Разработка технологического процесса термической обработки холоднокатаной трубы

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

КРЕМЕНЧУГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ МИХАИЛА  ОСТРОГРАДСКОГО

Кафедра "Процессов и оборудования механической и физико-технической обработки"

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

"Термическая обработка"

Тема "Разработка технологического процесса термической обработки

холоднокатаной  трубы"

 

 

 

 

 

Выполнил: студент группы ИЖМ-10-1

Лымарь Ольга Андреевна

Руководитель: Лашко Евгений Евгеньевич

 

 

 

 

Кременчуг 2012

 

 

Реферат

 

Данная курсовая работа содержит информацию о разработке технологического процесса термической обработки  холоднокатаной трубы из стали 09Г2С.

Проведен анализ условий  работы холоднокатаной трубы, дана характеристика материалов, применяемых для заданных деталей. Выбран материал, разработан технологический процесс термической  обработки, описан контроль качества продукции, составлена технологическая карта.

Термическая обработка состоит  из:

• Холодной прокатки
• Нормализации
• Закалки
• Отпуска

 

 

Количество страниц –  35

Количество таблиц – 4

Количество рисунков –6

 

      Ключевые слова: ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА, ХОЛОДНАЯ ПРОКАТКА, НОРМАЛИЗАЦИЯ, ЗАКАЛКА, ОТПУСК, АУСТЕНИТ, МАРТЕНСИТ, ПЕРЛИТ,  СОРБИТ, СТРУКТУРА.

 

 

Содержание

 

Введение 6

1. Описание изделия 8
2. Выбор материала 10

2.1 Характеристика стали 09Г2С 12

3. Выбор операций термической обработки и определение режимов

операций 14

4. Методы контроля режимов термической обработки и качества изделий 19
5. Возможные виды брака и методы его устранения 21
6. Выбор оборудования 26
7. Охрана труда и техника безопасности 30

Выводы 33

Список литературы 34

Приложение А 35

 

Введение

 

Микроструктура стали  имеет несколько составляющих и  является неоднородной. Получение нужной структуры входит в задачи термической  обработки. В результате термообработки при изменении температуры нагрева  и режима охлаждения получается требуемая  микроструктура, что приводит к улучшению  физико-механических свойство сплавов.

Термической обработкой называется совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения металлов и сплавов  с целью изменения их структуры. При этом достигается существенное изменение свойств при неизменном химическом составе.

Термическая обработка может  быть разупрочняющей или упрочняющей. Разупрочняющая – для придания заготовке необходимых технологических свойств (например, обрабатываемость резанием выше, если прочность и твердость металла низкие).Упрочняющая – для получения необходимых эксплуатационных свойств.

Условия, при которых осуществляется термическая обработка, называются режимом. К параметрам режима относятся: температура и время нагрева, скорости нагрева и охлаждения, время  выдержки после нагрева.

Нагрев должен вестись  так, чтобы, с одной стороны, обеспечить равномерный прогрев детали, необходимые  превращения структуры, гарантировать  от получения трещин, коробления и, с другой стороны, обеспечить наибольшую производительность нагревательных устройств (печей). Нагрев может быть прямым, ступенчатым, постепенным. Вид нагрева выбирают в зависимости от массы детали, марки сплава, вида термической обработки. Режимы нагрева определяются диаграммами  состояния. Время нагрева также  зависит от нескольких факторов: от способа нагрева (пламенная или  электрическая печь, токи высокой  частоты и т.д.), от массы нагреваемого металла и его физических свойств (теплопроводности, теплоемкости).

Допустимая скорость нагрева  зависит от химического состава  сплава, его структуры, конфигурации деталей и от интервала температур, в котором ведется нагрев.

Выдержка после нагрева  до заданной температуры должна обеспечить сквозной прогрев деталей, завершение структурных и фазовых превращений. Продолжительность выдержки должна быть минимально необходимой (при излишней выдержке начинается рост зерна, сталь  обезуглероживается, на поверхности  появляется окалина). Чем выше температура  нагрева, тем меньше должно быть время  выдержки.

Скорость охлаждения регулируется средой, в которой происходит охлаждение. Так, при охлаждении деталей вместе с печью, скорость охлаждения составляет 20-30 град/ч. Скорость охлаждения в воде свыше 300 град/с. При охлаждении на воздухе  скорость охлаждения несколько выше, чем при охлаждении с печью.

Благодаря таким процессам  добиваются повышения прочности, твердости, износостойкости и обрабатываемости сплава.

Термическая обработка с  учетом фазовых и структурных  преобразований, происходящих в металлах и сплавах при нагреве и  охлаждении, делится на собственно термическую, химико-термическую и  термомеханическую обработку.

 

1. Описание изделия

 

Холоднодеформированные  трубы подразделяются на холоднокатаные – изготавливаются методом прокатки в холодном состоянии, и холоднотянутые – методом вытягивания или волочения. Сырьем для холоднодеформированных труб являются заготовки из горячекатаных труб, изготовленных методом прессовки. Для данного метода производства характерно использование нержавеющих, углеродистых и легированных сталей. Поскольку трубы холоднокатаные относятся к универсальным, то проходят химическое травление, термическую обработку, а также гидроиспытания и по необходимости ультразвуковой контроль. Имеют повышенное качество внешней и внутренней поверхности, точные размеры толщины и диаметра по всей длине изделия.

Стальные холоднокатаные трубы довольно широко применяют в точном машино- и приборостроении. В результате двойной прокатки: холоднодеформированные трубы могут производить из горячедеформированных, качество резко повышается: увеличивается точность размера и формы по всей длине изделия, улучшается качество внешней и внутренней поверхностей.  После проката трубы проходят тестирование на растяжение, сжатие, твердость, изгиб. Качество х/д трубы можно определить по способности к изгибанию: чем большую степень деформации способна выдержать труба – тем лучше. Поскольку после подобной обработки все испытания выдерживаются – трубы широко применяют в судостроении, нефтегазовой промышленности и т.д. Тонкостенные трубы, в том числе и из цветных металлов,  также нашли свое применение в дизайне: из них делают мебельную фурнитуру или арматуру освещения.

При условии, что стенка холоднокатаной трубы тоньше, чем горячекатаной  – она более прочная и долговечная. Стойкость к коррозии обеспечивает длительное соответствие санитарным нормам. В зависимости от качества трубы  данного типа подразделяются на группы: группа Б– трубы, произведенные из спокойных марок стали при нормировании химического состава. Группа В – нормирование химического состава и механических свойств согласно ГОСТам 19281, 14959, 4543, 1050. Контроль гидравлического давления без нормирования химического состава и механических свойств производится в группе Д. Обязательная термообработка в специальном режиме при нормировании  механических свойств осуществляют в группе качества Е.

Таким образом, вследствие отличного  качества и высокой стойкости  к деформациям, всевозможным нагрузкам  холоднодеформированные трубы применяются  повсеместно. В химической и фармацевтической промышленности,вагоностроении и машиностроении, автомобилестроении и авиастроении, в топливно-энергетических и криогенных установках, в коммунальной хозяйстве, в отраслях тяжелой промышленности. Данный тип труб является универсальным.

 

2. Выбор  материала

 

Марки стали, которыевыбрали:09Г2С, 18Г2С, 23Г2А.

Характеристика сталей приведена  в таблицах 1.1 - 1.4

Таблица 1.1 – Химический состав сталей

Название	Химические элементы
	С	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Mo	Cu	As
09Г2С	до 0,12	0,5 - 0,8	1,3 - 1,7	до 0,3	до 0,04	до 0,035	до 0,3	до 0,008	до 0,3	до 0,08
18Г2С	0,14 -0,23	0,60 -0,90	1,20 -1,60	до 0,30	до 0,045	до 0,40	до 0,30	-	до 0,30	-
23Г2А	0,20 - 0,28	0,17- 0,37	1,40 - 1,70	до 0,30	до 0,035	до 0,035	до 0,25	-	-	-

 

Таблица 1.2 – Технологические свойства материалов

Название	Свариваемость	Флокеночувстви- тельность	Склонность к  отпускной хрупкости
09Г2С	Без ограничений	Не чувствительна	Не склонна
18Г2С	Без ограничений	Не чувствительна	Не склонна
23Г2А	Без ограничений	Не чувствительна	склонна

 

Таблица 1.3 – Температура критических точек

Название				Mn
09Г2С	725	860	625		780
18Г2С	730	850	-	400	-
23Г2А	720	840	-	-	-

 

 

Таблица 1.4–Механические свойства материалов

Марка стали	HB,МПа	, МПа	, Мпа	δ, %	Ψ, %	Dкр, мм
09Г2С		490	343	20	-
18Г2С		490	295	19	-
23Г2А		1050	950	12	-

 

Обозначения:

Механические свойства :
,	- Предел кратковременной  прочности , [МПа]
	- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной  деформации), [МПа]
δ	- Относительное удлинение  при разрыве , [ % ]
Ψ	- Относительное сужение  , [ % ]
KCU	- Ударная вязкость , [ кДж  / м2]
HB	- Твердость по Бринеллю , [МПа]

 

09Г2С, 18Г2С, 23Г2А: Основным легирующим элементом в этих сталях является марганец, его содержится около полутора процента. Легирование марганцем приводит к улучшению физических свойств и контролируемости роста зерен. Это важно для стали, подвергаемой механической обработке. Вместе с другими легирующими добавками (хром), магний придает стали твердость и износоустойчивость, не снижая при этом пластичности. Самого хрома в сталях немного, ведь жаропрочность в данном случае не принципиальна.