Анализ фазовых превращений в железоуглеродистых сплавах

Задание:

Выполнить анализ фазовых превращений, происходящих при медленном охлаждении из области жидкого раствора до комнатной температуры в сплаве состава Х₁ = 4,6 % системы железо – углерод.

 

Решение:

1. Вычерчиваем диаграмму состояния железо – углерод (рис. 4).

 

Рис. 4 Диаграмма фазового равновесия железо-углерод

 

2. Анализ фазовых превращений.

2.1. Подсчитаем число степеней свободы С для сплава Х₁ при различных температурах по правилу фаз.

Число компонентов К=2 (железо, углерод). Число фаз Ф и степеней свободы С при различных температурах:

t > t₁ Ф = 1 (Ж) С=2-1+1=2

t – переменная, С – переменная.

 

t₂< t< t₁ Ф = 2 (Ж, Ц₁) С=2-2+1=1

t – переменная, С – const.

 

t = t₂ Ф = 3 (Ж, А, Ц) С=2-3+1=0

t – const, С – const.

t₄< t< t₂ Ф = 2 (А, Ц) С=2-2+1=1

t – переменная, С – const.

 

t = t₄ Ф = 3 (А, Ф, Ц) С=2-3+1=0

t – const, С – const.

t > t₄ Ф = 2 (Ф, Ц) С=2-2+1=1

t – переменная, С – const.

 

2.2. С учетом полученных при расчетах данных о температурах представляется схема кривой охлаждения сплава Х₁ (рис. 5).

Рис. 5 Кривая охлаждения сплава Х₁

 

2.3. Запишем фазовые превращения, происходящие при медленном охлаждении сплава Х₁, с указанием температур превращений и соответствующих концентраций фаз:

2.4. Количественные расчеты для сплава Х₁ по правилу отрезков:

В точке 12: В точке 3: В точке 5:

Работа № 3

Выбор стали и термической обработки деталей машин.

Задание № 1

На вал машины диаметром 40 мм действуют напряжения кручения и изгиба. Предел текучести материала в середине детали должен быть s_0,2 ³ 800 МПа.

Требуется:

1. Обосновать выбор упрочняющей термической обработки детали.

2. Обосновать выбор группы и марки стали.

3. Обосновать условия и режим термообработки.

4. Выбрать нагревательное устройство.

5. Составить технологическую маршрутную карту обработки детали.

Решение:

Исходя из условий задачи видно, что на деталь действуют напряжения изгиба и кручения, т.е. деталь находится в сложнонапряженном состоянии. Принимаем объемное упрочнение и назначаем термическую обработку, состоящую из полной закалки и высокого отпуска.

Используем группу улучшаемых конструкционных сталей, у которых прокаливаемость при закалке не менее 40 мм. Исходя из заданных численных значений предела текучести s_0,2 ³ 800 МПа, принимаем группу стали для высоконагруженных деталей машин. Предварительно выбираем хромоникелевую сталь марки 40ХН. Проверка по справочным данным показала, что использование стали 40ХН при d = 40 мм обеспечивает s_0,2 ³ 800 МПа. После проведенного анализа назначаем окончательно марку стали 40ХН и операции упрочняющей термической обработки, включающие полную закалку и высокий отпуск.