Перейти к содержанию
Авторизация  
Termozarem

Термообработка вал-шестерни из Ст 40ХН.

Рекомендуемые сообщения

Добрый день!

Прошу оказать помощь в термообработке вал-шестерни из Стали 40ХН.

Вал-шестерня - длина - 700 мм, диаметр зубчатого венца - 140 мм. Требуемая твердость 41-45 HRC.

 

Термообработка: в подвешенном состоянии по две шт. Температура закалки 840-860 градусов. Выдержка 3 часа. Охлаждение в баке с циркулирующим маслом И-40. Температура масла 40-50 градусов. Перемещение деталей - мостовым краном.

После отпуска на 250 градусов твердость 28 - 35 HRC. Требуемая твердость не получается.

 

Через воду в масло твердость деталь набирает но большая деформация и риск образования трещин.

 

Подскажите, что у нас не так при закалке в масло для получения твердости 41-45 HRC.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Первое что пришло в голову - обезуглероживание. Для чего выдержка 3 часа?

Второе - несоответствие марки стали, химанализ. Похоже на сталь 45.... судя по твердости если исключить обезуглероживание.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

1. Хотелось бы увидеть чертеж изделия. У стали 40ХН не такой уж и большой критический диаметр прокаливаемости. Возможно, конкретно для данного изделия необходимо выбрать сталь как для тосионных валов, содержащую молибден.

2. Согласна с Salty_Ears, возможно, все дело в обезуглероживании поверхностного слоя. При закалке в шахтных печах (если у ТС в них производится закалка, в сообщении оборудование не указано) необходимо создавать защитную атмосферу, подавая в небольших количествах газ.

3. Меня также смущает время выдержки 3 часа, но если это связано с большим сечением изделия, то тогда параметр объясняется, и возвращаемся к п.1.

4. Насколько я знаю, отпуск производится для этой марки стали в воде или масле.

5. Все же необходимо продумать такой вариант ТО: предварительная ТО (улучшение, для придания достаточных механических свойств сердцевины детали) и окончательная ТО (ТВЧ, закалка поверхности на заданную твердость). В принципе, никто не мешает ТС как технологу проработать технологичность данного изделия с конструктором.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

 

я так понял что твердость требуется именно для зубчатого венца, а его толщина вряд ли выше глубины прокаливаемости. Сам вал калить до 40 HRC задача скорее всего не стоит. При низком отпуске хромистых сталей отпускной хрупкости не наблюдается, но собственно их так и не термообрабатывают. Все же склоняюсь к ошибке в химсоставе. Изменено пользователем Salty_Ears

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Охлаждение в баке с циркулирующим маслом И-40

Увеличьте интенсивность циркуляции масла. Желательно деталь такую массивную не просто опускать в бак ,чтобы она там висела, а совершать краном движения вверх-вниз до полного охлаждения детали.

Проверьте химсостав. Образец-свидетель такого же сечения закалите при интенсивном перемешивании.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Termozarem, прокаливаемость стали 40ХН оставляет желать лучшего (хуже чем у 40Х), Поэтому

Подскажите, что у нас не так при закалке в масло для получения твердости 41-45 HRC.

всё у Вас так, просто сталь сама по себе фуфло (кто додумался изготовить такую большую деталь из данной марки стали?).

 

Пробуйте решить проблему при помощи ТВЧ.

Если нет ТВЧ и не нравится большая деформация ... то

нагрев на 750-760 с охлаждением на воду - решит проблему деформаций, при этом твёрдость будет что надо (А вот со структурой беда). Сердцевина при этом будет не более 30HRC (до 40HRC прокалится на 5-10мм не более)

 

 

 

увеличение циркуляции масла бесполезно.

Изменено пользователем ycnokou

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Расчет времени выдержки был сделан из расчета прогрева 1 мм сечения в минуту плюс 1/3 на выдержку. А как иначе?

Сделать ТВЧ нет возможности. Проблем бы небыло.

Помимо циркуляции детали так же перемещались вверх-вниз.

Конструкторов пытались уговорить на замену стали - 40ХН2МА, но безрезультатно - ответ один 40ХН калится на 40-50 HRC без проблем.

Но я считаю, что без проблем только в камерных печах калятся деталей небольшого веса (до 10 кг) где можно обеспечить наименьшую потерю температуры при переносе деталей в масло и интенсивное охлаждение.

Изменено пользователем Termozarem

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Конструкторов пытались уговорить на замену стали - 40ХН2МА, но безрезультатно - ответ один 40ХН калится на 40-50 HRC без проблем.

все правильно. Конструктор обязан учитывать помимо технологичности еще и стоимость как материала, так и обработки. Наличие оборудования безусловно, тоже, но мы не увидели пока ни чертежа, ни хотя бы эскиза с режимами работы.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)
прогрева 1 мм сечения в минуту плюс 1/3 на выдержку.

Имеется в виду время выравнивания температуры после посадки изделия в печь + продолжительность выдержки по достижении заданной температуры по всему сечению? Т.е. сечение вала 130 мм?

Изменено пользователем promlyt

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Termozarem, c 40ХН2МА - получили бы нечто подобное (чуть лучше чем с 40ХН - но результата не добиться). 40Х2Н2МА спасёт бы Вас в этом случае.

Короче меняйте материал, либо калите на воду с недогревом (износостойкость пострадает).

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

ycnokou, Не совсем понял. Что с 40ХН2МА был бы такой же результат как и с 40ХН. Тогда какую сталь применить. И вообще, получается что массивные детали из 40Х и 40ХН проблематично закалить на масло с твердостью 40-50 HRC?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Termozarem,

Не совсем понял. Что с 40ХН2МА был бы такой же результат как и с 40ХН.

повторюсь: результат для ст. 40ХН2МА был бы аналогичен ст. 40ХН (твердость получилась бы чуть повыше, но 41-45HRC навряд ли были бы достигнуты!). Металлурги сейчас всего ложат по минимуму, поэтому прокаливаемость страдает. Раньше не стеснялись сыпануть хрома поболе (от того и в справочниках результаты красивые).

По прокаливаемости (значениям твердости в зависимости от толщины сечения, после закалки на масло) данные стали можно расположить так: 40ХН (самая плохая из трех) => 40Х => 40ХН2МА (лучшая из трех)

! Масло И-40 густое, скорость охлаждения ниже чем в более жидком И-20.

Заместо 40ХН2МА предлагаю Вам опробовать 40Х2Н2МА (прокаливается лучше, хим. состав гарантирован, металлурги не смогут сыпануть менее 1,25% Хрома).

 

Есть предположение, что более дешевая ст. 35ХГСА так же сможет Вас удовлетворить (но она более хрупкая по сравнению с вышеперечисленными сталями ... если для Вашей шестерни хрупкость - не страшный порок, то опробуйте ст. 35ХГСА).

 

И вообще, получается что массивные детали из 40Х и 40ХН проблематично закалить на масло с твердостью 40-50 HRC?

их в масло НЕ ЗАКАЛИТЬ! (из стали 40Х сечения толще 20-25мм, на такую твердость, можно закалить только "поверхностно", сердцевина будет мягче).

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Исходим из того, что материал не поменяют, ТВЧ нет, а калить надо на твердость, указанную в чертеже.

1. Нагрев под закалку – печь шахтная закалочная цементационная.

2. Загрузку деталей в печь осуществляем при температуре близкой к закалочной. Для такого сечения поводок быть не должно.

3. Рассчитываем время выдержки. 130 мм – 130 минут. Коэффициент формы для вала принимаем 1.

4. Во время выдержки, для предотвращения окисления углерода создаем защитную атмосферу, подавая в небольших количествах природный газ.

5. Выгружаем детали и быстренько подаем их к баку с маслом для охлаждения. С учетом подстуживания поверхности деталей во время переноса от закалочной печи в охлаждающую жидкость, подразумеваем, что твердость 1 мм поверхности не будет соответствовать заданному параметру. Т.о. с технологом по мехобработке назначить припуск на мехобработку с целью убрать слой неудовлетворительной твердости. Учитывая не маленькое сечение детали, инерционность падения температуры по сечению будет достаточно велика, поэтому, теоретически, граничащее с подстуживающейся поверхностью сечение не потеряет необходимую тем-ру во время переноса деталей.

6. Как выше говорилось про инерционность, сердцевина за счет этого при охлаждении в масле (да и в воде тоже) будет иметь твердость до 32 HRCэ, и на мой взгляд, этого достаточно для вала. Что касается поверхности, то 10-12 мм прокалится и должно дать твердость 42 HRCэ, что соответствует требуемой. Но это при условии создания защитной атмосферы в закалочной печи, потому что кол-во мартенсита во время закалки не столько зависит от легирующих элементов, сколько от кол-ва С. Если во время закалки выдерживать детали не в защитной атмосфере, то происходит уменьшение содержания С на поверхности, и, соответственно, не достигается требуемый параметр твердости.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Загрузку деталей в печь осуществляем при температуре близкой к закалочной. Для такого сечения поводок быть не должно.

 

откуда такой вывод? (отчего по Вашему появляются поводки, расскажите пожалуйста)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

По поводу отсутствия поводок. Рассматривала деталь как массивное тело. Отношение длины к диаметру < 5÷8.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

От вы теоретики. Для начала следует определиться ГДЕ нужна твердость. На поверхности зуба или на торце вала. Я на 100%, что на зубе... но меряют её на цилиндрической части вала. Установить вал длиной 700 мм на Роквелл еще тот геморрой. Как меряли твердость можно только гадать. А на зубе твердость однозначно есть.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

для Salty_Ears. Твердость мерили на зубе электронным твердомером Тэмп-2.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

promlyt, отношение длины к диаметру это одно ... а причем здесь температура близкая к закалочной?

 

откуда появляются поводки Вы так и не ответили ... или по вашему чем больше отношение длины к диаметру тем больше поводка? и в этом вся причина?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

ycnokou, Вы уверены, что наш спор поможет общему делу? Если считаете, что я ошиблась, то напишите свою версию температуры посадки данных изделий в печь.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Твердость мерили на зубе

остается тогда подстуживание зуба пока кран-балка доползет до бака. Вариантов как этого избежать можно понапридумывать несколько начиная от защиты венца съемным приспособлением и до тренировки оператора крана в скорости.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Спасибо всем большое, но кто нибудь может дать какой-нибудь конкретный, действующий вариант действий?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Твердость мерили на зубе электронным твердомером Тэмп-2.

А нет сомнений в показаниях прибора?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Нет. Проверяли на эталонах.

В чем может быть причина:

1. Подстуживание?

2. Обезуглероживание?

3. Не правильное время выдержки?

4. Металл?

Можно ли вообще мостовым краном из шахтной печи в масло закалить 40Х, 40ХН заклить на трердость 40-45HRC. Руководство тычит пальцем в марочником со словами: "Калиться должна".

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти
Авторизация  

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу

×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.