Вал-шестерня из стали 40Х

Сталь 40Х – конструкционная легированная качественная, доэвтектоидная. Содержит 0,40% С, , 1% Сr, S и Р до 0,035% каждого. Улучшаемая сталь. Применяется для изготовления различных деталей машин повышенной прочности. Сталь флокеночувствительная и склонная к отпускной хрупкости.

Оговоренные в задании требования твердости 280…300 НВ свойственны структуре сорбита отпуска, получаемой после окончательной термической обработки – улучшения (закалки и высокотемпературного отпуска).

В качестве предварительной термической обработки, учитывая флокеночувствительность стали, выбираем отжиг по антифлокенному режиму. Назначение отжига (после ковки) – уменьшение твердости, снятия напряжений, получение равновесной структуры, уменьшение склонности к флокенообразованию.

График технологии отжига поковки вал-шестерни из стали 40Х приведен на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 – График технологии отжига поковки вал-шестерни стали 40Х

Технология отжига: копеж при температуре 300…350⁰ С из расчета 1 час на каждые 25 мм расчетного(основного) сечения:

ч;

нагрев до температуры аустенитизации со скоростью 30…40 град/ч:

ч

(А₃ =790⁰ С), выдержка для выравнивания температуры по сечению – из расчета 1 час на 100 мм сечения:

ч;

охлаждение до температуры 240…250⁰ С со скоростью 30 град/ч:

ч;

выдержка при температуре переохлаждения 240…250⁰ С из расчета 1 час на 25 мм сечения:

ч;

нагрев от 240…250⁰ С до 640…660⁰ С со скоростью 70…80 град/ч:

ч;

выдержка при температуре изотермы 640…660⁰ С из расчета 2 часа на каждые 25 мм:

ч;

охлаждение от температуры 640…660⁰ С до 400⁰ С со скоростью 30 град/ч:

ч;

охлаждение от температуры 400⁰ С до 100⁰ С со скоростью 15 град/ч:

ч,

далее охлаждение на пролете цеха. Общая продолжительность отжига 135 часов.

Окончательная термическая обработка – улучшение – выполняется после механической обработки. Сорбит отпуска, получаемый в результате улучшения, обладает наилучшим сочетанием свойств прочности, вязкости и пластичности. График технологии закалки и отпуска (улучшения) приведен на рисунке 2.6. Основные параметры режима (температуру нагрева при аустенитизации, скорость охлаждения при закалке, температуру отпуска) определяем с помощью диаграммы изотермического распада аустенита стали 40Х (см. рисунок 2.6). Температура нагрева

t_н = Ас₃ + (20…40)⁰ С = 790+30=820⁰ С;

скорость охлаждения при закалке должна быть больше критической скорости

,

где t_н – температура нагрева, ⁰ С;

t^* и τ^* температура и время (инкубационное) минимальной устойчивости переохлажденного аустенита, соответственно.

град/с.

Температуру высокотемпературного отпуска принимаем 580…600⁰ С.

а б

Рисунок 2.6. – Графики технологии закалки (а) и отпуска (б) вал-шестерни

из стали 40Х