Материаловедение. Завод изготавливает зубчатые колёса диаметром 60мм и высотой 80 мм. Предел
текучести должен быть не ниже 530-540 МПа.
Выберите сталь для изготовления зубчатых колёс и приведите состав и марку, учитывая
технологические особенности термической обработки и необходимость предотвратить
деформацию и образование трещин при закалке. Рекомендуйте режим термической
обработки и укажите механические свойства в готовом состоянии.

Добрый день! Рад приветствовать вас, уважаемые ученики!

Перед нами поставлена задача выбрать сталь для изготовления зубчатых колёс диаметром 60мм и высотой 80мм с пределом текучести не ниже 530-540 МПа, учитывая технологические особенности термической обработки и необходимость предотвратить деформацию и образование трещин при закалке.

Для выбора стали мы должны учесть несколько факторов. Во-первых, требуется достичь достаточного предела текучести, чтобы обеспечить прочность зубчатого колеса. Во-вторых, нужно предотвратить деформацию и образование трещин при закалке, так как эти явления могут негативно сказаться на работоспособности зубчатого колеса.

Для достижения высокой прочности и устойчивости к деформациям и трещинам при закалке рекомендуется выбрать сталь с высоким содержанием углерода и легированиями. Одним из вариантов может быть сталь марки 40Х, которая является низколегированной сталью. Ее состав включает около 0,4% углерода и до 1% хрома. Дополнительные легирующие элементы улучшают механические свойства, такие как прочность и твердость.

Технологическая особенность термической обработки такой стали заключается в необходимости проведения закалки и отпуска. Закалка происходит путем нагрева до температуры над температурой аустенитного превращения в аустенитную зону (около 860-900°C) и последующей быстрой охлаждения в воде или масле. Это позволяет достичь высокой твердости и прочности. Однако, такая резкая охлаждение может вызвать деформацию и образование трещин, поэтому требуется правильно подобрать режим закалки и отпуска.

Режим термической обработки для стали 40Х может включать следующие шаги:
1. Закалка: нагрев стали до 860-900°C в течение нескольких минут, охлаждение в воде или масле.
2. Отпуск: нагрев стали до температуры около 200-300°C и выдержка в течение 1-2 часов, затем медленное охлаждение.

В результате такой термической обработки мы можем ожидать следующие механические свойства в готовом состоянии:
- Предел текучести: не ниже 530-540 МПа (в соответствии с требованиями).
- Прочность на растяжение: около 800-1000 МПа.
- Твердость: около 250-300 HB.

Таким образом, сталь марки 40Х с правильно выбранным режимом термической обработки позволит нам изготовить зубчатые колёса, соответствующие требованиям задачи, с высокой прочностью и стабильностью, минимизируя деформации и трещины при закалке.

Надеюсь, я ответил на вопрос подробно и обстоятельно. Если у вас возникнут дополнительные вопросы, не стесняйтесь задавать их. Желаю вам успехов в изучении материаловедение!