Зубчатые колеса в зависимости от условий работы и возникающих напряжений можно изготавливать из стали обыкновенного качества, качественной углеродистой и легированной с различным содержанием легирующих элементов. Выбрать, руководствуясь техническими и-экономическими соображениями, сталь для изготовления колес диаметром 50 мм и высотой 30 мм с пределом прочности не ниже 36—38 кгс/мм2. Указать термическую обработку колес, механические свойства и структуру выбранной стали в готовом изделии и для сравнения механические свойства и структуру сталей 45 и 40ХН после улучшающей термической обработк

Для выбора стали для изготовления зубчатых колес необходимо учесть условия работы и возникающие напряжения, а также технические и экономические соображения.

Основные требования к стали для изготовления колес диаметром 50 мм и высотой 30 мм с пределом прочности не ниже 36-38 кгс/мм2:

1. Прочность: Колеса должны обладать достаточной прочностью, чтобы выдерживать нагрузки и предотвращать разрушение. Предел прочности не должен быть ниже указанного значения.

2. Термическая обработка: Колеса после изготовления обычно подвергаются термической обработке для улучшения их свойств. Термическая обработка может включать нагрев стали до определенной температуры, выдержку при этой температуре и последующее охлаждение.

3. Механические свойства: Сталь для колес должна обладать достаточной твердостью, прочностью и устойчивостью к износу.

4. Структура: Структура стали в готовом изделии также важна. Она должна обеспечивать необходимую прочность и устойчивость к нагрузкам.

Таким образом, руководствуясь указанными условиями, можно выбрать следующую сталь для изготовления колес:

Сталь с различным содержанием легирующих элементов, таких как хром (Cr), никель (Ni), марганец (Mn) и др. Эти элементы улучшают механические свойства стали, такие как прочность и твердость. Например, можно выбрать сталь 40ХН (содержит 0.37-0.44% углерода, 0.80-1.10% хрома, 0.70-1.00% никеля и 0.70-1.10% марганца), которая имеет высокую прочность и твердость.

Термическая обработка стали 40ХН:
- Нагрев стали до температуры около 850-900 градусов Цельсия.
- Выдержка при этой температуре в течение определенного времени (например, около 2 часов).
- Охлаждение стали в специально подобранной среде (например, вода или масло) для закалки.

Механические свойства и структура стали 40ХН после улучшающей термической обработки:
- Твердость: 38-40 HRC (по шкале Роквелла).
- Предел прочности: не менее 36-38 кгс/мм2.
- Структура: после термической обработки формируется мартенситная или байнитная структура, которая обеспечивает высокую твердость и прочность в готовом изделии.

Сравнение механических свойств и структуры сталей 45 и 40ХН после улучшающей термической обработки:

1. Сталь 45 (содержит 0.42-0.50% углерода и 0.50-0.80% марганца) после улучшающей термической обработки:
- Твердость: 40-45 HRC.
- Предел прочности: около 45-50 кгс/мм2.
- Структура: после термической обработки формируется мартенситная структура, обеспечивающая высокую твердость и прочность.

2. Сталь 40ХН (указанная выше) после улучшающей термической обработки:
- Твердость: 38-40 HRC.
- Предел прочности: не менее 36-38 кгс/мм2.
- Структура: после обработки формируется мартенситная или байнитная структура для достижения высокой твердости и прочности.

Таким образом, сталь 40ХН, обладающая достаточной прочностью (не ниже 36-38 кгс/мм2) и хорошими механическими свойствами (твердостью и прочностью), может быть выбрана для изготовления зубчатых колес. Термическая обработка стали 40ХН включает нагрев до 850-900 градусов Цельсия, выдержку и охлаждение для закалки, что обеспечивает необходимую твердость и прочность в готовом изделии.