Вступи в группу https://vk.com/pravostudentshop

«Решаю задачи по праву на studentshop.ru»

Решение задач по юриспруденции [праву] от 50 р.

Опыт решения задач по юриспруденции 20 лет!

 

 

 

 


«Ответы на вопросы материаловедению»

/ Материаловедение
Конспект, 

Оглавление

1. Бейнитное превращение

 

Бейнитное (промежуточное) превращение происходит в ин­тервале температур, когда диффузия атомов железа уже отсутствует, а диффузия атомов углерода достаточно сильна (рис. 1.).

 

Рис.   1. Диаграмма превращения пе­реохлажденного   аустенита   для   углеродистой стали: А, Б, М, П, С, Т, Ф, Ц – аустенит, бейнит, мартенсит, перлит, сорбит, троостит, феррит, цементит соответственно – эти буквы показа­ны в тех концентрационно-температурных областях, где образуются соответствующие фазы и структуры; Ам/С – метастабильный аустенит; верхние штриховые линии ограни­чивают снизу области образования ферритно-перлитной и цементитно-перлитной структур; 1 – прекращение диффузии атомов железа; 2 – концентрационная зависимость прекраще­ния диффузии атомов углерода; 3 – начало мартенситного превращения (прекращается диффузия атомов углерода); справа буквами П, С, Т показана температурная (по переох­лаждению) дифференциация перлита по дис­персности

 

Структура бейнита представляет собой двухфазную смесь феррита и цементита. Особенность бейнитного превращения в том, что оно происходит частично по бездиффузионному механизму.

Перераспределение углерода при охлаждении приводит к обра­зованию обогащенных и обедненных углеродом областей аустенита и возникновению механических напряжений. В результате обеднен­ный углеродом аустенит по мартенситному механизму превращается в несколько пересыщенный а-твердый раствор. Из обогащенного углеродом аустенита выпадает карбидная фаза. Таким образом, обогащенный углеродом аустенит обедняется и по мартенситному ме­ханизму превращается в α-фазу. Из мартенситно полученной α-фазы также выделяется карбид. В конце имеем смесь феррита и цементи­та очень оригинальной структуры.

Различают верхний, образовавшийся при температуре 400÷500°С, и нижний, образовавшийся при более низких температурах, бейнит. Верхний бейнит имеет перистое строение, а нижний – пластинчатое (игольчатое). Комплекс механических характеристик у верхнего бейнита заметно хуже, чем у нижнего.

При бейнитном превращении не весь аустенит переходит в бейнитную структуру. Метастабильный аустенит при дальнейшем по­нижении температуры либо сохраняется, либо превращается в мар­тенсит.

 


2. Шарикоподшипниковые стали

Основной причиной выхода из строя подшипников качения является контактная усталость металла, проявляющаяся в выкрашивании частиц и отслаивании тонких пластин с рабочих поверхностей деталей (явление ше­лушения). При этом на контактных поверхностях деталей возникают дефек­ты в виде мелких «язв».

Для обеспечения работоспособности изделий шарикоподшипниковая сталь должна обладать высокой твердостью, прочностью и контактной вы­носливостью. Это достигается повышением качества металла: его очисткой от неметаллических включений и уменьшением пористости посредством использования электрошлакового или вакуумно-дугового переплава.

При изготовлении деталей подшипника широко используют шарико­подшипниковые (Ш) хромистые (X) стали ШХ15 и ШХ15СГ (последующая цифра 15 указывает содержание хрома в десятых долях процента — 1,5%). Стали содержат по 1% С. ШХ15СГ дополнительно легирована кремнием (0,5%) и марганцем (1,05%) для повышения прокаливаемости. Отжиг стали на твердость порядка 190 НВ обеспечивает обрабатываемость полуфабрика­тов резанием и штампуемость деталей в холодном состоянии. Закалка дета­лей подшипника (шариков, роликов и колец) осуществляется в масле с тем­ператур 840–860 °С. Перед отпуском детали охлаждают до 20–25 °С для обеспечения стабильности их работы (за счет уменьшения количества оста­точного аустенита). Отпуск стали проводят при 150–170°С в течение 1–2 ч. Оптимальные условия обеспечения работоспособности изделий достигаются в том случае, если шарики имеют несколько большую твердость (62–66 HRC) по сравнению с роликами и кольцами (61–65 HRC для стали ШХ15).

Детали подшипников качения, испытывающие большие динамические нагрузки, изготавливают из сталей 20Х2Н4А и 18ХГТ с последующей их цементацией и термической обработкой. Для деталей подшипников, работающих в азотной кислоте и других агрессивных средах, используется сталь 95X18, содержащая 0,95% С и 18% Сr.


3. Испытание на износ

 

Износ инструмента непосредственно влияет на точность и производительность обработки. В результате износа происходит затупление режущей кромки инструмента, снижающее его режущие свойства. При затуплении нарушаются условия стружкообразования, возрастают силы резания, ухудшаются точность обработки и качество обработанной поверхности, снижается производительность.

Основные виды износа инструмента приведены на рис. 1. Это износ по передней, задней поверхностям резца, комбинированный износ и деформация режущего клина.

 

 

По механизму затупления режущей кромки условно выделяют следующие виды износа инструмента: макро- и микросколы, пластическая деформация, абразивно-механический, абразивно-химический, адгезионно-усталостный и диффузионный.

Хрупкие микросколы возникают в твердосплавном инструменте из-за попадания в зону обработки крупных частиц повышенной твердости. Это может быть неустойчивая часть нароста или частицы оксидов и формовочных смесей при обработке отливок и поковок.

Макросколы режущей кромки возникают под действием изгибающих напряжений, превышающих допустимые, особенно при ударных нагрузках.

Пластическая деформация. В процессе резания инструментами из быстрорежущих и углеродистых сталей наблюдается пластическое деформирование режущего клина, приводящее к опусканию передней и выпучиванию задней поверхности (рис. 1, г). В результате опускания передней поверхности изменяется передний угол γ и, соответственно, ухудшаются условия резания.

Ползучесть и разрушение режущей кромки. Деформирование режущего клина в результате пластической деформации металла происходит в зоне изотерм, которые простираются от передней к задней поверхности инструмента (рис. 1, г). По этим изотермам (350–500°С) и при постоянной нагрузке на инструмент наблюдается процесс ползучести.

В результате ползучести материала в зоне 2 на границе с зонами 1 и 3 накапливаются высокие степени деформаций. Происходит дислокационное упрочнение, вызывающее хрупкое разрушение твердосплавного инструмента на границе зон 1 и 2. Длительность работы инструмента до скола увеличивают снижением интенсивности процесса ползучести за счет увеличения сечения режущего клина, повышения твердости кобальтовой связки при легировании вольфрамом, увеличения теплопроводности твердого сплава.

Абразивно-механический износ инструмента обусловлен микроцарапанием и разрушением передней и задней поверхностей инструмента твердыми компонентами обрабатываемого материала (карбидами, нитридами, упрочняющими интерметаллидными фазами, оксидами) и мелкими частицами периодически разрушающегося нароста. Абразивному изнашиванию подвергается инструмент из углеродистых, легированных, инструментальных, а также быстрорежущих сталей.

Абразивно-химический износ инструмента происходит, когда в составе СОЖ содержатся химически активные вещества, ослабляющие поверхностное натяжение инструментального материала. В результате облегчается процесс абразивного разрушения материала при микроцарапании.

При нагреве твердых сплавов до 600–800°С происходит поверхностное окисление кобальтовой фазы, карбидов вольфрама и титана с образованием поверхностных пленок, твердость которых в 40–50 раз меньше твердости исходного материала. Это создает условия для более интенсивного абразивно-химического изнашивания.

Адгсзионно-усталостное изнашивание инструмента является результатом схватывания инструментального и обрабатываемого материала с последующим вырывом частиц инструментального материала. Наиболее активно адгезионное изнашивание протекает при температуре 0,35–0,5 от температуры плавления материала инструмента и невысокой разности твердостей инструментального и обрабатываемого материалов.

Периодически повторяющееся схватывание и разрушение адгезионных связей вызывает циклическое нагружение контактных участков инструментального материала, приводящее к его усталости. Развитие усталостных процессов ведет к последующему разрушению металла в виде выкрашивания и сколов. В этих условиях инструментальный материал, обладающий высокими значениями циклической прочности и ударной вязкости, лучше сопротивляется адгезионному изнашиванию.

Диффузионное изнашивание инструмента протекает при таких условиях резания, когда между обрабатываемым и инструментальным материалами устанавливаются устойчивые адгезионные связи и при температурах выше 850"С происходит взаимная диффузия инструментального и обрабатываемого материалов. Этот вид изнашивания в большей степени характерен при обработке инструментом из твердых сплавов, металлокерамики и алмазным инструментом. При высокотемпературном контактном взаимодействии происходят следующие процессы: диссоциация карбидов и последующая диффузия их элементов (С, W, Ti) в обрабатываемый материал, т.е. прямое диффузионное растворение; встречная диффузия металлических элементов обрабатываемого материала в связующую фазу твердых сплавов, снижающая ее механические свойства.

В процессе резания с поверхностями инструмента контактируют непрерывно всегда меняющиеся новые участки стружки и обрабатываемой поверхности детали, что сохраняет исходный перепад концентраций компонентов, способствуя высокой скорости диффузионного изнашивания инструмента.

Реально на практике затупление режущего инструмента происходит в результате одновременно протекающих различных видов износа и пластического деформирования режущей кромки. Так, при резании быстрорежущим инструментом затупление происходит в результате абразивного, адгезионного износа и пластической деформации режущей кромки.

 

 

Параметры износа и стойкости режущего инструмента характеризуют степень допустимого износа инструмента и время его работы до замены или переточки. Они относятся к основным технологическим параметрам процесса резания.

За критерий оптимального износа инструмента принимают значение износа по задней поверхности h3 (см. рис. 1, б), обеспечивающее максимальный срок службы инструмента при сохранении режущих свойств, он обозначается h30 [мм].

Зависимость износа инструмента от времени обработки при фиксированной скорости резания приведена на рис. 2. Из нее следует, что износ во времени описывается нелинейной функцией и его можно разбить на три периода: участок быстрого износа режущей кромки называют периодом приработки (I); участок, при котором скорость затупления является минимальной, называют периодом нормального износа (II); участок, при котором происходит усиленный износ, заканчивающийся посадкой (затуплением) инструмента, называют периодом усиленного износа (III).

Условия экстремума функции h3=f(t) выполняются в точке В с минимальным значением износа h30, при котором срок службы инструмента получается наибольшим, равным Т. Под стойкостью инструмента Т понимают время его работы между двумя переточками. Стойкость токарных резцов колеблется от 30 до 90 мин. Суммарный период полной стойкости инструмента М, с учетом числа переточек К за весь период эксплуатации, определяется по формуле М = ТК.

Стойкость инструмента, так же, как и его износ, в наибольшей степени зависит от скорости резания, определяющей температуру в зоне резания. Эта зависимость выражается степенным законом:

Тυm = С = const, (1)

где С – эмпирическая константа; mпоказатель, учитывающий материал инструмента и обрабатываемой детали.

Для твердосплавного инструмента при обработке сталей и алюминиевых сплавов m = 5; 3, а для быстрорежущих инструментальных сталей при обработке сталей, медных и алюминиевых сплавов он составляет соответственно 8; 6; 3. Если экспериментально установлена максимальная стойкость То при скорости резания υо, то стойкость при скорости и определяется из выражения (1):

Т = То (υо/ υ)m (2)

Из этого следует, что увеличение скорости резания υ по сравнению со скоростью υо, ведет к существенному снижению стойкости Т инструмента. Поэтому выбор скорости резания существенно влияет на стойкость инструмента.

 



0
рублей


© Магазин контрольных, курсовых и дипломных работ, 2008-2019 гг.

e-mail: studentshopadm@ya.ru

об АВТОРЕ работ

 

Вступи в группу https://vk.com/pravostudentshop

«Решаю задачи по праву на studentshop.ru»

Решение задач по юриспруденции [праву] от 50 р.

Опыт решения задач по юриспруденции 20 лет!