Выбор конструкционного материала и технология его упрочнения для деталей и узлов машин и аппарат (стр. 3 из 4)
Сравнение марок материалов между собой проводим по суммарному коэффициенту
, учитывающему технологические свойства материалов, удельную прочность и стоимость.
Где
- поправочные коэффициенты, учитывающие тип производства изделия;
- коэффициент, учитывающий свариваемость;
- удельная прочность материала;
- условная стоимость.Рассчитываем
для каждой марки стали и сплава 
Исходные данные и расчёт
табл.II.
| Кусл | 365,2 | 366,8 | 363,5 | 300,3 | 297,4 | 300,6 | ||||
| Значения коэфф. | ||||||||||
| Прочн. после упрочнения | 268,2 | 310,4 | 337,3 | 256,1 | 256,4 | 269,2 | ||||
| 2100 | 2440 | 2800 | 2000 | 2000 | 2100 | |||||
| Усл. Стоим. СусII | 26,1 | 27,7 | 29,1 | 5,1 | 2,7 | 4,5 | ||||
| Оптовая цена, р/т | 7000 | 8600 | 9800 | 1300 | 700 | 1200 | ||||
| Технологич. свойства | 0,92 | 0,9 | 0,88 | 0,82 | 0,8 | 0,81 | ||||
| 17,98 | 13,31 | 11,19 | 19,74 | 19,86 | 17,9 | |||||
| Механические свойства | % | 14 | 10 | 9 | 13 | 14 | 12 | |||
| МПА | 920 | 1000 | 1020 | 680 | 720 | 700 | ||||
| 1000 | 1100 | 1200 | 780 | 810 | 800 | |||||
| Вид ТО | норм | Норм | норм | норм | норм | норм | ||||
| Плотность Г/см | 7,83 | 7,86 | 8,3 | 7,81 | 7,8 | 7,8 | ||||
| Марка материала | ЭП-637 | ЧС35-ВИ | Н13К16М10 | 40ХСН2МА | 40ХГСТФ | 43Х3СНМВФА (СП-43) | ||||
| № | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||||
Расчёты по предлагаемой методике показали, что суммарному условному коэффициенту предпочтительным материалом для СВД является мартенситно-стареющая высокопрочная сталь ЧС35-ВИ. Но так как разница между условными коэффициентами ЧС35-ВИ и ЭП-637 (Н18К9М5Т) мала, то можно в качестве материала выбрать наиболее доступный и распространенный ЭП-637 (Н18К9М5Т)
· Характеристика стали Н18К9М5Т
6.1 Назначение - для изделий с высокой прочностью при достаточной пластичности и вязкости, высоким сопротивлением малым пластическим деформациям, хрупкому и усталостному разрушению, применяемых в авиационной промышленности, в ракетной технике, в судостроении, в приборостроении для упругих элементов, в криогенной технике и т.д.
· Температурный диапазон -196…+3500С
· Внешняя среда – атмосферные условия (изделие подвергается покрытию – фосфатированию + грунтовка + эмаль)
· Нагрузки высокие статические и динамические
6.2 Химический состав, % по ТУ 14-1-1 531-75
| С | Ni | Co | Mo | Ti | Al |
 0,03 | 16,7-19 | 8,5-9,5 | 4,6- 5,5 | 0,5-0,8 | 0,15 |
6.3 Механические свойства после закалки 820
С в зависимости от способа старения | Термообработка |  МПА |  МПа |  % |  % | KCU  |
| Обычная ТО (закалка + старение 4900С, 3ч) | 2050 | 2100 | 8 | 57 | 400 |
| Термоциклирование (2 закалки, 5 мин + старение 4900С, 3ч) | 1930 | 1950 | 10,8 | 63 | 900 |
| Старение в двухфазной области (закалка + старение 5500С, 3ч) | 1750 | 1800 | 8,7 | 60 | 400 |
| - то же (закалка + старение 6000С, 3ч) | 1730 | 1790 | 10,7 | 58 | 600 |
| - то же (закалка + старение 6500С, 3ч) | 1750 | 1810 | 10 | 63 | 700 |
| Тепловая стабилизация (Нагрев до 8200С + изотермическая выдержка 1100С, 5 мин + старение 4900С, 3ч) | 1800 | 1860 | 10 | 60 | 600 |
6.4 Коррозионная стойкость
Коррозионно-нестойкая, поэтому подвергается фосфатированию, покрытию грунтом и эмалью.
6.5 Технологические свойства
а) Ковкость – хорошая
; отличная пластичность 
%.б) Свариваемость хорошая (
), способы сварки – импульсно-дуговая, АрДС, при условии:-электрод неплавящийся (W(+La, Th))
-защита с обеих сторон шва.
в) Обрабатываемость резанием:
-удовлетворительная(до старения), низкая после старения
Обработка может вестись в 3-х состояниях:
-после отжига (
=800-850 МПа) 
, 
-после закалки (
=1000…1100 МПа; HRC=32…36) 
, 
-после закалки и старения (
=1700-2100 МПа; HRC=52…56) 
· Предпосылки снижения массы топливного бака; снижения стоимости
Сталь Н18К9М5Т безусловно удовлетворяет основным и дополнительным требованиям, сформулированным в п.п. 1,2, кроме возможности снижения массы баллона. Такая возможность есть, если из группы материалов использовать материалы с наибольшей удельной прочностью, такие как ЧС35-ВИ и Н13К16М10. Так же можно существенно снизить стоимость баллона, применив сталь 40ХГСТФ.
Сравнительная характеристика баллона из различных сталей
| № | Наименование показателя | Марка стали | |||
| Н18К9М5Т | ЧС35-ВИ | Н13К16М10 | 40ХГСТФ | ||
| 1 | Толщина стенки, мм | 2,875 | 2,474 | 2,156 | 3 |
| 2 | Масса баллона (без штуцеров), кг | 109,7 | 94,7 | 87,1 | 114,1 |
| 3 | Снижение массы % | - | 13,7 | 20,6 | увелич. на 4 |
| 4 | Стоимость материала (без учета технологических отходов), руб | 767,9 | 814,4 | 853,6 | 79,9 |
| 5 | Увеличение стоимости материала | - | 1.06 раз | 1,11 раз | уменьш. в 9,61 раз |
· Вывод по работе