Дипломная работа: Исследования свойств штамповой стали после термической обработки

В ремонтных цехах и на малых предприятиях чаще всего нагрев под закалку проводится в окислительной среде, поэтому важно знать глубину обезуглероженного слоя, который необходимо удалять. В работе были использованы методы оценки обезуглероживания по изменению твердости и микротвердости в сечении образца. Результаты исследования показали, что глубина обезуглероженного слоя при температуре нагрева под закалку 1 070°C достигает 0,16 мм, а при 1 100°C – 0,18 мм, что гораздо меньше припуска, который дается на производстве на обезуглероженный слой.

В результате термической обработки существенно изменяются свойства стали, особенно механические свойства. Закалка при нагреве на высокие температуры проводится для растворения значительной части карбидов и получения высоколегированного мартенсита, в результате чего обеспечивается высокая твердость. Последующий отпуск на температуры 500–600°C вызывает дополнительное упрочнение. При указанных температурах возрастает диффузионная подвижность карбидообразующих элементов, что приводит к изменению химического состава мартенсита, увеличению содержания карбидов и эффекту упрочнения. Причина вторичного твердения – замена растворяющихся сравнительно грубых частиц цементита значительно более дисперсными выделениями специального карбида (V4С3, Мо2С и др.). В молибденовых сталях в последовательности карбидных превращений Fе3С → Ме2С + Ме23С6 → Ме6С максимум вторичного твердения соответствует стадии выделения дисперсных частиц Ме2С и Ме23С6. В работе было выявлено, что дисперсионное твердение стали 4Х5МФ1С происходит при температурах порядка 530–570оС (рис. 14). Одновременно с увеличением твердости возрастает и износостойкость, достигая максимального значения при отпуске на 600оС (рис. 38). Наряду с отмеченными выше процессами при отпуске происходит распад остаточного аустенита. Он протекает при 480–580оС, как правило, изотермически, заканчивается полностью и не оказывает влияния на работоспособность материала [4]. В результате превращения остаточного аустенита немного повышается твердость, но его влияние незаметно на фоне вторичного твердения.

В настоящей работе также было проведено исследование износостойкости покрытий из нитрида и оксинитрида титана, нанесенных на сталь 4Х5МФ1С. Установлено, что покрытие из нитрида титана подвергается износу почти в три раза меньшему, чем поверхность исходной стали при одинаковых условиях эксперимента. Таким образом, открывается возможность увеличения износостойкости материала за счет нанесения покрытий методом ионно-плазменной имплантации (п. 2.2.6).

1. Исследовано влияние температуры закалки и отпуска на изменение твердости стали 4Х5МФ1С. Показано, что сталь данной марки склонна к вторичному твердению при температурах порядка 550оС.

2. Изучено влияние температуры закалки на глубину обезуглероженного слоя и показано, что с увеличением температуры нагрева увеличивается глубина обезуглероживания до 0,2 мм при 1 100оС.

3. Разработана методика выявления аустенитного зерна и определена его величина в зависимости от температуры закалки.

4. Изучено влияние температуры отпуска на износостойкость данной стали. Выявлена оптимальная температура отпуска, соответствующая максимальной износостойкости. Изучена износостойкость покрытий из нитрида и оксинитрида титана, нанесенных на образцы с помощью ионно-плазменной имплантации.

5. Проведено электронное микроскопическое исследование структуры закаленной стали. Показано, что с увеличением температуры закалки с 950 до 1 100оС объемная доля карбидной фазы в структуре уменьшается за счет ее более полного растворения в аустените.

6. Экономика и организация производства

6.1 Технико-экономическое обоснование темы дипломной работы

При изготовлении инструмента из стали 4Х5МФ1С применяют термическую обработку (улучшение), оптимизация которой позволит сократить производственные затраты. При назначении температур закалки руководствуются данными по размеру аустенитного зерна, получаемой твердости и глубине обезуглероженного слоя. Все эти факторы имеют тенденцию к росту при повышении температуры обработки. При этом уменьшение дисперсности структуры отрицательно сказывается на пластических свойствах стали и приводит к браку. С другой стороны при понижении температуры получают меньшие значения твердости, что проявляется при дальнейшей эксплуатации изделия, т.е. сокращается время его службы. Увеличение глубины обезуглероженного слоя ведет к потерям материала. Также необходимо экспериментально установить температуру отпуска, соответствующую максимуму вторичного твердения и наилучшей износостойкости, позволяющей продлить срок службы инструмента.

Таким образом, является весьма важным определение оптимального режима термообработки данной стали.

6.2 Организация проведения работы (сетевой график)

С целью лучшей организации и контроля над ходом выполнения дипломной работы исследовательского характера в начале дипломирования был составлен и рассчитан сетевой график.

Сетевой график представляет собой графическое изображение взаимосвязи событий и работ, имеющих место при проведении исследования. График устанавливает сроки выполнения каждого этапа работы, входящей в план исследования, и резервы времени, позволяющие маневрировать ресурсами и сроками начала работ. Кроме этого сетевой график позволяет рационально организовать рабочее время исполнителей, порядок выполнения работ и контролировать процесс выполнения исследования в установленные сроки. [16]

6.2.1 Составление перечня работ и построение сетевого графика

Сетевой график включает в себя три комплекса работ:

1)  комплекс подготовительных работ: изучение технической литературы по теме, обоснование актуальности темы, разработка мер защиты от потенциальных опасностей и вредностей, заказ и получение материалов и т.д.;

2)  комплекс экспериментальных работ: проведение экспериментов, выполнение расчетов, обсуждение результатов и т.д.;

3)  комплекс заключительных работ: обобщение полученных результатов, формулировка выводов, написание пояснительной записки, построение необходимых графиков, предварительная защита и т.д.

Общая продолжительность выполнения дипломной работы рассчитывалась с момента окончания преддипломной практики (3 марта 2007 г.) и до 1 июня 2007 г., с учетом 40-часовой рабочей недели и двух выходных. Таким образом, общая продолжительность выполнения работы составила 62 дня (496 часов).

Перечень работ, выполняемых в дипломной работе, представлен в таблице 34. Сетевой график выполнения дипломной работы изображен на рис. 38.

Таблица 35. Перечень работ, выполняемых в дипломной работе

6.2.2 Расчет основных параметров сетевого графика

Основными параметрами сетевого графика являются: ожидаемое время выполнения работ, ранние и поздние сроки начала и окончания работ, резервы работ и др. Так как исследовательская работа не имеет заранее установленных нормативов ее выполнения, время выполнения отдельных работ определяется приближенно с участием руководителя работы и консультантов по различным разделам на основе ряда оценок времени. Минимальное время, требуемое для выполнения работ при самых благоприятных условиях их протекания (оптимистическая оценка); максимальное время, необходимое при самых неблагоприятных условиях (пессимистическое время), и наиболее вероятное время, необходимое для выполнения работы в большинстве случаев (). Ожидаемое время выполнения работы, которое используется при последующих расчетах сетевого графика, определяется по формулам

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24