Đang tải... (xem toàn văn)
● Bánh răng hộp số làm việc trong môi trường chịu tải trọng tĩnh và va đập mạnh . ● Bề mặt bị mài mòn khi làm việc bị ma sát hay cọ sát , chịu ứng suất lớn , lõi chịu ứng suất uốn . ● Vùng chân răng dễ bị phá huỷ . ● Chi tiết máy làm việc dưới tải trọng thay đổi theo chu kỳ . ● Do điều kiện làm việc như trên nên ta đặt ra các yêu cầu về vật liệu như sau : Bề mặt răng phải có độ bền tiếp xúc cao , Răng có độ bền mỏi cao , kết hợp với các chỉ tiêu độ bền , độ dẻo và độ dai va đập ( cơ tính tổng hợp ) . 2Chọ n mác thép để chế tạ o bánh răng hộ p số: Đối với yêu cầu làm việc cầu chi tiết như trên ta chọn thép thấm cácbon 20CrMo. Bánh răng hộp số trong xe tải trọng nhẹ được làm bằng thép thấm cácbon . Ưu điểm của cách chế tạo này là: ● Đảm bảo bánh răng chịu tải trọng tĩnh và va đập tương đối cao , bề mặt có thể bị mài mòn . ● Sau khi thấm cacbon trong lò liên tục ( dùng khí thiên nhiên , khí thu nhiệt và amoniac ) ở nhiệt độ 880 – 980 º C , bánh răng được tôi trực tiếp trong dầu nóng , bể muối ở nhiệt độ 160 – 250 ºC . ● Cách chế tạo như vậy có thể rút ngắn được thời gian và nhiệt độ thấm , nâng cao tính chống mài mòn và giảm độ biến dạng . Ta thấy thép thấm cacbon hoàn toàn phù hợp để chế tạo chi tiết bánh răng hộp số .
1 VẬT LIỆU HỌC – BÀI TẬP Nhóm 90 Chọn thép xác định quy trình nhiệt luyện để chế tạo bánh dẫn hộp số Bánh hộp số xe tải nhẹ 1/Phân tích ều kiệ n m vi ệc : ● Bánh hộp số làm việc môi trường chịu tải trọng tĩnh va đập mạnh ● Bề mặt bị mài mòn làm việc bị ma sát hay cọ sát , chịu ứng suất lớn , lõi chịu ứng suất uốn ● Vùng chân dễ bị phá huỷ ● Chi tiết máy làm việc tải trọng thay đổi theo chu kỳ ● Do điều kiện làm việc nên ta đặt yêu cầu vật liệu sau : Bề mặt phải có độ bền tiếp xúc cao , Răng có độ bền mỏi cao , kết hợp với tiêu độ bền , độ dẻo độ dai va đập ( tính tổng hợp ) 2/Chọ n mác thép để chế tạ o bánh hộ p số: Đối với yêu cầu làm việc cầu chi tiết ta chọn thép thấm cácbon -20CrMo Bánh hộp số xe tải trọng nhẹ làm thép thấm cácbon Ưu điểm cách chế tạo là: ● Đảm bảo bánh chịu tải trọng tĩnh va đập tương đối cao , bề mặt bị mài mòn ● Sau thấm cacbon lò liên tục ( dùng khí thiên nhiên , khí thu nhiệt amoniac ) nhiệt độ 880 – 980 º C , bánh trực tiếp dầu nóng , bể muối nhiệt độ 160 – 250 ºC ● Cách chế tạo rút ngắn thời gian nhiệt độ thấm , nâng cao tính chống mài mòn giảm độ biến dạng *Ta thấy thép thấm cacbon hoàn toàn phù hợp để chế tạo chi tiết bánh hộp số 2.1/ Thành phần hoá họ c mác thép : Mác thép bao gồm thành phần sau : %C = (0,17 – 0,23)% VẬT LIỆU HỌC – BÀI TẬP Nhóm 90 % Si ≤ 0,40% %Mn = (0,70 – 1,00)% VẬT LIỆU HỌC – BÀI TẬP Nhóm 90 %P ≤ 0,035% %S ≤ 0,035% %Cr = (0,3 – 0,6)% %Mo = (0,15 – 0,2)% 2.2/ Cơ sở để chọn mác thép v ới thành phầ n : ● Bề mặt bánh chịu ứng suất lớn , chịu mài mòn ma sát hay cọ sát , tiếp xúc với môi trường bị ăn mòn làm việc ● Đòi hỏi bề mặt có độ cứng tính chống mài mòn lõi đảm bảo độ bền dẻo dai chịu va đập tốt Muốn ta phẩi biến đổi tổ chức lớp bề mặt Ta thường dùng thép có hàm lượng Cr 0,5% hay 1,00 % chủ yếu để cải thiện tính ( dầu ) nâng cao phần độ thấm Nếu dùng thép Cr làm chi tiết máy nhỏ (đường kính 20 – 40 ) hình dạng tương đối phức tạp bánh Chúng đạt yêu cầu cao sau hoá tốt à b 800 – 950 MPa Nhưng nhược điểm bị giòn ram loại II ram cao nên sau ram thường làm nguội dầu ( thay không khí ) Tuy nhiên thêm khoảng 0,25 % Mo làm cải thiện độ thấm chống giòn ram loại II , dùng làm cho chi tiết trung bình ( F > 50 mm ), hình dạng tương đối phức tạp 3/ Nhiệt luyện: 3.1/ Xác đị nh nhiệt độ : Thép 20CrMo => %C = 0,2 % : Như thép thép trước tích có hàm lượng C = 0,2 % • Trên giản đồ Fe-C, nhiệt độ chảy hoàn toàn thép tung độ (trên trục nhiệt độ) giao điểm đường thẳng %C = 0,2 với đường lỏng, ta xác định Tcht=14950C • Xác định nhiệt độ TAc3 tính gần dựa vào tam giác MNP MQR 911 DT AC 0,2 911D727 TAC 865 0.8 C Nhiệt độ ủ thép có hàm lượng cac bon thấp : Tu AC3 (20 ~ 30) C VẬT LIỆU HỌC – BÀI TẬP Nhóm 90 Tu (885 ~ 895) C Đối với thép cácbon thành phần thấp 0,2% ta nên thường hoá Nhiệt độ thường hoá : TTh AC3 (30 ~ 50) C TTh (895 ~ 915) C Nhiệt độ thép thép trước tích phải lấy cao AC3 tức nung nóng đến trạng thái hoàn toàn austenit , nhiệt độ : Tt AC3 (30 ~ 50) C Tt (895 ~ 915) C Tổ chức đạt mactenxit + austenit dư Ta thấy nhiệt độ , ủ , thường hoá của thép hợp kim 20CrMo tìm nhiệt độ , ủ , thường hóa thép 0,2 % chênh lệch không đáng kể đảm bảo tổ chức tính , trình nhiệt luyện thép 3.2/ Tổ chức đạt m nguộ i thép qua ểm tới hạ n : Mục tiêu cảu nung nóng giữ nhiệt để tạo nên austenit hạt nhỏ , chuyển biến định tính thép làm việc hay gia công Tổ chức tạo thành làm nguội phụ thuộc vào nhiều yếu tố : độ nguội , thành phần tổ chức thép … phương thức làm nguội ● Bỏ qua chuyển biến bao tinh xảy nhiệt độ 1499 º C xảy nhiệt độ cao ảnh hưởng đến tổ chức thép gia công sử dụng ● Ban đầu tổ chức thép austenit có thành phần thành phần thép chúng dẻo dai dễ biến dạng ● Từ 8650C đến 7270C : phần austenit chuyển thành ferit nên hỗn hợp thu gồm hai pha ferit + austenit ( α+γ ) Như nói tổ chức tế vi ferit có dạng hạt sáng đa cạnh Cơ tính ferit sắt nguyên chất : dẻo, dai, mềm bền Như tổ chức nhận gồm hai pha dẻo mền Tỷ lệ % hai pha ferit austenit điểm tới hạn (nằm đường A1) tính theo quy tắc cánh tay đòn (trên giản đồ Fe-C) : Fe = 77,42% A = 22,58% ● Ở 7270C xảy phản ứng tích (đường PSK) : austenit chuyển thành peclit VẬT LIỆU HỌC – BÀI TẬP Nhóm 90 γs → [α + Fe3CK] ● Tổ chức nhận ferit xêmentit ( F + XeII ) Xêmentit ( ký hiệu Xe, Fe3C) pha xen kẽ với kiểu mạng phức tạp có công thức Fe3C thành phần 6,67% C ứng với đường thẳng đứng DFKL giản đồ Đặc tính xêmentit cứng giòn, với ferit tạo nên tổ chức khác hợp kim Fe-C ● Tỷ lệ % hai pha ferit xêmentit là: % Fe = 97 % % Xe = % *Như tổ chức nhận gồm có 97% ferit 3% Xe nên đặc tính chung hỗn hợp đặc tính ferit (chiếm tỷ lệ cao) : dẻo, dai, mềm, bền 3.3/ Biện phá p xử lý nhi ệt trước hay sau gia công khí : Như trình bày , thép hợp kim có hàm lượng cacbon thấp ( 50 mm ), hình dạng tương đối phức tạp 3/ Nhiệt luyện: 3.1/ Xác đị nh nhiệt độ : Thép 20CrMo => %C = 0,2 % : Như thép thép trước tích có hàm lượng C = 0,2 % • Trên giản đồ Fe-C, nhiệt độ chảy hoàn toàn thép tung độ (trên trục nhiệt độ) giao điểm đường thẳng %C = 0,2 với đường lỏng, ta xác định Tcht=14950C • Xác định nhiệt độ TAc3 tính gần dựa vào tam giác MNP MQR 911 DT AC 0,2 911D727 TAC 865 0.8 C Nhiệt độ ủ thép có hàm lượng cac bon thấp : Tu AC3 (20 ~ 30) C 11 VẬT LIỆU HỌC – BÀI TẬP Nhóm 90 Tu (885 ~ 895) C Đối với thép cácbon thành phần thấp 0,2% ta nên thường hoá Nhiệt độ thường hoá : TTh AC3 (30 ~ 50) C TTh (895 ~ 915) C Nhiệt độ thép thép trước tích phải lấy cao AC3 tức nung nóng đến trạng thái hoàn toàn austenit , nhiệt độ : Tt AC3 (30 ~ 50) C Tt (895 ~ 915) C Tổ chức đạt mactenxit + austenit dư Ta thấy nhiệt độ , ủ , thường hoá của thép hợp kim 20CrMo tìm nhiệt độ , ủ , thường hóa thép 0,2 % chênh lệch không đáng kể đảm bảo tổ chức tính , trình nhiệt luyện thép 3.5/ Tổ chức đạt m nguộ i thép qua ểm tới hạ n : Mục tiêu cảu nung nóng giữ nhiệt để tạo nên austenit hạt nhỏ , chuyển biến định tính thép làm việc hay gia công Tổ chức tạo thành làm nguội phụ thuộc vào nhiều yếu tố : độ nguội , thành phần tổ chức thép … phương thức làm nguội ● Bỏ qua chuyển biến bao tinh xảy nhiệt độ 1499 º C xảy nhiệt độ cao ảnh hưởng đến tổ chức thép gia công sử dụng ● Ban đầu tổ chức thép austenit có thành phần thành phần thép chúng dẻo dai dễ biến dạng ● Từ 8650C đến 7270C : phần austenit chuyển thành ferit nên hỗn hợp thu gồm hai pha ferit + austenit ( α+γ ) Như nói tổ chức tế vi ferit có dạng hạt sáng đa cạnh Cơ tính ferit sắt nguyên chất : dẻo, dai, mềm bền Như tổ chức nhận gồm hai pha dẻo mền Tỷ lệ % hai pha ferit austenit điểm tới hạn (nằm đường A1) tính theo quy tắc cánh tay đòn (trên giản đồ Fe-C) : Fe = 77,42% A = 22,58% ● Ở 7270C xảy phản ứng tích (đường PSK) : austenit chuyển thành peclit 13 VẬT LIỆU HỌC – BÀI TẬP Nhóm 90 γs → [α + Fe3CK] ● Tổ chức nhận ferit xêmentit ( F + XeII ) Xêmentit ( ký hiệu Xe, Fe3C) pha xen kẽ với kiểu mạng phức tạp có công thức Fe3C thành phần 6,67% C ứng với đường thẳng đứng DFKL giản đồ Đặc tính xêmentit cứng giòn, với ferit tạo nên tổ chức khác hợp kim Fe-C ● Tỷ lệ % hai pha ferit xêmentit là: % Fe = 97 % % Xe = % *Như tổ chức nhận gồm có 97% ferit 3% Xe nên đặc tính chung hỗn hợp đặc tính ferit (chiếm tỷ lệ cao) : dẻo, dai, mềm, bền 3.6/ Biện phá p xử lý nhi ệt trước hay sau gia công khí : Như trình bày , thép hợp kim có hàm lượng cacbon thấp ( 50 mm ), hình dạng tương đối phức tạp 3/ Nhiệt luyện: 3.1/ Xác đị nh nhiệt độ : Thép 20CrMo => %C = 0,2 % : Như thép thép trước tích có hàm lượng C = 0,2 % • Trên giản đồ Fe-C, nhiệt độ chảy hoàn toàn thép tung độ (trên trục nhiệt độ) giao điểm đường thẳng %C = 0,2 với đường lỏng, ta xác định Tcht=14950C • Xác định nhiệt độ TAc3 tính gần dựa vào tam giác MNP MQR 911 DT AC 0,2 911D727 TAC 865 0.8 C Nhiệt độ ủ thép có hàm lượng cac bon thấp : Tu AC3 (20 ~ 30) C 18 VẬT LIỆU HỌC – BÀI TẬP Nhóm 90 Tu (885 ~ 895) C Đối với thép cácbon thành phần thấp 0,2% ta nên thường hoá Nhiệt độ thường hoá : TTh AC3 (30 ~ 50) C TTh (895 ~ 915) C Nhiệt độ thép thép trước tích phải lấy cao AC3 tức nung nóng đến trạng thái hoàn toàn austenit , nhiệt độ : Tt AC3 (30 ~ 50) C Tt (895 ~ 915) C Tổ chức đạt mactenxit + austenit dư Ta thấy nhiệt độ , ủ , thường hoá của thép hợp kim 20CrMo tìm nhiệt độ , ủ , thường hóa thép 0,2 % chênh lệch không đáng kể đảm bảo tổ chức tính , trình nhiệt luyện thép 3.8/ Tổ chức đạt m nguộ i thép qua ểm tới hạ n : Mục tiêu cảu nung nóng giữ nhiệt để tạo nên austenit hạt nhỏ , chuyển biến định tính thép làm việc hay gia công Tổ chức tạo thành làm nguội phụ thuộc vào nhiều yếu tố : độ nguội , thành phần tổ chức thép … phương thức làm nguội ● Bỏ qua chuyển biến bao tinh xảy nhiệt độ 1499 º C xảy nhiệt độ cao ảnh hưởng đến tổ chức thép gia công sử dụng ● Ban đầu tổ chức thép austenit có thành phần thành phần thép chúng dẻo dai dễ biến dạng ● Từ 8650C đến 7270C : phần austenit chuyển thành ferit nên hỗn hợp thu gồm hai pha ferit + austenit ( α+γ ) Như nói tổ chức tế vi ferit có dạng hạt sáng đa cạnh Cơ tính ferit sắt nguyên chất : dẻo, dai, mềm bền Như tổ chức nhận gồm hai pha dẻo mền Tỷ lệ % hai pha ferit austenit điểm tới hạn (nằm đường A1) tính theo quy tắc cánh tay đòn (trên giản đồ Fe-C) : Fe = 77,42% A = 22,58% ● Ở 7270C xảy phản ứng tích (đường PSK) : austenit chuyển thành peclit 20 VẬT LIỆU HỌC – BÀI TẬP Nhóm 90 γs → [α + Fe3CK] ● Tổ chức nhận ferit xêmentit ( F + XeII ) Xêmentit ( ký hiệu Xe, Fe3C) pha xen kẽ với kiểu mạng phức tạp có công thức Fe3C thành phần 6,67% C ứng với đường thẳng đứng DFKL giản đồ Đặc tính xêmentit cứng giòn, với ferit tạo nên tổ chức khác hợp kim Fe-C ● Tỷ lệ % hai pha ferit xêmentit là: % Fe = 97 % % Xe = % *Như tổ chức nhận gồm có 97% ferit 3% Xe nên đặc tính chung hỗn hợp đặc tính ferit (chiếm tỷ lệ cao) : dẻo, dai, mềm, bền 3.9/ Biện phá p xử lý nhi ệt trước hay sau gia công khí : Như trình bày , thép hợp kim có hàm lượng cacbon thấp ([...]... LIỆU HỌC – BÀI TẬP 4 Nhóm 90 Chọn thép và xác định quy trình nhiệt luyện để chế tạo bánh răng dẫn trong hộp số Bánh răng hộp số trong xe tải nhẹ 1/Phân tích đi ều kiệ n là m vi ệc : ● Bánh răng hộp số làm việc trong môi trường chịu tải trọng tĩnh và va đập mạnh ● Bề mặt bị mài mòn khi làm việc bị ma sát hay cọ sát , chịu ứng suất lớn , lõi chịu ứng suất uốn ● Vùng chân răng dễ bị phá huỷ ● Chi tiết... Bề mặt răng phải có độ bền tiếp xúc cao , Răng có độ bền mỏi cao , kết hợp với các chỉ tiêu độ bền , độ dẻo và độ dai va đập ( cơ tính tổng hợp ) 2/Chọ n mác thép để chế tạ o bánh răng hộ p số: Đối với yêu cầu làm việc cầu chi tiết như trên ta chọn thép thấm cácbon -20CrMo Bánh răng hộp số trong xe tải trọng nhẹ được làm bằng thép thấm cácbon Ưu điểm của cách chế tạo này là: ● Đảm bảo bánh răng chịu... thấy nhiệt độ tôi , ủ , thường hoá của của thép hợp kim 20CrMo đã tìm được và nhiệt độ tôi , ủ , thường hóa của thép 0,2 % chênh lệch không đáng kể và nó vẫn đảm bảo được tổ chức và cơ tính , quá trình nhiệt luyện của thép 3.8/ Tổ chức đạt được khi là m nguộ i thép qua các đi ểm tới hạ n : Mục tiêu cảu nung nóng và giữ nhiệt là để tạo nên austenit hạt nhỏ , sự chuyển biến này quy t định cơ tính của thép. .. đã tìm được và nhiệt độ tôi , ủ , thường hóa của thép 0,2 % chênh lệch không đáng kể và nó vẫn đảm bảo được tổ chức và cơ tính , quá trình nhiệt luyện của thép 3.5/ Tổ chức đạt được khi là m nguộ i thép qua các đi ểm tới hạ n : Mục tiêu cảu nung nóng và giữ nhiệt là để tạo nên austenit hạt nhỏ , sự chuyển biến này quy t định cơ tính của thép khi làm việc hay gia công tiếp theo Tổ chức tạo thành khi... đối phức tạp 3/ Nhiệt luyện: 3.1/ Xác đị nh nhiệt độ : Thép 20CrMo => %C = 0,2 % : Như vậy thép này là thép trước cùng tích vì có hàm lượng C = 0,2 % • Trên giản đồ Fe-C, nhiệt độ chảy hoàn toàn của thép là tung độ (trên trục nhiệt độ) của giao điểm của đường thẳng %C = 0,2 với đường lỏng, ta xác định được Tcht=14950C • Xác định nhiệt độ TAc3 được tính gần đúng dựa vào tam giác MNP và MQR 911 DT AC... trọng tĩnh và va đập tương đối cao , bề mặt có thể bị mài mòn ● Sau khi thấm cacbon trong lò liên tục ( dùng khí thiên nhiên , khí thu nhiệt và amoniac ) ở nhiệt độ 880 – 980 º C , bánh răng được tôi trực tiếp trong dầu nóng , bể muối ở nhiệt độ 160 – 250 ºC ● Cách chế tạo như vậy có thể rút ngắn được thời gian và nhiệt độ thấm , nâng cao tính chống mài mòn và giảm độ biến dạng *Ta thấy thép thấm... phù hợp để chế tạo chi tiết bánh răng hộp số 2.3/ Thành phần hoá họ c của mác thép trên là : Mác thép trên bao gồm những thành phần sau : %C = (0,17 – 0,23)% % Si ≤ 0,40% 16 VẬT LIỆU HỌC – BÀI TẬP 4 Nhóm 90 %Mn = (0,70 – 1,00)% 17 VẬT LIỆU HỌC – BÀI TẬP 4 Nhóm 90 %P ≤ 0,035% %S ≤ 0,035% %Cr = (0,3 – 0,6)% %Mo = (0,15 – 0,2)% 2.2/ Cơ sở để chọn mác thép v ới thành phầ n như trên : ● Bề mặt bánh răng chịu... có độ cứng cao hơn và thích hợp với gia công cắt hơn vì phoi giòn hơn , dễ gãy hơn ● Làm nhỏ xêmentit chuẩn bị cho nhiệt luyện kết thúc Khi thường hoá tạo ra tổ chức peclit phân tán hay xoocbit trong đó xêmentit có kích thước nhỏ , điều này rất thuận lợi để tạo thành hạt austenit nhỏ mịn khi nung nóng cho nhiệt luyện kết thúc Thường hoá là phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng thép đến trạng thái... chức tạo thành khi làm nguội phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : độ quá nguội , thành phần tổ chức của thép … và cả phương thức làm nguội ● Bỏ qua chuyển biến bao tinh xảy ra ở nhiệt độ 1499 º C vì nó xảy ra ở nhiệt độ quá cao và không có ảnh hưởng gì đến tổ chức của thép khi gia công và sử dụng ● Ban đầu tổ chức của thép là austenit có thành phần chính bằng thành phần của thép vì vậy chúng dẻo dai và dễ... có độ cứng cao hơn và thích hợp với gia công cắt hơn vì phoi giòn hơn , dễ gãy hơn ● Làm nhỏ xêmentit chuẩn bị cho nhiệt luyện kết thúc Khi thường hoá tạo ra tổ chức peclit phân tán hay xoocbit trong đó xêmentit có kích thước nhỏ , điều này rất thuận lợi để tạo thành hạt austenit nhỏ mịn khi nung nóng cho nhiệt luyện kết thúc Thường hoá là phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng thép đến trạng thái ... VẬT LIỆU HỌC – BÀI TẬP Nhóm 90 Chọn thép xác định quy trình nhiệt luyện để chế tạo bánh dẫn hộp số Bánh hộp số xe tải nhẹ 1/Phân tích ều kiệ n m vi ệc : ● Bánh hộp số làm việc môi trường chịu tải... VẬT LIỆU HỌC – BÀI TẬP Nhóm 90 Chọn thép xác định quy trình nhiệt luyện để chế tạo bánh dẫn hộp số Bánh hộp số xe tải nhẹ 1/Phân tích ều kiệ n m vi ệc : ● Bánh hộp số làm việc môi trường chịu tải... 3/ Nhiệt luyện: 3.1/ Xác đị nh nhiệt độ : Thép 20CrMo => %C = 0,2 % : Như thép thép trước tích có hàm lượng C = 0,2 % • Trên giản đồ Fe-C, nhiệt độ chảy hoàn toàn thép tung độ (trên trục nhiệt