Разработка технологического процесса, термической и механической обработки детали

  В зависимости от изменения структуры  стали изменяются её другие свойства. Процесс термической (т. е. тепловой) обработки стали сводится к трем последовательном операциям: нагреванию металлов до определенной температуры, выдерживанию при этой температуре в течение некоторого времени и охлаждению. Основными видами термической обработки стали являются:

Отжиг;

Нормализация;

Закалка;

Отпуск. 

   Сталь  20ХНЗА относятся к высококачественным легированным сталям и как среднеуглеродистые стали за счет закалки и отпуска могут повысить ударную вязкость. Но, обратившись к условиям, в которых будет работать вал, мы еще раз убедились в том, что вал будет воспринимать в работе, кроме статических и динамических нагрузок, значительную вибрацию и, следовательно, такую сталь надо закаливать с последующим отпуском с целью формирования в ней структуры с более высокими механическими свойствами. Такой структурой, на наш взгляд, является сорбит. Но сталь с такой структурой будет воспринимать наибольшее напряжение от изгиба, кручения и других переменных нагрузок только наружными слоями, в то время как в сопротивлении динамическим нагрузкам, которые воспринимает распредвал, участвуют и более глубокие слои металла. Такими качествами может обладать сталь 20ХНЗА легированная никелем и хромом, которые используют для повышения прокаливаемости и закаливаемости.

   Следовательно, наиболее предпочтительнее для изготовления вала будет сталь 20ХНЗА, которая после закалки получит более однородную структуру и необходимые механические свойства. Для этой стали, рекомендуем следующую термическую обработку:

• закалка при температуре 830-840°С в масле. При закалке с охлаждением в масле сталь испытывает меньшее напряжение и деформацию;
• отпуск при температуре 530-540°С с охлаждением в масле для предупреждения хрупкости стали.

   После указанной термической обработки  сталь 20ХНЗА приобретет предел текучести, выносливости и ударной вязкости, соответствующее нормативным величинам, необходимым для изготовления распредвала.

     Детали  сложной формы сначала охлаждают  в воде до 300 - 400°С, а затем быстро переносят в масло, где и оставляют до полного охлаждения. В каждом отдельном случае скорость охлаждения подбирают опытным путем в зависимости от формы и массы детали. Качество закалки в значительной степени зависит от количества охлаждающей жидкости. Важно, чтобы в процессе охлаждения детали температура охлаждающей жидкости оставалось почти неизменной, а для этого масса ее должна быть в 30 - 50 раз больше массы закаливаемой детали.

     Кроме того, перед погружением раскаленной  детали в жидкость ее необходимо тщательно  перемешать, чтобы выровнять ее температуру по всему объему. В процессе охлаждения вокруг детали образуется слой газов, который затрудняет теплообмен между деталью и охлаждающей жидкостью. Для более интенсивного охлаждения деталь необходимо перемещать в жидкости во всех направлениях.

     В результате закалки в стали из аустенита образуется мартенсит. Стали, подвергающиеся закалке, характеризуются закаливаемостью и прокаливаемостью.

     Закаливаемость - способность стали повышать твёрдость  в результате закалки.

     Прокаливаемость - способность стали образовывать закаленный слой со структурой мартенсита и высокой твёрдостью. Прокаливаемость образца характеризуется максимально получаемой твёрдостью по сечению изделия ( образца ). При неполной прокаливаемости её конкретная величина определяет возможность получения при закалке материала с установленным значением твёрдости на определённой глубине. Полная Прокаливаемость, т. е. наличие мартенситной структуры по всему сечению изделия, называется сквозной.

     Стали с малым содержанием углерода закалить на мартенсит очень трудно т. к. начало и конец процесса образования мартенсита происходит в области высоких температур, соответствующих образованию других, более устойчивых структур (тростит, сорбит). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Э

к

о

л

о

г

и

ч

е

с

к

о

е

о

б

о

с

н

о

в

а

н

и

е

.

     Сталь 20 ХНЗА является жаропрочной легированной, поэтому её отходы не выбрасывают, а отправляют на переработку.

     В процессе работы на станке используются различные масла и охлаждающие жидкости, которые не сливают в канализацию, а отправляют на очистные сооружения (отстойники).

     На  территории Липецка очистные сооружения находятся в районе НЛМК и ЛТЗ. Из-за несоблюдения правил по охране окружающей среды в реке Воронеж гибнет рыба и страдают люди. 


Как сообщили в пресс-службе ОАО "НЛМК", по предварительным  данным, в 2008 году НЛМК направил на строительство  и реконструкцию природоохранных  объектов на производственной площадке в Липецке, а также на внедрение ресурсосберегающих и малоотходных технологий более 2,6 млрд. руб., что почти на 70 % выше суммы предыдущего года. 


В течение  года произошло снижение валовых  выбросов в атмосферу почти на 28 тыс. тонн (9 %), объема промышленных стоков в реку Воронеж – на 1,8 млн. кубометров (4 %), на 1,5 тыс. тонн (16 %) - сброса загрязняющих веществ с промышленными стоками. Объем ранее накопленных отходов производства сокращен в 2008 году на 327 тыс. тонн.

Для обеспечения охраны атмосферного воздуха на комбинате была внедрена технология подавления выбросов при спекании агломерата в агломерационном производстве. Были выведены из эксплуатации коксовые батареи № 7 и № 8, модернизирован воздухонагреватель доменной печи № 5, усовершенствована система очистки газов, отходящих от литейного двора доменной печи №4.

В огнеупорном  цехе реконструированы электрофильтры печей № 6 и № 9, на нагревательной печи № 4 внедрена технология ресурсосбережения  и сокращения выбросов.

В течение  года совершенствовалась система экологического контроля выбросов в атмосферу: сооружен пост контроля выхлопных газов двигателей тепловозов и система видеонаблюдения за выбросами доменного и конвертерных цехов.

В минувшем году завершены строительно-монтажные работы по созданию замкнутой системы технического водоснабжения комбината. Модернизация этой системы позволит НЛМК выйти на лучшие показатели по охране водного бассейна среди российских металлургических компаний и в ближайшей перспективе даст возможность полностью прекратить сброс сточных вод в реку Воронеж. 


Кислородный режим рек в апреле был удовлетворительным.

По данным отдела водных ресурсов Донского бассейно-водного  управления по Липецкой области, анализы  сточных вод показывают превышение нормативов предельно-допустимого сброса по железу, никелю, сульфидам, фосфатам, жирам, хлоридам, нитратам. Загрязняющие вещества обнаружили лаборанты «Елецводоканала», «Водоканала» г. Грязи и лебедянского предприятия «Исток». 


Влияние воздушных выбросов Новолипецкого металлургического комбината (НЛМК) на чистоту атмосферного воздуха в г. Липецке, в котором проживает около 0,5 млн. жителей значительно. Причинами столь большого влияния являются расположение комбината непосредственно в черте города и значительные объемы годовых выбросов, которые в 2004 г., например, составили около 334 тыс.тонн. Наибольшие вклады в эти выбросы по массе дают оксид углерода (82%), взвешенные вещества (6,7%), диоксид серы (6,7%), окислы азота (4,5%). Совокупные выбросы предприятий, расположенных в левобережной части города, и транспорта приводят к загрязнению атмосферного воздуха, особенно в районах, прилегающих к промплощадке комбината, с концентрациями химических веществ, которые нередко превышают санитарные нормы. 


                      

                    

З

а

к

л

ю

ч

е

н

и

е

.

     В данной работе была подробно рассмотрена  сталь марки 20ХНЗА, её механические, физические, химические свойства, способы термической обработки стали.

     Эта сталь относится к классу конструкционной высококачественной легированной. Применяются для изготовления шпилек, гаек, шайб, коленчатых валов, поршней, деталей турбин.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


Библиография: 


     

       


1. А.М. Адаскин,В-М. Зуев. Материаловедение. Изд-во «Академия», 2003

   2. Н.Н. Кропивницкий. Технология металлов. Лениздат. 1973 г. - 9 экз,
   3. С.И.Алаи,     П.М.Григорьев,     А.Н.     Ростовцев     Технология 
      конструктивных материалов. М: - Просвещение, 1986г.
   4. Научные основы материаловедения. Учебник для тех ВУЗов. Под ред, 
      Б.Н. Арзамасова. М: - Изд-во МГГУ, 1994г.
   5. Технология конструкционных материалов и материаловедение. М: - Высшая школа, 1990 г.