Сигова В.И., Пчелинцев В.А. Технология конструкционных материалов и материаловедение. Ч2

Подождите немного. Документ загружается.

УМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕ

700-800 1,4-1,5 2,0-1,5 2,0-2,5

Азотирование 900-1200

600-1500

1,1-1,25

1,5-1,7

1,5-1,6

1,7-2,1

Накатка роликом - 1,1-1,3 1,3-1,5 1,6-2,0

Таблица 3

Материал вала

, МПа

Минимальная

усталостная

прочность, МПа

Низколегированный серый чугун

СЧ35

Высокопрочный чугун ВЧ80-2

Сталь 30ХГТ

350

600

1200

5,9

8,1

8,2

Справочные материалы по выбору сталей для изготовления

деталей машин представлены в табл. 4-12.

МС

ЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРС

ИТ

Таблица 4– Выбор материалов и способов повышения эксплуатационных свойств

для деталей машин

Наименование деталей Характер работы Материалы, применяемые

для изготовления деталей

Основные виды поврежде-

ний в эксплуатации

Способы повышения экс-

плуатационных свойств

Болты и шпильки резь-

бовых соединений, со-

бираемых с предвари-

тельной натяжкой и

нагружаемых силами,

вызывающие перемен-

ные напряжения

Статические напряже-

ния от предварительной

затяжки и переменные

напряжения от изме-

няющихся во время

работы нагрузок

Стали углеродистые

качественные марок от

10 до 45; стали конст-

рукционные, хроми-

стые марок

35Х, 40Х, 45Х

Усталостные изломы,

деформации

Повышение прочности,

уменьшение концен-

трации напряжений,

уменьшение жесткости

болта, повышение

класса чистоты поверх-

ности резьбы болта,

накатка резьбы болта

роликами

Колеса зубчатых пере-

дач

Изгиб зубьев, деформа-

ция контактного сжатия

и сдвига рабочей по-

верхности зубьев, тре-

ние и удары торцов

зубьев зубчатых колес

коробок передач при

включении скорости

Стали конструкцион-

ные (для зубчатых пе-

редач, передающие

большие мощности и

работающие при высо-

ких скоростях): углеро-

дистые стали марок от

35 до 50; легированные

стали марок 35Х, 40Х,

45Х, 40ХН, 45ХН,

18ХГТ, 30ХГТ,

12ХН3А, 12ХН4А,

40ХНМА, 38ХМЮА;

чугуны серые марок

СЧ15 и ковкие (для

зубчатых передач ма-

лонагруженных, тихо-

ходных, большей ча-

стью открытых); пла-

стмассы (текстолит,

нейлон, или капрон)

или древесно-слоистые

пластики

Излом зуба (усталост-

ный или из-за кратко-

временной перегрузки,

осповидное выкраши-

вание, изнашивание

или пластическая де-

формация рабочих по-

верхностей зубьев, тор-

цовый износ зубьев,

зубчатых коробок пе-

реда, заедание зубьев)

Улучшение, сплошная

или поверхностная за-

калка, цементация, азо-

тирование, нитроцемен-

тация рабочих поверх-

ностей зубьев (сталь-

ных зубчатых колес)

Продолжение таблицы 4

Наименование деталей Характер работы Материалы, применяемые

для изготовления деталей

Основные виды поврежде-

ний в эксплуатации

Способы повышения экс-

плуатационных свойств

МС

ЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРС

ИТ

Червяки и червячные

колеса червячной пере-

дачи

Скольжение витков

червяка по рабочим

поверхностям зубьев

червячного колеса,

изгиб зубьев червячно-

го колеса

Червяки - конструкци-

онные углеродистые

или легированные ста-

ли.

Червячные колеса –

бронзы марок

Бр.ОФ-10-1, Бр.ОНФ,

Бр.АЖ9-4; серые чугу-

ны марок от СЧ15 до

СЧ21

Заедание, изнашивание

рабочих поверхностей,

пластическая деформа-

ция и излом зубьев

колеса

Коррегирование зубьев

червячного колеса.

Повышение класса чис-

тоты; закалка или це-

ментация и закалка

рабочих поверхностей

витков червяка

Звездочки цепных пе-

редач

Удары и трение рабо-

чих поверхностей звез-

дочек об элементы цепи

Серый чугун марки

СЧ15; конструкцион-

ные углеродистые ле-

гированные стали типа

20, 20Х, 20ХН

Изнашивание рабочих

поверхностей зубьев

Проектирование звез-

дочек с вогнутым про-

филем зубьев, повыше-

ние класса чистоты,

закалка или цементация

и закалка рабочих по-

верхностей зубьев

Валы и оси Деформация изгиба и

кручение, ускорение

скольжения между цап-

фой и опорой

Углеродистые стали

обыкновенного качест-

ва марок Ст3, Ст4 и

качественные стали

марок от 25 до 45; ле-

гированные стали; мо-

дифицированные чугу-

ны

Усталостные изломы,

изнашивание и задиры

цапф, заедание

Уменьшение влияния

концентраторов напря-

жения (увеличение

радиусов галтелей,

исполнение шпоночных

канавок с плавным вы-

ходом и т.п.), шлифо-

вание цапф (тяжелона-

груженных валов по

всей поверхности на-

клеп галтелей, поверх-

ностная закалка, азоти-

рование)

Продолжение таблицы 4

Наименование деталей Характер работы Материалы, применяемые

для изготовления деталей

Основные виды поврежде-

ний в эксплуатации

Способы повышения экс-

плуатационных свойств

Опоры скольжения

(подшипники и подпят-

ники)

Трение и скольжение

между опорой и цапфой

Антифрикционные

сплавы на основе оло-

ва, свинца, меди, алю-

миния

цинка

анти-

Изнашивание, заедание,

усталостные разруше-

ния поверхности трения

Обеспечение условий

жидкостного трения,

увеличение жесткости

опо

высокая точ-

МС

ЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРС

ИТ

фрикционные чугуны;

металлокерамические

антифрикционные ма-

териалы: твердые поро-

ды дерева (бук, дуб,

ольха, самшит); пласт-

массы, резина

ность изготовления и

высокий класс чистоты

обработки рабочей по-

верхности цапфы; на-

несение на поверхности

опор специальных по-

крытий для улучшения

приработки

Подшипники качения Качение шариков (или

роликов) по наружному

и внутреннему кольцам

Для изготовления тел

качения и подшипнико-

вых колес используют-

ся стали марок ШХ6,

ШХ9, ШХ15, ШХ15СГ,

ШХ10, 65Г, 55СМА,

Х18, 20Х2Н4А,

15ХНМ, 18ХГТ, 15Х,

10; для изготовления

сепараторов использу-

ются малоуглеродистые

и графитизирующие

стали, коррозионно-

стойкие стали ОХ18Н9,

1Х18Н9Т, магниевый

чугун, бронзы, латуни,

алюминиевые сплавы

Излом кольца, разру-

шение тел качения,

изнашивание тел каче-

ния и рабочих поверх-

ностей колец, устало-

стное выкрашивание

(осповидный износ)

рабочих поверхностей

элементов подшипни-

ков, заедание деталей

подшипника

Обеспечение податли-

вости корпуса в нагру-

женной части подшип-

ника

Продолжение таблицы 4

Наименование деталей Характер работы Материалы, применяемые

для изготовления деталей

Основные виды поврежде-

ний в эксплуатации

Способы повышения экс-

плуатационных свойств

Гильза цилиндра порш-

невого двигателя внут-

реннего сгорания

Механические нагрузки

от переменного давле-

ния газов, тепловое и

коррозионное воздей-

ствие газов, трение о

поршневые кольца и

поршень коррозионное

Высококачественные

серые чугуны, с пер-

литной основой, моди-

фицированные чугуны,

специальные чугуны,

легированные марган-

цем титаном

ва

надием

Изнашивание внутрен-

ней поверхности (зер-

кала), появление рисок,

задиров, овальность в

результате изнашива-

ния при неравномерном

давлении поршня тре-

Поверхностная (или

объемная) закалка и

отпуск, покрытий внут-

ренней поверхности

тонким слоем пористо-

го хрома или азотиро-

вание;

ос

ати

ование

МС

ЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРС

ИТ

ли

поршень, коррозионное

действие охлаждающей

жидкости

цем, итаном, ванадием,

хромом, никелем и мо-

либденом, азотируемые

хромомолибд ноалю-

миниевые ста

35ХМЮА и 38ХМЮА

давлении поршня, тре-

щины, коррозия на-

ружной поверхности

гильз и кавитационное

разрушение

внутренней поверхно-

сти для улучшения

прирабатываемости.

Освинцовывание, оцин-

ковывание или

покрытий с бакелито-

вым лаком

Поршень двигателя

внутреннего сгорания

Механические нагрузки

от переменного давле-

ния газов и инерцион-

ных сил возвратно-

поступательного дви-

жения поршня, тепло-

вое воздействие газов

на днище, трение боко-

вой поверхности о зер-

кало гильзы

Серые чугуны марок

СЧ25, СЧ45, СЧ42,

СЧ30, высокопрочный

чугун Ч45-5, литейные

спла-вы

АЛ1, Л2, АЛ10В,

АЛ30, 26, деформи-

руемые

сплавы АК2, АК4,

АК4-1, специальные

алюминиевые

АЛ

алюминиевые

и ачугуны люминиевые

сплавы

Изнашивание цилинд-

рической поверхности,

изнашивание и пласти-

ческая деформация

кольцевых канавок,

изнашивание отверстий

в бобышках, прогар

головки

Покрытие боковой по-

верхности легкоплав-

кими металлами (свин-

цом или оловом), фос-

фатирование, травление

кислотой, сульфидиро-

вание, закалка с после-

дующим старением

поршней из алюминие-

вого сплава

Продолжение таблицы 4

Наименование деталей Характер работы Материалы, применяемые Основные виды поврежде- Способы повышения экс-

для изготовления деталей ний в эксплуатации плуатационных свойств

Диски борон и лущиль- -

З о

ников

Абразивное воздейст

вие почвы силовые

воздействия препятст-

вий

Пружинная сталь марки

65Г или 70Г

Затупление лезвия в

-результате изнашива

ния, разработки квад-

ратных отверстий

акалка и отпуск д

итвердост НВ321-415,

плакирование лезвия

износостойкими мате-

риалами

Лапы культиваторов Абразивное воздейст-

ие

Сталь марок 65Г, 70Г, щей

ск

вие и давлен почвы МСт6

Затупление режу

кромки лезвия в ре-

зультате изнашивания

Закалка и отпу лез-

вия, наплавка на лезвие

твердого сплава

Лопасти рабочего коле- -

са гидротурбины

Кавитационное и кор

розионное воздействие

среды, изгиб, действие

льси

ру

ющего потока

Стали марок 25Х14НЛ,

30Х13НЛ, низколеги-

рованная сталь 20ГСЛ,

облицованная методом

Кавитационное разру-

шение поверхности

деталей

Применение материа-

облов или лицовок,

стойких против кавита-

ционного разрушения

МС

ЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРС

ИТ

вызывающего вибра-

цию

приварки электроза-

клепками, листами из

нержавеющей стали

марки Х18Н9Т

Пальцы звеньев гусе-

Сухое трение при вы-

50, Изнашивание в местах

Закалка поверхности

нагреве

ниц гусеничного трак-

тора

соких давлениях и

ударных нагрузках при

наличии абразива и

влаги

Стали марок 50Г,

или50Г2 27СГ трения проушины или

втулки звеньев гусени-

цы

при , в т.ч. бо-

рирование

Лемеха плугов

Специальные лемеш-

пление режущей

ро-

Закалка с последую-

ском

Давление пласта почвы,

воздействие абразивной

среды

ные стали Л , Л65,

М56

Зату

кромки, затупление

носка, образование

фаски с тыльной сто

ны лезвия в результате

изнашивания

щим отпу лезвия,

наплавка на лезвие

твердого сплава (сор-

майта)

Продолжение таблицы 4

Наименование деталей Характер работы Материалы, применяемые Основные виды поврежде- Способы повышения экс-

для изготовления деталей ний в эксплуатации плуатационных свойств

почвы,

ни

Отвары плугов Давление пласта

воздействие абразивной

среды

Сталь марки МСт2,

трехслойная сталь,

имеющая верх е слои

из твердой стали марки

60, а внутренний слой -

из мягкой незакаливаю-

щейся стали МСт2

Поломка крыла и его

вание

изнаши в месте

схода пласта почвы

Цементация и после

сдующая закалка само-

отпуском

Зубчатые колеса короб- Удары торцов зубьев

Торцовый износ зубьев,

Изготовление шестерни

ки передач трактора при включении ереда-

чи, изгиб зубьев, кон-

тактное сжатие и сдвиг

объемов металла, при-

легающих к эвольвент-

ным поверхностям

Цементируемые стали

30марок 18ХГТ и ХГТ,

легированные стали

марок 20ХНР, 20ХГНР

и 20ХН3А

изнашивание эволь-

вентных поверхностей

зубьев

с наиболее рациональ-

ной (бочкообразной)

формой торцов, зубьев,

цементация или нитро-

цементация рабочих

поверхностей зубьев с

послед

ющей закалкой

МС

ЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРС

ИТ

и отпуском

Звенья гусениц гусе-

Контактные нагрузки,

Аустенитная высоко-

ая

Изнашивание проушин,

зацепления

из

ничных ракторов трение качения с про-

скальзыванием о бего-

вую дорожку и боковые

поверхности опорных

каркасов, наличие абра-

зива и влаги в зоне тре-

ния

марганцовист сталь

марки Г12Л, перлитная

сталь 35Л1, 45Л1, угле-

родистая сталь 45,

сталь 20ХГСНМ,

35ХГСА

изнашивание цепок в

месте с

ведущим колесом, -

нашивание беговой

дорожки, усталостные

разрушения

Закалка и отпуск, нор-

мализация или закалка

в электролите беговых

дорожек, наплавка поч-

возацепа вольфрамо-

вым чугуном

Продолжение таблицы 4

рактер работы Материалы, применяемые Основные виды поврежде- Способы повышения экс-Наименование деталей Ха

для изготовления деталей ний в эксплуатации плуатационных свойств

Коленчатый вал Периодические нагруз-

ковкого

ки от сил давления га-

зов и инерция движу-

щихся масс, вызываю-

щие еременные на-

пряжения в элементах

вала; трение шеек о

заливку вкладышей

подшипников

Отливки из высоко-

прочного или перлит-

ного чугуна,

стали марок Ст , 35, 40,

45, 50, 35Г, 45Г2, 50Г,

40Х, 40ХГМ, 40ГМЮ

40ХНМ, стали марок

40ХН, 30ХМА, 18НМА,

18ХНВА, 20ХН3А,

40Х3МЮ, 25ХН4ВЛ,

38ХМЮА

Уменьшение диаметра

овальность и конус-

ность шеек в результате

изнашивания, прогиб

или усталостный излом

в результате несоосно-

сти износа коренных

подшипников

Поверхностная закалка

азотирование, полиро-

вание коренных и ша-

тунных шеек для по-

вышения износостой-

кости, накатка ролика-

ми или обдувка дробью

галтелей (для увеличе-

ния выносливости)

Клапан двигателя внут- Динамические пере-

переменного

Изнашивание и приго-

Заполнение внутренней

реннего сгорания грузки от

давления газов и сил

упругости пружины;

омывание головок вы-

пускных лапанов го-

рячими газами, движу-

щимися с большой

скоростью

Для выпускных клапа-

нов стали марок Х9С2,

Х10СМ, 4Х9С2,

40СХ10МА, 4Х С2М,

40ХН, 50ХН, Х8С и др.

для впускных клапанов

стали марок 40, 50ХН,

45, 40Х, 45Х, 40ХН,

40ХНМА; 4Х9С2 и др.

рание фаски тарелки

клапана, изнашивание

стержня деформации

полости головки пусто-

телого выпускного кла-

пана на 50-60% метал-

лическим натрием (для

охлаждения клапана),

наплавка фаски и го-

ловки выпускного кла-

пана со стороны ци-

линдра твердым спла-

вом В76 или со

майтом

МС

ЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРС

ИТ

(для повышения изно-

состойкости и коррози-

онной стойкости); объ-

емная закалка и отпуск

Продолжение таблицы 4

рактер работы Материалы, применяемые Основные виды поврежде- Способы повышения экс-Наименование деталей Ха

для изготовления деталей ний в эксплуатации плуатационных свойств

Поршневое кольцо дви-

Нагр -

чу

гателя внутреннего

сгорания

ев от соприкосно

вения с горячими газа-

ми; трение о внутрен-

нюю поверхность гиль-

зы при возвратном по-

ступательном движе-

нии

Серые чугуны марок

СЧ20, СЧ25, СЧ30,

специальные гуны,

легированные агнием,

никелем, вольфрамом,

хромом, фосфором,

титаном, едью и вана-

дием, хромированная

сталь Х12М

Изнашивание по на-

ружной цилиндриче-

ской и торцовой по-

верхности, снижение

упругости, пригорание

Пористое хромирова

го

ние одно или двух

верхних компрессор-

ных колец, электроли-

тическое лужение или

фосфатирование не-

хромированных к лец

(для улучшения рира-

батываемости и повы-

шения коррозионной

стойкости)

Вкладыши шатунных и

Переменные по вели-

Вкладыши с заливкой

С 6

Изнашивание, устало-

коренных подшипник -

вых валов двигателя

внутреннего сгорания

чине давления газов и

давления от сил инер-

ции поступательно-

движущихся и вра-

щающихся масс

баббитами марок Б89,

Б83, БН, БК-2, БТ,

сплавом ОС-6- и

свинцовистой бронзой

марки БрС30, биметал-

лические вкладыши из

стальной полосы с алю-

миниевым сплавом

АСМ, вкладыши из

трехслойной ленты

стное выкрашивание

или подплавление за-

ливки

Покрытие рабочей по-

верхности сплавом или

припоем ПОС-18

Лопатки газовых тур-

Растяжение, изгиб и

ев

Разрушение по про-

ти ра

Полирование профиля

бин экскаватора

кручение профильной

части и хвостовика под

действием динамиче-

ских нагрузок при уда-

рах о камни, глыбы

мерзлого грунта и т.д.

Сплавы на никел ой

основе Н77ТЮР,

ХН70ВМТЮ

фильной час пе или

елочному профилю

хво-стовика и по краям

в результате изнашива-

ния

пера лопатки (корыта,

спинки, кромок и ра-

диусов) обкатка роли-

ком

Таблица 5 - Машино ериалы строительные мат

МС

ЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРС

ИТ

состав, % Критические

Марка Химический

стали точки, С

C Mn W Ti

)

Cr Ni A

Низкоуглеродистые цементуемые стали

10 0,05-0,15 - 735 890 - - - -

1 5Х 0,12-0,20 0,7-1,0 - - - - 750 850

1 0,9-1,2 0,05-0,15 8ХГТ 0,17-0,24 1,0-1,4 - - 740 845

1 3,25-3,65 2Х2Н4А 0,10-0,15 1,25-1,05 0,3-0,6 - - 745 800

30ХГТ 0,24-0,32 1,0-1,3 - 0,8-1,0 - 0,03-0,09 770 825

Химический состав Критические

Марка

стали

, %

точки, С

C Cr Si Mn

)

Ni Mо A

Среднеуглеродистые ул аемые учш стали

40 0,35-0,45 - - 730 - - - 790

4 А 0Х 0,34-0,42 0,8-1,1 - - - - 740 815

3 0,9-1,2 0 АХГС 0,26-0,35 0,8 ,1-1 - - 0,8-1,1 760 830

3 8ХН3МА 0,33-0,40 0,8-1,2 2,75-3,25 0,2-0,3 0,17-0,37 0,2 ,5 -0 730 770

40ХНМА 0,36-0,44 0 0,6-0,9 1,25 ,75-1 0,15-0,25 0,17-0,37 ,15-0,8 730 780

38Х2МЮ

0,35-0,42 1 ,45-1,65 0,15-0,25 0,2-0,45 0,3-0,6 800 865

Про жение таблицы 5

дол

МС

ЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРС

ИТ

Марка Химический состав, % Критические точки,

стали C Mn Si Cr Ni S AP A

C1 C3

не более

Шарикоподшипниковые стали

ШХ6 0,95-1,05 0,20-0,40 0,15-0,35 0,45-0,35 0,30 0,020 0,027 740 880

ШХ9 1,00-1,10 0,20-0,40 0,15-0,35 0,75-1,05 0,30 0,020 0,027 750 890

ШХ15СГ 0,95-1,10 0,9-1,2 0,50-0,65 1,30-1,65 0,30 0,020 0,027 750 910

Марка

Химический состав, % Критические

точки,

стали AC Mn Si Cr V Ni A

C1 C3

)

Пружинные стали

65 0,6-0,7 - - - - - 727 752

65Г 0,55-0,65 0,7-1,0 - - - - 726 765

60С2 0,55-0,65 0,6-0,9 1,5-2,0 - - - 750 820

50ХФ 0,45-0,55 - - 0,7-1,1 0,15-0,25 - 752 788

0,56-0,64 0,4-0,7 1,4-1,8 0,3 - 1,4-1,7 765 780

Продолжение таблицы 5