Question

Выбрать материал для изготовления вала двигателя, работающего с вибрациями. Рекомендовать термическую и химико - термическую обработку, обеспечивающую заданные свойства. Привести химический состав выбранного материала, а также микроструктуру в готовом изделии. Диаметр = 30 мм σT = 650 МПа KCU = 8,5 кгс*м/см2 Повышенная износостойкость цапф, вращающихся в подшипниках +.

Answer 1

Ответ:

Для изготовления вала двигателя, работающего с вибрациями, рекомендуется выбрать сталь 40Х, так как она обладает высокой прочностью и устойчивостью к усталости при динамических нагрузках.

Химический состав стали 40Х:
- углерод 0,37-0,44%,
- кремний 0,17-0,37%,
- марганец 0,50-0,80%,
- хром 0,80-1,10%,
- сера до 0,035%,
- фосфор до 0,035%.

Для обеспечения необходимых свойств валу рекомендуется провести термическую и химико-термическую обработку. После обработки сталь должна иметь твёрдость 260-320 HB, прочность на растяжение не менее 650 МПа и показатель ударной вязкости KCU не менее 8,5 кгс*м/см2.

Термическая обработка включает нагрев стали до температуры 860-890 °C, выдержку при этой температуре в течение 2 часов и последующее охлаждение в воздухе. Химико-термическая обработка заключается в цементации поверхностного слоя вала с последующим отжигом. В результате получается поверхностный слой со значительно повышенной твёрдостью и износостойкостью.

Микроструктура в готовом изделии должна быть однородной, с мелкими зернами и отсутствием дефектов, таких как трещины, шлаковые включения и поры.

Answer 2

Выбор материала для изготовления вала двигателя, который работает с вибрациями, должен учитывать несколько важных факторов, таких как прочность, усталостная стойкость, износостойкость и другие механические свойства. Для данного случая предлагается использовать хромомолибденовую сталь, такую как 42CrMo4.

Материал: 42CrMo4 (хромомолибденовая сталь)

Химический состав:

- C (углерод): 0,38-0,45% - Si (кремний): 0,17-0,37% - Mn (марганец): 0,50-0,80% - P (фосфор): максимум 0,035% - S (сера): максимум 0,035% - Cr (хром): 0,90-1,20% - Mo (молибден): 0,15-0,30%

Этот материал предлагается из-за его высокой прочности, усталостной стойкости и хорошей износостойкости. Хром и молибден в составе улучшают механические свойства стали, делая ее подходящей для высоконагруженных деталей, таких как вал двигателя.

Термическая обработка:

1. Нормализация: Нагревать материал до температуры 870-900 °C и выдерживать при этой температуре, затем охлаждать в воздухе. Это помогает улучшить структуру и механические свойства.

2. Цементация: Прогрев при температуре 860-890 °C с последующим затуханием в воде или масле. Этот этап увеличит твердость внешнего слоя вала.

3. Отпуск: После цементации, провести отпуск при температуре около 550 °C для уменьшения напряжений и обеспечения нужной прочности.

Механические свойства (после термической обработки):

- Диаметр: 30 мм - Прочность при растяжении (σT): 650 МПа - Крутящий момент на изгиб (KCU): 8,5 кгс*м/см²

Износостойкость:

Для повышенной износостойкости цапф, рекомендуется дополнительная обработка поверхности, такая как наложение твердосплавного покрытия, чтобы увеличить твердость и устойчивость к износу в условиях вращения в подшипниках.

Все эти шаги в сочетании обеспечат вал с необходимыми свойствами для работы в условиях вибраций и обеспечат долгий срок службы в эксплуатации.