Сталь 35ХГСА

 

 

В данной печи производится нагрев электрическими свободноизлучаемыми нагревателями до необходимой температуры, в данной работе нагрев для отпуска производится до температуры 500°С (номинальная температура печи 958-850°С). Так же нагрев в печи производится в атмосфере эндогаза.

Следует уделить большое  внимание технике безопасности при  работе с электропечами. В процессе их эксплуатации должны соблюдаться  правила, обеспечивающие безопасность работы и длительный срок их службы. При обслуживании электрических печей основное внимание должно быть обращено на выполнение правил электробезопасности, оговоренных в правилах устройства электроустановок. Все токонесущие части электрических печей должны быть изолированы или ограждены, а также заземлены. От токонесущих частей до ограждения в виде сетки должно быть расстояние не менее 100 мм. Все электропечи должны быть снабжены автоблокировочным устройством, отключающим питание печи при открывании окон и заслонок. В электропечах с вентиляторами, в рабочем пространстве которых циркулируют горючие или токсичные газы, при открывании заслонок должно автоматически отключаться электропитание вентиляторов.В печах с механизированным подъемом и опусканием заслонок с помощью электропривода должно быть предусмотрено устройство, исключающее самопроизвольное опускание или подъем заслонки при отключении питания или неисправности механизмов. В таблице 9 представлены технические характеристики электропечи СТЗ-5.40 5/10-Б1.

Таблица 9 - Техническая характеристика печи

Наименование	Норма
Напряжение сети	380 В
Число фаз	3
Частота	50 Гц
Производительность	450 кг/ч
Время разогрева печи	174 мин
Удельный расход электроэнергии	0,472 квт/ч
Атмосфера электропечи	Эндогаз
Расход защитного газа	36 /ч

 

3. Химико – термическая обработка

          Рассмотрим более подробно понятие химико- термической обработки.

Химико-термическая обработка (ХТО) - совокупность операций термической обработки с насыщением поверхности изделия различными элементами (углерод, азот, алюминий, кремний, хром и др.) при высоких температурах.

Поверхностное насыщение стали металлами (хром, алюминий, кремний и др.), образующими  с железом твердые растворы замещения, более энергоемко и длительнее, чем  насыщение азотом и углеродом, образующими  с железом твердые растворы внедрения. При этом диффузия элементов легче  протекает в решетке альфа-железо, чем в более плотноупакованной  решетке гамма-железо.

Химико-термическая  обработка повышает твердость, износостойкость, морозостойкость, коррозионную стойкость. Химико-термическая обработка, создавая на поверхности изделий благоприятные остаточные напряжения сжатия, увеличивает надежность, долговечность. Существуют следующие виды ХТО:

Цементация - процесс насыщения поверхности изделия углеродом. Цементация повышает твердость и износостойкость поверхности детали при сохранении вязкости сердцевины. Различают твердую и газовую цементацию.

Азотирование - процесс насыщения поверхностного слоя азотом. Целью азотирования является создание поверхностного слоя с особо высокой твердостью, износостойкостью, повышенной усталостной прочностью и сопротивлением коррозии в водной среде, паровоздушной и влажной атмосфере.

Нитроцементация - процесс одновременного насыщения углеродом и азотом. Этот процесс проводиться при 840-860 градусах. Продолжит процесса от 4 до 10 часов.

Цианирование - это процесс насыщения углеродом и азотом вследствие окисления расплавленных цианистых солей. Этот процесс проводится при 820-960 градусах.

Борирование - насыщение поверхности деталей бором для повышения твердости, стойкости к износу в абразивных средах, коррозие-, кислото-, жаро- и теплостойкости.

Хромирование — диффузионное насыщение поверхности стальных изделий хромом, либо процесс осаждения на поверхность детали слоя хрома из электролита под действием электрического тока.

Алитирование - насыщение поверхности металлических изделий алюминием. Алитированный слой хорошо защищает от окисления изделия, эксплуатируемые при повышенных температурах (до 1100⁰С). Это объясняется образованием плотной пленки оксида Al₂О₃, предохраняющей металл от окисления. Алитирование увеличивает коррозионную стойкость изделий в азотсодержащих средах, защищает от науглероживания при нагреве в восстановительных углеродсодержащих средах.

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Анализ классификационных свойств стали 35ХГСА

К основным классификационным  свойствам стали относятся: марка, заменители, применение и т.д. Рассмотрим их в таблице 10.

Таблица 10 – Основные классификационные свойства (сталь 35ХГСА)

Марка	35ХГСА
Заменитель	Сталь 30ХГС, сталь 30ХГСА, сталь 30ХГТ, сталь 35ХМ
Классификация	Сталь конструкционная легированная, хромокремнемарганцовая
Вид поставки	Сортовой прокат, в том  числе фасонный ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78,ГОСТ 1051-73, ГОСТ 4543-71. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 4543-71, ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70, ГОСТ 4543-71
Применение стали	Фланцы, кулачки, пальцы, валики, рычаги, оси, детали сварных конструкций  и другие улучшаемые детали сложной  конфигурации, работающие в условиях знакопеременных нагрузок
Зарубежные аналоги	35ChGSA(Болгария); 35NGS, 35HGSA(Польша)
Термообработка	Закалка и отпуск
Температура ковки, °С	С 1250, до 860-880. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101-200 мм - в мульде, 201-300 мм - с печью.
Свариваемость материала	Ограниченно свариваемая
Флокеночувствительность*	Чувствительна
Склонность к отпускной  хрупкости*	Склонна
Обрабатываемость резанием	В горячекатанном состоянии при HB 207-217 МПа
Твердость материала	HB 10 -1 = 241 МПа

*Флокеночувствительность -склонность стали и некоторых сплавов к поражению флокенами. Появление флокенов обычно связывают с уровнем содержания водорода в стали.

^*Отпускная хрупкость - хрупкость закаленной легированной стали после отпуска в определенном интервале температур, вызванная аномальным снижением энергии разрушения вследствие неравномерного распада пресыщенного твёрдого раствора мартенсита.

5 Оборудование, применяемое  для изготовления стали

Сталь 35 ХГСА - легированная, поэтому ее можно производить разными способами плавления, т.е. в разных печах, основными из которых  являются: специальная печь грушевидной формы(конвертерный способ выплавки), мартеновская печь и дуговая печь.

При конвертерном способе  применяют специальную печь грушевидной  формы, вращающуюся на горизонтальной оси (рис. 1). В настоящее время по этому способу выплавляют в среднем 10% стали. После того как в конвертер залит жидкий чугун (с частичным заполнением объема), сквозь него через отверстия в днище продувают под давлением воздух. Окисляя железо, кислород воздуха образует соединение FeO, называемое закисью железа, растворимое в жидком металле, реагирующее на примеси и переходящее в сталь. Переход примесей в шлак уменьшает их содержание в выплавляемом металле. Недостаток конвертерного способа — повышение содержания в стали азота, получающееся вследствие продувания воздуха. Кроме того, конвертерный способ не позволяет перерабатывать большое количество стального лома.

Рис 1. Схема конвертера: 1 — огнеупорная футеровка; 2 — воздухопровод; 3 — отверстия в днище для подачи воздуха; 4 — рейка поворотного механизма печи

По мартеновскому способу  плавка стали ведется на поду пламенной отражательной печи (рис. 2), верхняя часть рабочего пространства которой ограничена сводом, отражающим тепловой поток. Для получения необходимой температуры в рабочем пространстве печи сжигается в смеси с воздухом горючее (в большинстве случаев газ). Мартеновский способ является универсальным, позволяющим получать стали разного качества с добавкой при выплавке их чугунного и стального лома (так называемого скрапа) и даже железных руд.

 

Рис. 2. Разрез мартеновской печи:1 -  каналы для подогретого воздуха  и газа; 2 - свод печи; 3 - рабочее пространство печи, в котором плавится сталь.

Электроплавка, производящаяся в дуговой печи (рис. 3), является современным и наиболее совершенным способом выплавки стали. Достоинства такой печи состоят в том, что в ней достигаются очень высокие температуры, которые легко регулировать, а следовательно, и регулировать весь процесс. Доступ воздуха в печь ограничен. Сталь получается лучшего качества, чем при других процессах, вследствие отсутствия печных окисляющих газов и соприкосновения металла с топливом. 
Высокая температура при электроплавке создается электрической дугой между угольными  электродами и расплавленным металлом. Напряжение тока, требующееся при плавке, не превышает 150В при силе тока, доходящей до 10 тыс. В результате плавки и разливки металла по формам получаются стальные слитки. Дальнейшим этапом является горячая механическая их обработка для получения изделий определенного сечения и длины, а в некоторых случаях и для улучшения механических свойств стали.

Рис 3. Дуговая печь для электроплавки: 1 - электроды; 2 - механизм для установки электродов; 3 - полозья, на которых поворачивается печь; 4 - заслонка выпускного окна; 5 - загрузочное окно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Характеристика строения и механических свойств поверхностного слоя стали

Сталь 35ХГСА относится к  классу улучшаемые (среднелегированные) стали. Эти стали называют улучшаемыми потому, что их часто подвергают улучшению - термической обработке, заключающейся в закалке и отпуске при высоких температурах. Улучшаемые стали должны иметь высокую прочность, пластичность, высокий предел выносливости, малую чувствительность к отпускной хрупкости, должны хорошо прокаливаться. Химический состав некоторых улучшаемых сталей приведён в таблице 11.

Таблица 11 - Химический состав (%) некоторых улучшаемых среднелегированных сталей

Марка стали	Элементы				Другие элементы
	C	Mn	Cr	Ni
45Х	0,41-0,49	0,5-0,8	0,8-1,1	≤0,25	—
30ХРА	0,27-0,33	0,5-0,8	1,0-1,3	≤0,25	0,001-0,005В
30ХГСА	0,28-0,34	0,8-1,1	0,8-1,1	≤0,25	0,9-1,2Si
35ХГСА	0,30-0,38	0,80-1,10	1,10-1,40	≤0,30
45ХН	0,41-0,49	0,5-0,8	0,45-0,75	1,0-1,4	—
40ХН2МА	0,37-0,44	0,5-0,8	0,6-0,9	1,25-165	0,15-0,25Мо

Хромокремнемарганцевые стали (30ХГСА, 35ХГСА). Эти стали, называемые хромансиль. Не содержат дифицитных легирующих элементов. Имеют высокие механические свойства (1.2). Хорошо свариваются и заменяют хромоникелевые и хромомолибденовые стали, поэтому поверхностный слой стали 35ХГСА похож на поверхностные слои подобных ей сталей, которые представлены на рис.4 и рис.5.