Сталь 35ХГСА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

 

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

(ФГБОУ ВПО ИрГУПС)

 

Факультет «Транспортные  системы»

Кафедра «Технологии ремонта транспортных систем и материаловедение»

 

СТАЛЬ 35ХГСА

Курсовая работа

КР.420400.220501.65.ПЗ

 

 

 

 Выполнил                                                                          Проверил

студент гр. УК-12-1                                                           доцент Трофимов А. Н.

Никитенко Л. И.

                                                                                    

                                                                           

 

 

 

Иркутск 2013

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………….…....3

1. Состав и свойства стали……………………………………………………………………4

1.1 Химический состав…………………………………………………………………..…..4

2. Механические свойства……………………………………………………………….....5

1.3 Физические свойства………………………………………………………...………..…7

2. Применение…………………………………………………………………………..............8
3. Химико-термическая обработка стали…………………………………………………..…9

3.1Термическая обработка……………………………………………………………...….10

3.2 Оборудование для термообработки…………………………………………………...13

3. Химико-термическая обработка…………………………………………………….…16
4. Анализ классификационных свойств стали………………………………………………18
5. Оборудование, применяемое для изготовления стали…………………………………...19
6. Характеристика строения и механических свойств поверхностного слоя стали………22

Заключение…………………………………………………………………………………...…23

Список использованных источников……………………………….........................................24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Сталь – деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2%) и другими элементами. Кроме железа и углерода в сталях содержатся полезные и вредные примеси.

Сталь – важнейший материал, применяемый в большинстве отраслей промышленности. Сталь – основной металлический материал, широко применяемый для изготовления деталей машин, летательных аппаратов, приборов, различных инструментов и строительных конструкций. Широкое использование сталей обусловлено комплексом механических, физико-химических и технологических свойств. Методы широкого производства стали были открыты в середине ХIX в. В это же время были уже проведены и первые металлографические исследования железа и его сплавов.

Стали сочетают высокую жесткость с достаточной статической и циклической прочностью. Эти параметры можно менять в широком диапазоне за счет изменения концентрации углерода, легирующих элементов и технологий термической и химико-термической обработки. Изменив химический состав, можно получить, стали с различными свойствами, и использовать их во многих отраслях техники и народного хозяйства. В моей курсовой работе будет рассмотрен такой вид стали, как Сталь 35ХГСА, будут рассмотрены основные характеристики этой стали (химический состав, механические и физические свойства и др.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Состав и свойства  стали

1. Химический состав

Химический состав - это совокупность оксидных составляющих. Он позволяет судить о характере сырья или материала по отношению его к химической среде и высокой температуре. Химический состав стали 35ХГСА представлен в таблице 1.

Таблица 1 – Химический состав стали 35ХГСА

Химический состав	%
Кремний (Si)	1,10-1,40
Медь (Cu)	0,30
Марганец (Mn)	0,80-1,10
Никель (Ni), не более	0,30
Фосфор (P), не более	0,025
Хром (Cr)	1,10-1,40
Сера (S), не более	0,025

Из таблицы видно, что  в стали вида 36ХГСА содержится примерно по 1%, таких химических элементов, как: Si, Mn, Cr.

Присутствующий в стали  углерод определяет её твёрдость  и прочность. Марганец уменьшает  красноломкость стали, повышает её твердость, предел прочности и упругости  и снижает вязкость. Хром придает  стали твердость, повышает пределы  прочности, текучести и упругости. Хром в сочетании с никелем  придает стали кислостойкость. Никель повышает механические свойства стали (пределы прочности, текучести и ударную вязкость). Расположенные в межзеренном пространстве хрупкие прослойки, богатые фосфором, снижают пластические свойства металла, особенно при низких температурах (хладноломкость). Допустимое содержание фосфора 0,025%. Так же межзеренные прослойки фазы, богатой серой, при нагревании металла перед прокаткой или ковкой размягчаются, и сталь теряет свои свойства, происходит разрушение металла (красноломкость). Содержание серы должно быть меньше 0,025%.

2. Механические свойства

Механические  свойства - совокупность показателей, характеризующих сопротивление материала воздействующей на него нагрузке, его способность деформироваться при этом, а также особенности его поведения в процессе разрушения. К основным механическим свойствам относятся прочность, вязкость, твердость, относительное удлинение и сужение. Они являются главными характеристиками металла или сплава. Механические свойства стали 35ХГСА приведены в таблице 2. Рассмотрим некоторые термины, применяемые при характеристике механических свойств.

Под прочностью материала понимают его способность сопротивляться деформации или разрушению под действием статических или динамических нагрузок. О прочности судят по характеристикам механических свойств, которые получают при механических испытаниях. К статическим испытаниям на прочность относятся растяжение, сжатие, изгиб, кручение, вдавливание. К динамическим относятся испытания на ударную вязкость, выносливость и износостойкость.

Вязкость — это свойство материала, которое определяет его способность к поглощению механической энергии при постепенном увеличении пластической деформации вплоть до разрушения материала. Ударная вязкость в кгм/см² определяется на образцах, подвергаемых на копре разрушению ударом отведенного в сторону маятника. Для этого работу деформации в кгм делят на площадь поперечного сечения образца в см ².

Твердость — это способность материала сопротивляться проникновению в него других тел. Твердость по Бринеллю (НВ) определяют на зачищенной поверхности образца, в которую вдавливают стальной шарик диаметром 5 - 10 мм под соответствующей нагрузкой в 750 или 3000 кг и замеряют диаметр d образовавшейся лунки. Отношение нагрузки в кг к площади лунки πd2 / 4 в мм² дает число твердости.

Относительное удлинение — это отношение приращенной в результате растяжения длины к первоначальной длине образца, выраженное в процентах.

 Относительное сужение — это отношение уменьшенной площади поперечного сечения образца к первоначальному сечению, где первоначальная площадь поперечного сечения.

Предел текучести  для остаточной деформации - это напряжение, при котором в материале развивается остаточная деформация, также это практическое приближение предела упругости,(остаточная деформация - часть деформации, не исчезающая после устранения воздействий, вызвавших её).

 
Таблица 2 - Механические свойства при Т = 20^oС материала Сталь 35ХГСА

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	Y	KCU	Термообработка	НВ 10 -1 (после отжига)
-	Мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-	МПа
Поковки	100 - 300		660	490	13	40	540	закалка и отпуск	241

 

Обозначения:

sв	- Предел кратковременной прочности , [МПа];
sT	- Предел пропорциональности (предел  текучести для остаточной деформации), [МПа];
d5	- Относительное удлинение при  разрыве , [ % ];
y	- Относительное сужение , [ % ] ;
KCU	- Ударная вязкость , [ кДж / м2];
HB	- Твердость по Бринеллю , [МПа].

 

 

 

 

 

 

1.3 Физические  свойства

Физические свойства - свойства, присущие веществу вне химического взаимодействия. Вещество остается самим собой, то есть химически неизменным, до тех пор, пока сохраняются неизменными состав и строение его молекул.

  К физическим свойствам сталей относят  температуру плавления, теплопроводность, тепловое расширение, теплоемкость, электропроводность, упругость и др. В зависимости от химического состава стали и соотношения присутствующих в нем компонентов температура плавления может находиться в границах 1420-1525 °С, если такая сталь подлежит разливке в формы в процессе металлургического производства, то температуру необходимо поддерживать еще на 100-150 градусов выше. Важным фактором, который влияет на температуру плавления, является уровень содержания в сплаве углерода. Если его содержание высоко, то температура будет ниже, и наоборот – при понижении количества углерода температура повышается. Такое физическое свойство стали, как упругость представлено в таблице 3.

Таблица 3 - Физические свойства стали 35ХГСА

Температура испытания, °С	20	100	200	300	400	500	600	700	800
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа	84	82	79	75	71	66	62	54	47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Применение

Данный вид стали 35ХГСА предназначен для изготовления деталей сложной конфигурации, работающих в условиях знакопеременных нагрузок, а именно:

• фланцы;
• кулачки;
• пальцы;
• валики;
• рычаги;
• оси;
• зубчатые колеса;
• корпуса обшивки;
• лопатки компрессорных машин, работающие при температуре до 200 ⁰С;
• валы, работающие при знакопеременных нагрузках;
• толкатели;
• ответственные сварные конструкции;
• крепежные детали, работающие при низких температурах;
• детали сварных конструкций;
• другие улучшаемые детали сложной конфигурации, работающие в условиях знакопеременных нагрузок.