Перейти к публикации
mechanic25

термообработка вала из 12хн3а

Рекомендованные сообщения

Здравствуйте, подскажите пожалуйста режимы для термообработки вала Ф15мм и длинной 60мм 

суть проблемы такая имеется деталь с заводским просчетом, это вал масляного насоса двигателя. из-за немного не стандартной эксплуатации все время откручивается гайка которая держит звезду цепи на этом валу. В супер конторе по тюненгу умельцы берут и прихватывают эту гайку сваркой, но результат печальный. За бугром давно уже делают модернизированный вал на котором вместо гайки стоит болт. Проблема в том, что твердость вала где-то 60-65 HRC и при этом надо что бы он не обламывался, вот и решил я попробовать сделать его из 12хн3а, есть термичка, есть где сделать азотирование

IMG_20190502_205524.thumb.jpg.9371cb95f2d01ebff9d4c1bf24222c44.jpg

такая деталь.

IMG_20190501_173814.thumb.jpg.bd572b7169ad8301c614812e84df4466.jpg

а так обламывает резьбу после приварки гайки.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

12ХН3А цементуемая сталь. Режимы цементации и окончательной ТО здесь.

Можно выполнить только ТО, а затем азотировать, но упрочнённый слой будет тонкий (~0.5-0.6мм), что значительно уступает слою после цементации. Если поверхность вала испытывает контактные нагрузки (подобно: "шарики по кольцу подшипника"), то азотировать не рекомендую, т.к. получите "торт птичье молоко" - вязкая сердцевина и тонкий азотированный слой с высокой твёрдостью. Для такой структуры контактная выносливость очень низкая.

Можно выполнить глубокое азотирование, а затем классическое. Это даст слой с высокой поверхностной твёрдостью (более 65HRC), под которым будет слой порядка 3мм с твёрдостью ~45HRC при сохранении вязкой сердцевины.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

вообще-то непонятно, почему выбрана именно эта марка стали (она "заточена" под изделия гораздо большего диаметра). Но если уж выбрали - делайте не азотирование, а цементацию или, еще лучше, нитроцементацию(почему - достаточно подробно изложил Илья Ильич:hi:)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Спасибо за советы, если не трудно посоветуйте какую сталь выбрали бы вы?, вал крутится во втулках скольжения. Уколол вал, показало 50hrc, то есть середина явно мягкая, но поверхность твердая напильник ерзает как по стеклу. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
10 часов назад, Weilant сказал:

почему выбрана именно эта марка стали (она "заточена" под изделия гораздо большего диаметра)

А какая марка подойдет для валов относительно малого(10-20) диаметра и большой длины, цементируемых? Ульяновский Моторный Завод, например, в своих изделиях использовал валы и шестерни именно из такой стали.

Более того, они даже коленвалы цельные из нее ковали, для двухтактного лодочного мотора "Ветерок"

Изменено пользователем IvanIvanov76

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
9 часов назад, IvanIvanov76 сказал:

А какая марка подойдет для валов относительно малого(10-20) диаметра и большой длины, цементируемых? Ульяновский Моторный Завод, например, в своих изделиях использовал валы и шестерни именно из такой стали.

Более того, они даже коленвалы цельные из нее ковали, для двухтактного лодочного мотора "Ветерок"

А диаметр у них какой? 12ХН3 спокойно можно использовать для валов диаметром 40-60 мм, а для 15 мм это - излишняя роскошь, вполне достаточно 18ХГТ !

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

IvanIvanov76, мы тоже делали колен валы  из 12хн3а  на картинг, диаметр шейки цапфы 20мм был, вроде не лопались. 

Weilant, в единичных изделиях как моё, стоимость метала не имеет большого значения, это же не серия, главное, что-бы этот метал был на базе! 

Спасибо за советы, спросить реально больше не у кого, а опыта маловато!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
10 часов назад, Weilant сказал:

А диаметр у них какой

валы 13-14, коленвал по шейкам 16, цапфы 22 или 21, точно не помню.

10 часов назад, Weilant сказал:

а для 15 мм это - излишняя роскошь

я тоже склоняюсь к такому мнению. Но вот советский инженер Фишбейн Ефим Иосифович спроектировал цельнокованый коленвал из этой самой стали :)

Хотя может быть хватило бы только шейки сделать цементированными, под запрессовку. А щеки и цапфы из любой дешевой стали типа 20-40х?

Похожая технология на зарубежных двухтактниках. Там коленвал разборный, шатунные пальцы(шейки) подшипники и шатуны продаются отдельно как зип. Шейка запрессовывается в щеки. Диаметры примерно те же, 15-16. Вот какая сталь неизвестно, но явно что-то очень хорошо цементированное и шлифованное. Пассаметр не обнаруживает конуса.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
2 часа назад, mechanic25 сказал:

мы тоже делали колен валы  из 12хн3а  на картинг

тоже цельнокованые?

2 часа назад, mechanic25 сказал:

Спасибо за советы, спросить реально больше не у кого, а опыта маловато

я думаю, Вам стоит спросить еще на какую структуру калить сердцевину. Троостит или сорбит отпуска. Проще будет определиться с температурами.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

IvanIvanov76,  да целиковые , пробовали делать раздельные под запрессовку в щёки, но от высоких оборотов (16-20тыс\об) посадка ослаблялась. 

Склоняюсь к таким режимам: 900 гр цементация 7часов ( вроде должна дать 1мм слоя 0.9%), закалка 180-800 масло, отпуск 180 на воздух, по таблице получается самая большая прочность на изгиб и кручение.  Правильно?

Изменено пользователем mechanic25

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
2 минуты назад, mechanic25 сказал:

IvanIvanov76,  да целиковые , пробовали делать раздельные под запрессовку в щёки, но от высоких оборотов (16-20тыс\об) посадка ослаблялась. 

Склоняюсь к таким режимам: 900 гр цементация 7часов ( вроде должна дать 1мм слоя 0.9%), закалка 180-800 масло, отпуск 180 на воздух, по таблице получается самая большая прочность на изгиб и кручение.  Правильно?

на лодочных двухтактниках запрессованные держатся, но там обороты 5-6 максимальные.

7 часов, ИМХО, даст только 0.6 мм.

Цитата

Для получения заданного комплекса механических свойств после цементации необходима дополнительная термическая обработка деталей.

В зависимости от условий работы, а также от выбранной для изготовления детали стали режим упрочняющей термической обработки может быть различен. Для тяжелонагруженных трущихся деталей машин, испытывающих в условиях работы динамическое нагружение, в результате термической обработки нужно получить не только высокую поверхностную твердость, но и высокую прочность (например, для зубчатых колес – высокую прочность на изгиб) и высокую ударную вязкость. Для обеспечения указанных свойств требуется получить мелкое зерно как на поверхности детали, так и в сердцевине. В таких ответственных случаях цементованные детали подвергают сложной термической обработке, состоящей из двух последовательно проводимых закалок и низкого отпуска.

При первой закалке деталь нагревают до температуры на 30–50 °С выше температуры Ас Зак цементируемой стали. При таком нагреве во всем объеме детали установится аустенитное состояние (рис. 3). Нагрев до температур, лишь немного превышающих Ас Зак , вызывает перекристаллизацию сердцевины детали с образованием мелкого аустенитного зерна, что обеспечит мелкозернистость продуктов распада. При температуре t3, как видно на рисунке 3, весь диффузионный слой переходит в аустенитное состояние, поэтому, чтобы предотвратить выделение цементита, проводят закалку.

При второй закалке деталь нагревают до температуры tЗак2 с превышением на 30–50 °С температуры Act (рис. 3). В процессе нагрева мартенсит, полученный в результате первой закалки, отпускается, что сопровождается образованием глобулярных карбидов, которые в определенном количестве сохраняются после неполной закалки в поверхностной заэвтектоидной части слоя, увеличивая его твердость. Вторая закалка обеспечивает также мелкое зерно в науглероженном слое.


Рисунок 7 – Режим термической обработки ответственных деталей машин после цементации: / – цементация; II – двойная закалка; /// – низкий отпуск

Окончательной операцией термической обработки является низкий отпуск при 160–200° С, уменьшающий остаточные напряжения и не снижающий твердость стали (рис. 7).

После двойной закалки и низкого отпуска поверхностный слой приобретает структуру отпущенного мартенсита с включениями глобулярных карбидов. Структура сердцевины детали зависит от легированности стали. Так как для цементации выбрана легированная сталь, то в зависимости от количества легирующих элементов сердцевина может приобрести структуру бейнита или низкоуглеродистого мартенсита. Во всех случаях из-за низкого содержания углерода будет обеспечена достаточно высокая ударная вязкость.

2.1 Закалка и низкотемпературный отпуск

Деталь охлаждается в закалочной среде (масло) имеющей температуру выше мартенситной точки. При охлаждении и выдержке в этой среде закаливаемая деталь должна приобрести во всех точках сечения температуру закалочного бака. Затем следует окончательное, обычно медленное охлаждение во время которого и происходит формирование структуры, то есть превращение аустенита в мартенсит. Разбивка охлаждения на две ступени уменьшает внутренние напряжения первого рода, поэтому уменьшается и закалочная деформация.

При ступенчатой закалке производится так называемая правка или рихтовка, то есть устранение коробления, вызванного термическими напряжениями при первом быстром охлаждении.

Отпуск – это завершающая операция термической обработки деталей, окончательно формирующая ее свойства.

Главной задачей отпуска является снижение или полное устранение внутренних напряжений, уменьшения хрупкости закаленной стали. Низкотемпературный отпуск заключается в нагреве до температуры ниже 250 °С. Структура после такой обработки состоит из отпущенного малоуглеродистого мартенсита.

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

поясните про двойную закалку, не понял порядок 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
4 минуты назад, mechanic25 сказал:

поясните про двойную закалку, не понял порядок 

9582116.jpeg

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
‎08‎.‎05‎.‎2019 в 20:03, mechanic25 сказал:

Склоняюсь к таким режимам: 900 гр цементация 7часов ( вроде должна дать 1мм слоя 0.9%), закалка 180-800 масло, отпуск 180 на воздух, по таблице получается самая большая прочность на изгиб и кручение

какво требуемая прочность сердцевины?

с 900 град. напрямую калить тоже не айс, но если поводки не играют роли то можно. Но второй момент с 0,9%С будет у вас ост. аустенита в слое порядка 40% наверняка на 12ХН3 - там надо его уже разбивать будет.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Мажорик, сердцевина твердая не нужна 30-35 вполне достаточно.

калить с 900 не буду точно, с 800 гр буду.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Посмотрел режимы, немного не понятно, двойная закалка применяется для сталей природно крупно зернистых, либо если цементацию вести при повышенных температурах, так нужна ли двойная закалка? или лучше пойти по  варианту номер 3?

 

 280822520_.thumb.jpg.08a6a531556d32571431ea25be2e07af.jpg

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
‎10‎.‎05‎.‎2019 в 20:44, mechanic25 сказал:

калить с 900 не буду точно, с 800 гр буду.

лучше калите с минимальной температуры закалки, а то феррит вылезет --> меньшая твердость и усталостная прочность , это правило, в принципе, применяется для всех сталей при закалке с подстуживанием от температуры цементации (кроме конечно случаев закалки с межфазового интервала)

 

‎10‎.‎05‎.‎2019 в 22:42, mechanic25 сказал:

Посмотрел режимы, немного не понятно, двойная закалка применяется для сталей природно крупно зернистых, либо если цементацию вести при повышенных температурах, так нужна ли двойная закалка? или лучше пойти по  варианту номер 3?

 сейчас, крупнозернистых сталей, не так уж много проузводят - если с 900 будете науглераживать зерно должно быть стабильно, если в состоянии поставки было мелкое уже. Двойная закалкa ни к чему.

А вот третий вариант возможен - не цементировал 12НХ3, но так как присутствует никель около 3% то отпуск необходим для разбивки ост. аустенита, так как никель его стабилизирует при комнатной температуре,

Вопрос только сколько будет ост. аустенита после цементации - если до 40 %, то можно, и без отпуска делать и второе так как никель не переходит в карбид а сидит в аустените, то на высокий отпуск ему по барабану (к тому же точку А1 опускает)- тут только за счет хрома будет эффект

Изменено пользователем Мажорик

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
1 час назад, Мажорик сказал:

так как никель не переходит в карбид а сидит в аустените, то на высокий отпуск ему по барабану (к тому же точку А1 опускает)- тут только за счет хрома будет эффект

Мажорик, цель высокого отпуска - устранение структурной наследственности, возникновению каковой никель весьма способствует! Отпуск проводится в районе перлитного "носа", чтобы обеспечить полный распад остаточного аустенита (никель-то сидит в аустените, но углерод при отпуске в карбиды всяко переходит).

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
2 часа назад, Weilant сказал:

Мажорик, цель высокого отпуска - устранение структурной наследственности, возникновению каковой никель весьма способствует! Отпуск проводится в районе перлитного "носа", чтобы обеспечить полный распад остаточного аустенита (никель-то сидит в аустените, но углерод при отпуске в карбиды всяко переходит).

да, спасибо за дополнение- работаю, к счастью, только с мелкозернистыми сталями - насчет наследственности, скажу правду - только встречал в старой литературе данные, на практике не встречал (хотя, конечно, можно и смоделировать условия:). Насчет отпуска чтобы устранить крупное зерно при наследственности также конечно знаю, не думал, что его деиствительно еще на практике применяют.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
4 часа назад, Мажорик сказал:

не думал, что его деиствительно еще на практике применяют.

для цементованных изделий из никелевых сталей (12ХН2, 20Х2Н4 и т.п.) - в обязательном порядке!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.


×