Выбор нагревательных устройств.

1. Цементация.

Шахтная печь Ц-105. Вид нагрева – электрический. Атмосфера – науглероживающая. Максимальная температура 950 ⁰С.

2. Закалка.

Камерная печь СНО-4.8.2,5/10. Вид нагрева – электрический. Атмосфера – воздушная. Максимальная температура 1000 ⁰С.

3. Отпуск.

Шахтная печь ПН-32. Вид нагрева – электрический. Атмосфера – воздушная. Максимальная температура 650 ⁰С.

Составляем технологическую маршрутную карту на операции цементации и термической обработки цементованных деталей.

 

 

Таблица 58

Маршрутная карта термической обработки

Разраб.	Сдобняков Е.В.	НГТУ
Согл.
Утв.	Сорокин В.К.	Зубчатое колесо
МО1	Сталь 20Х ГОСТ4543	Диаметр 60 мм s0,2 = 800 МПа,
МО2
А 03	Цементация
Б 04	Шахтная печь Ц-105
О 05	Цементовать деталь
Т 06	Корзинка, подвеска
А 08	Закалка
Б 09	Электропечь СНО-4.8.2,5/10
О 10	Закалить деталь
Т 11	Поддон
А 13	Отпуск высокотемпературный
Б 14	Электропечь ПН-32
О 15	Отпустить деталь
МК

 

 

Справочные материалы

Таблица 47

Нагревательные устройства термических производств

машиностроения (примеры)

 

Обозна-чение серии	Тип нагревательного устройства	Конструк-ция устройства	Характер среды	Максимальная рабочая температура, ^0С	Назначение при термообработке
Вид нагрева – электрический
СНО	СНО-4^.8^.2,5/10	камерная	воздушная атмосфера		закалка, отжиг
СН3	СН3-3^.6^.2/10	камерная	защитная атмосфера		закалка, отжиг
ОКБ	ОКБ-210	камерная	защитная атмосфера		закалка
СШ3	СШ3-6^.6/7	шахтная	защитная атмосфера		отпуск закаленных изделий
ПН	ПН-32	шахтная	воздушная атмосфера		отпуск закаленных изделий
Ш	Ш-30	шахтная	воздушная атмосфера		закалка
Ц	Ц-105Б	шахтная	науглероживающая атмосфера		цементация
США	США-6^.6/6	шахтная	аммиак		азотирование
СВС	СВС-2^.4^.4/10	ванна электродная	расплавленная соль		закалка
СВГ	СВГ-20/8,5	печь-ванна	расплавленная соль		отпуск закаленных изделий
Вид нагрева – индукционный
МГ3	МГ3-208АК	машинный генератор ТВЧ	воздух	частота тока 8000 Гц	поверхностная индукционная закалка

Таблица 48

Время нагрева и выдержки в электрических и газовых печах,

соляных ваннах при закалке стали

 

Сечение поперечное (диаметр детали), мм	Продолжительность, мин
Печи электрические	Печи газовые	Соляные ванны (жидкая среда)
Нагрев и выдержка	Нагрев	Выдержка	Нагрев	Выдержка
	1,0 на 1 мм сечения

 

Таблица 49

Группы улучшаемых конструкционных сталей по степени нагруженности

деталей машин и механическим свойствам после закалки и высокого отпуска

 

Улучшаемые стали (основные разновидности, примеры марок)	Механические свойства сердцевины
Предел прочности, sв, МПа	Предел текучести, s0,2, МПа
1. Малонагруженные детали машин(прокаливаемость при закалке в сечениях до 10-12 мм; s0,2 < 600 МПа).
Углеродистые стали марок 35,40,45	600…700	400…600
2. Средненагруженные детали машин(прокаливаемость при закалке в сечениях до 20-50 мм; s0,2 < 850 МПа).
Хромистые: 40Х, 45Х Марганцовистые: 45Г2 Хромомарганцовистые (дополнительно вводят титан или бор): 30ХГТ; 40ХГР	900…1100	700…850
3. Высоконагруженные детали машин(прокаливаемость при закалке в сечениях до 75-100 мм; s0,2 < 1100 МПа).
Хромоникелевые: 40ХН Хромоникельмолибденовые: 40ХН2М Хромоникельмолибденованадиевые: 38ХН3МФА	1000…1200	800…1100

 

 

Таблица 50

Механические свойства некоторых типовых конструкционных

среднеуглеродистых сталей после закалки и высокого отпуска

при температуре 540…600 ⁰С

 

Марка улучшаемой стали	Оптовая цена^*	tзак, ^0С	Среднее значение критического диаметра, мм^**	Предназначены для деталей с поперечным сечением, мм	Механические свойства
s0,2, МПа	sв, МПа	НВ
	1,0			15…20			167…207
	1,0			15…20			205…210
40Х	1,2			25…35			163…168
40ХН	1,6			50…75			166…170
30ХГС	1,4			50…75			207…217
40ХН2М	2,1			75…100			280…310
38ХН3МФА	2,6			100…200

Примечания:

* Относительные единицы: за 1,0 принята оптовая цена углеродистой качественной стали;

** Диаметр образца, закаливающегося насквозь с получением в центре микроструктуры из 90% мартенсита и 10% троостита.

 

Таблица 51

Основные способы поверхностного упрочнения деталей машин

 

Типовая глубина упрочняемого слоя, мм	Упрочняющая обработка	Твердость поверхностного слоя
HV	HRC
0,1…0,2	Борирование	1800…2000	-
0,3…0,5	Азотирование	850…1050	65…68
0,2…0,8	Нитроцементация, закалка и низкий отпуск	-	58…64
0,5…1,0	Лазерное термоупрочнение	950…1200	67…72
1,5…1,8	Цементация, закалка и низкий отпуск	-	58…62
1,5…2,0	Объемно-поверхнастная закалка и низкий отпуск	-	58…61
1,6…5,0	Поверхностная индукционная закалка ТВЧ и низкий отпуск	-	45…55

 

 

Таблица 52

Группы цементуемых конструкционных сталей по степени

нагруженности деталей машин и механическим свойствам

сердцевины деталей после цементации, закалки и низкого отпуска

 

Типовые примеры марок цементуемых сталей	Механические свойства сердцевины деталей
Предел прочности sв, МПа	Предел текучести s0,2, МПа
1. Малонагруженные детали машин(прокаливаемость при закалке малая; s0,2 < 300 МПа)
Углеродистые стали марок 10, 15, 20	380…460	245…300
2. Средненагруженные детали машин (прокаливаемость при закалке в сечениях 10…20 мм; s0,2 < 700 МПа)
Легированные стали марок 15Х, 20Х, 15ХР, 20ХН и др.	730…830	590…700
3. Высоконагруженные детали машин(прокаливаемость при закалке в зависимости от марки стали от 20 до 100 мм; s0,2 < 1080 МПа)
Легированные стали марок 25ХГТ, 20ХГР, 25ХГМ, 12ХН3А, 12Х2Н4А, 15ХГН2ТА, 20ХН2М и др.	980…1270	830…1080

 

Таблица 53

Характеристики основных видов поверхностного упрочнения

 

Операции упрочняющей термической обработки	Типовая глубина упрочняемого слоя	Твердость поверхностного слоя	Поперечное сечение детали, мм	Предел текучести сердцевины s0,2, МПа	Примеры типовых марок сталей
HV	HRC
Химико-термическая обработка
Цементация, закалка и низкий отпуск	1,5…1,8	-	58…62	До 50…60	390…830	20Х, 25ХГТ, 20ХН2М и др.
Нитроцемен-тация, закалка и низкий отпуск	0,2…0,8	-	58…64	До 30		35Х, 25ХГМ, и др.

 

Продолжение таблицы 53

Борирование	0,1…0,2	1800…	-	До 150	Зависит от марки стали и термообработки	Конструк-ционные стали (40Х, 30ХГСА и др.)
Азотирование	0,3…0,5	850…	65…68	До 60…200	880…590	38Х2МЮА и др.
Поверхностная термическая обработка
Поверхностная индукционная закалка (закалка с нагревом ТВЧ) и низкий отпуск	1,6…5,0	-	45…55	40…100		40Х, 45 и др.
Объемно-поверхностная индукционная закалка с глубинным нагревом и низкий отпуск	1,5…2,0	-	58…61			55ПП
Лазерная закалка (термоупрочнение) и низкий отпуск	0,5…1,0	950…	67…72	16…25	460…780	45, 45Х и др.

 

 

Таблица 54

Механические свойства в сердцевине некоторых типичных цементуемых

сталей после цементации и низкого отпуска при 180…200 ⁰С

(по данным Ю.М. Лахтина)

 

Марка стали	Рекомендуемое максимальное поперечное рабочее сечение, мм	Температура закалки, ^0С	Механические свойства
sв, МПа	s0,2, МПа	d, %	Y, %
20Х
18ХГТ
20ХГР	40…60
20ХГМ	60…80
30ХГТ	60…80
12Х2Н4А	100…120
18Х2Н4МА	более 120

 

Таблица 55

Данные по поверхностной индукционной закалке

 

Диаметр изделия, мм	Рекомендуемая глубина закаленного слоя, мм		Глубина закаленного слоя, мм	Рекомендуемая частота тока, Гц
	1,6…3,1		1,5	25000^*
	2,3…3,9		2,0	15000^*
	2,6…4,5		3,0	8000^**
	2,9…5,0		4,0	4000^**

Генератор тока: ^* ламповый или

машинный; ^** машинный.