3.2. Расчет определения прокаливаемости стали – 2 вариант

При расчетах по второму варианту на основании данных о толщине мартенситной и полумартеиситной зоны, указанной в приведенных ниже или предварительно экспериментально определяемых по способу торцевой закалки, рассчитывают критический диаметр цилиндрической детали (с различным отношением высоты к диаметру), шара или параллелепипеда для различных условий охлаждения при закалке.

Для решения задачи используется специальная номограмма (номограмма М. Е. Блантера). В ее верхней части (приложение 1) даны две шкалы I и II, характеризующие расстояние от охлаждаемого торца образца. Для определения наибольшего диаметра (называемого критическим) или детали, прокаливающихся полностью по сечению с образованием мартенситной структуры, используют шкалу II, а для определения наибольшего диаметра (толщины) для полумартенситной зоны (50 % мартенсита и 50 % троостита) — шкалу I.

На шкале I или соответственно шкале II находят расстояние от торца до конца мартенситной и полумартенситной зоны. Схема пользования номограммой приведена на рис. 10.

На шкале I или соответственно шкале II находят расстояние от торца до конца мартенситной и полумартенситной зоны, найденное экспериментально для данной стали или по данным.

Из этой точки опускают перпендикуляр до пересечения с линией на номограмме (точка I на номограмме М.Е. Блантера), указывающей идеальное охлаждение (идеальную закалочную жидкость, т. е. жидкость, которая обеспечивала бы высокую и равномерную скорость охлаждения от температуры закалки до +20 °С). Из этой точки проводят горизонтальную линию влево до пересечения с линией номограммы (точка 2), соответствующей нужной в искомом случае среде охлаждения (вода, масло, воздух). Затем из точки 2 опускают перпендикуляр на шкалу «размер, мм» (в нижней части диаграммы). В точке пересечения читается ответ — наибольший диаметр (толщина) образца, прокаливающегося полностью в выбранной закалочной жидкости с получением полумартенситной или мартенситной структуры.

Критический диаметр определяем по номограмме Блантера. Данные о прокаливаемости в различных видах охладителей, у которой расстояние до полумартенситной зоны равно ≈ 9, 18, 36 мм, для мартенситной зоны ≈ 4, 8, 15мм приведены в таблице 5. (для сталей 40ХН, 45ХГ, 50ХН).

Таблица 5

Критические диаметры сталей марок 40ХН, 45ХН, 50ХН по диаграмме

М. Е. Блантера

Марка стали	Номер охладителя	Отношение длины образца к диаметру
		L/d=3		L/d=4		L/d=6
		Критический диаметр, мм
		D50	D99,9	D50	D99,9	D50	D99,9
40ХН	1	50	12	45	11	43	10,5
	2	46	11	43	10,2	42	10
	3	44	10	39	9,8	38	9,5
	4	40	7,1	37	7	35	6,5
	5	32	5,3	30	5	27	4,8
	6	28	4,5	28	4,3	25	4,2
	7	20	2,7	19	2,6	18	2,5
	8	3	-	2,6	-	2,5	-
45ХН	1	80	17	78	16	72	15,7
	2	79	16	75	15,5	71	14,2
	3	78	15	73	14,5	70	14
	4	72	12	70	11	68	10,5
	5	59	9	57	8,5	56	8
	6	55	8	54	7,5	52	7
	7	44	5	42	4,7	40	4,5
	8	7	-	6,8	-	6,5	-
50ХН	1	130	17	127	16	121	15,8
	2	128	15,9	122	15	120	14,2
	3	126	15,6	121	14,2	119	14
	4	125	12	120	11	118	10,5
	5	115	9,2	110	8,8	105	8,5
	6	110	8	105	7,6	100	7,2
	7	80	5	78	4,5	75	4,3
	8	16	1,1	15	1	14	0,9

*1 - 5% NaOH в воде 20 ⁰С, 2 - 5% NaCl в воде 20 ⁰С, 3 - вода 20 ⁰С, 4 - вода 40 ⁰С, 5 - вода 60 ⁰С, 6 - минеральные масла, 7 - вода 80 ⁰С, 8 - воздух

Строим графики прокаливаемости полумартенситной и мартенситной зоны от охлаждающей среды.

Рисунок 10. График прокаливаемости стали 40ХН до полумартенситной зоны:

1 - 5% NaOH в воде 20 ⁰С, 2 - 5% NaCl в воде 20 ⁰С, 3 - Вода 20 ⁰С, 4 - Вода 40 ⁰С,

5 - Вода 60 ⁰С, 6 - Минеральные масла, 7 - Вода 80 ⁰С, 8 - Воздух

Рисунок 11. График прокаливаемости стали 40ХН до мартенситной зоны:

виды охладителя смотреть рисунок 10

Рисунок 12. График прокаливаемости стали 45ХН до полумартенситной

зоны виды охладителя смотреть рисунок 10

Рисунок 13. График прокаливаемости стали 45ХН до мартенситной зоны виды

охладителя смотреть рисунок 10

Рисунок 14. График прокаливаемости стали 50ХН до полумартенситной зоны виды охладителя смотреть рисунок 10

Рисунок 15. График прокаливаемости стали 50ХН до мартенситной зоны виды

охладителя смотреть рисунок 10

В таблице 13 приведены данные о том, в каких охладителях для валов из сталей 40ХН, 45ХН, 50ХН , будет получена мартенситная и полумартенситная структуры при различных диаметрах представлены в таблице .

Таблица 13

Прокаливаемость образцов марок сталей 40ХН, 45ХН, 50ХН

Марка стали	Структура
	М				50%М+50%Т
	Отношение длины образца к диаметру
	L/d=3	L/d=4	L/d=6	L/d=3		L/d=4	L/d=6
	(d=40)	(d=50)	(d=60)	(d=40)		(d=50)	(d=60)
40ХН	1-7	1-7	1-7	1-4
45ХН	1-7	1-7	1-7	1-7		1-6	1-4
50ХН	1-8	1-8	1-8	1-7		1-7	1-7