решении вопроса увеличения прочности и долговечности зубчатых колес усилия конструкторов направлены в основном на изменение геометрических параметров зацепления, внедрение новых типов передач и применение дорогостоящих сталей. При этом часто уделяется недостаточное внимание выбору степени легированности материала, способов формообразования и упрочнения, которые оказывают значительное влияние на работоспособность ° зубчатых колес. Известно, что если геометрические усовершенствования могут увеличивать нагрузочную способность в 1,5. Следует отметить, что приведенные в литературе данные о выходе из строя зубчатых колес в результате усталостных поломок зуба недостаточно полно отражают истинное состояние вопроса. Конструктивные изменения деталей, применение более легированных сталей и увеличение модуля зубчатых колес позволили снизить процент усталостных поломок зубчатых пар, но привели к существенному удорожанию и утяжелению конструкции []. При работе зубчатых передач наиболее опасные напряжения возникают в зубьях и шлицах колес. Износ и задир рабочих поверхностей зубьев шестерен после химикотермической обработки наблюдается редко. По абсолютной величине различные напряжения в зубьях шестерен современных автомобилей могут достигать больших значений [-]. Для обеспечения надежности и длительности работы шестерен при высоких напряжениях особое значение приобретает правильный выбор стали и методов термической обработки. Для шестерен ответственного назначения, как правило, применяют лег ированные стали с последующей химико-термической обработкой. Для определения в каждом конкретном случае основного типа напряжений, вызывающих выход из строя шестерен, важное значение имеет анализ типовых разрушений зубчатых колес в эксплуатации. Такой анализ показывает, что поломки зубьев в опасном сечении по галтели могут происходить как при небольшом числе циклов нагружения (иногда от однократной перегрузки), так и в результате усталостного разрушения. При поломке зуба, вызванной циклическими напряжениями с несимметричным циклом нагружения, в изломе наблюдаются две зоны, характерные для усталостного разрушения (рис.