ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Иркутский государственный университет путей сообщения»

(фгбоу впо иргупс)

Факультет «Транспортные системы»

Кафедра «Технология ремонта транспортных средств и материаловедение»

сталь (40ХФА)

Курсовая работа

Руководитель

Трофимов А.Н.

«____»________2013 г.

Исполнитель

студентка гр. ТБ.5-12-2

Кабанова О.В.

«____»________2013 г.

Иркутск 2013

Оглавление

Введение…………………………………………………………………3

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

   1. Химический состав………………………………………………..

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

   3. Физические свойства………………………………………............

2. Применение……………………………………………………………

3. Химико-термическая обработка………………………………………

3.1. Цементация………………………………………………………..

3.1.1. Цементация в твердом карбюризаторе…………………………

3.1.2 . Газовая цементация……………………………………………..

3.2. Азотирование………………………………………………………

3.3. Диффузионная металлизация…………………………………….

3.4. Оборудования для термообработки……………………………..

4. Классификация, свойства и назначение стали…………………….

5. Оборудование, применяемое для получения стали……………….

   1. Способы производства стали……………………………………

   2. Оборудование для сталелитейных заводов……………………..

6. Характеристика строения и механические свойства поверхностного слоя……………………………………………………

   1. Описание поверхностного слоя…………………………………..

   2. Свойства поверхностного слоя…………………………………

Заключение…………………………………………………………………

Список используемой литературы……………………………………….

Введение

Сталь – это сплав железа с углеродом, где содержание углерода колеблется от 0.01 до 2%.Кроме углерода, она содержит марганец, кремний, серу и фосфор. Стали обладают высокой механической прочностью, сравнительно легко обрабатываются давлением, резанием, хорошо свариваются и являются, поэтому основным конструкционным материалом. Производство стали - это сложный физико-химический процесс, при котором протекают химические реакции в жидком металле и шлаке, а также на границах между жидким металлом и шлаком, между шлаком и газовой печной средой.

1. Состав и свойства стали

Сталь 40ХФА — доэвтектойдная, среднеуглеродистая, низколегированная.

Наилучшее сочетание прочности и пластичности, что обеспечивает хорошую работу материала при динамических нагрузках, сталь приобретает после динамической обработки, состоящей из закалки и последующего высокотемпературного отпуска. Такой вид термообработки называется улучшением и обеспечивает в данной стали структуру сорбита, являющуюся носителем оптимальных эксплуатационных свойств.

Марка:40ХФА (заменители:40Х,65Г,50ХФА,30Х3МФ)Класс:Сталь конструкционная легированнаяВид поставки:сортовой прокат, в том числе фасонный:ГОСТ 4543-71,ГОСТ 2590-2006,ГОСТ 2591-2006,ГОСТ 2879-2006. Калиброванный прутокГОСТ 8559-75,ГОСТ 8560-78,ГОСТ 7417-75,ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка:ГОСТ 14955-77. ПолосаГОСТ 103-2006. Поковки и кованые заготовки:ГОСТ 1133-71,ГОСТ 8479-70.

Удельный вес: 7810 кг/м³ Термообработка: Закалка и отпуск Температура ковки, °С: начала 1250, конца 860-800. Сечения до 200 мм охлаждаются в мульде, 201-300 мм - с печью. Твердость материала: HB 10 ^-1 = 241 МПа Температура критических точек: Ac₁ = 760 , Ac₃(Ac_m) = 800 , Ar₃(Arc_m) = 725 , Ar₁ = 680 , Mn = 218 Обрабатываемость резанием: после закалки и отпуска при HB ≤ 241,  К _{υ тв. спл}=0,75, К_{υ б.ст}=0,65 Свариваемость материала: трудносвариваемая. Способы сварки: РДС - необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС - необходима последующая термообработка. Флокеночувствительность: чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости: склонна.

1. Химический состав

Химический состав в % стали 40ХФА
C	0,37 - 0,44
Si	0,17 - 0,37
Mn	0,5 - 0,8
Ni	до 0,3
S	до 0,025
P	до 0,025
Cr	0,8 - 1,1
V	0,1 - 0,18
Cu	до 0,3
Fe	~96

2. Механические свойства

Механические свойства стали 40ХФА
ГОСТ	Состояние поставки, режим термообработки	КП	Сечение, мм	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м^2)	HB (HRCэ), не более
ГОСТ 4543-71	Пруток. Закалка 880 °С, масло. Отпуск 650 °С, вода или масло		25	730	880	10	50	88
	Поковки. Закалка. Отпуск	395	100-300 300-500	395 395	615 615	15 13	40 35	54 49	187-229 187-229
		490	100-300	490	655	13	40	54	212-248
		540	До 100 100-300	540 540	685 685	15 13	45 40	59 49	223-262 223-262
	Пруток. Закалка 860-880 °С, масло. Отпуск 200-230°С, масло		До 40	1270	1570		35	39	(49-53)

 

Механические свойства стали 40ХФА в зависимости от сечения
Сечение, мм	Место вырезки образца	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м^2)
Закалка 850 °С, вода. Отпуск 600 °С, воздух. (Образцы тангенциальные)
50	Ц	900	940	15	45	69
80	Ц	810	890	11	33	39
120	Ц	710	860	12	37	64
160	Ц 1/2R	610 710	830 850	15 16	46 44	45 47
200	Ц 1/2R	490 510	710 800	17 18	49 49	57 47
240	Ц 1/2R К	490 570 700	710 770 830	18 19 17	51 50 49	71 54 61

Механические свойства стали 40ХФА в зависимости от температуры отпуска
Температура отпуска, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м^2)	HRCэ
Закалка 850 °С, масло. Охлаждение после отпуска с 500 °С в воде
200 300 400 500 600	1490 1450 1270 1100 880	1860 1650 1360 1160 960	14 15 14 15 19	43 50 52 55 63	49 30 39 61 98	51 49 46 42 34

 

Механические свойства стали 40ХФА при повышенных температурах
Температура испытаний, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %
Закалка 850 °С, масло. Отпуск 640 °С
20 200 300 400 500 600	840 800 740 710 400	920 900 840 850 490 370	26 22 18 28 30 51	63 46 35 50 65 80

 

Прокаливаемость стали 40ХФА (ГОСТ 4543-71)
Расстояние от торца, мм											Примечание
1,5	3	4,5	6	9	12	15	18	27	39	Закалка 860 °С
51,5-60,5	51,5-59,5	50,5-58,5	48-57,5	39,5-54	35-50,5	34-46,5	32,5-43	30,5-39	27-39	Твердость для полос прокаливаемости, HRCэ

 

2. Физические свойства

Физические свойства стали 40ХФА
T (Град)	E 10^- 5 (МПа)	 10^6 (1/Град)	 (Вт/(м·град))	 (кг/м^3)	C (Дж/(кг·град))	R 10^9 (Ом·м)
20	2.15		37	7810
100	2.12	12.1	37		466
200	2.05	12.6	37		508
300	1.99	13	36		529
400	1.82	13.3	33		563
500	1.73	13.8	31		592
600	1.66	14.2	31		621
700	1.44	14.6	30		634
800	1.35	11.8	28		664