Содержание 

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

1. Сталь

    1.1. Классификация стали…………………………………………………4

    1.2. Обработка и применение  стали……………………………………..6

2. Сегмент с пазом  из стали 40ХН

    2.1. Характеристика стали  40ХН……………………………………….9

    2.2. Механическая обработка сегмента с пазом из стали 40 ХН……10

Заключение…………………………………………………………………….17 

Список  использованной литературы………………………………………...18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

    Актуальными в настоящее время являются вопросы  повышения надёжности и долговечности машин, приборов, установок, повышение их качества и эффективности работы, а следовательно, вопросы экономии металлов, борьбы с коррозией и износом деталей машин. Роль этих проблем в долговечности машин и механизмов, приборов и других особенно возросла в настоящее время, так как развитие большинства отраслей  промышленности (авиационная, ракетная, теплоэнергетика, атомная энергетика,  радиоэлектроника и др.) связано с повышением нагрузок, температур, агрессивности  сред, в которых работает деталь. Решение этих проблем прежде всего связано с упрочнением поверхностных слоёв изделий.

    Изменить  свойства поверхности можно различными способами: нанесением на  поверхность нового материала с необходимыми свойствами; изменением состава поверхностного слоя металла; подвергают диффузионной химико-термической обработке,  в результате которой на поверхности изделия образуется новый, отличающийся от сердцевины, сплав.

    Машиностроение  – ведущий комплекс отраслей в  промышленности. Его уровень определяет дальнейшее развитие всего народного хозяйства страны в целом.

    Технологами-машиностроителями  выполнена большая работа по развитию производства машин, а учеными внесен значительный вклад в развитие и  формирование основ технологии. Строительство  материально-технической базы и  необходимость неприрывного повышения производительности труда на основе современных средств производства ставит перед машиностроением весьма ответственные задачи. К их числу относятся повышение качества машин, снижение их материалоемкости, трудоемкости, себестоимости изготовления, нормализации и унификации их элементов, внедрение поточных методов производства, его механизация и автоматизация, а также сокращение сроков подготовки производства новых объектов.

    Решение указанных задач обеспечивается улучшением конструкции машин, совершенствованием технологии их изготовления, применением прогрессивных средств и методов производства.

1. Сталь.

1.1. Классификация стали.

    Сталь - сплав, основой которого является железо с кислородом (до 2%) и добавление других элементов. Получают главным образом из смеси чугуна со стальным ломом в кислородных конвертерах, мартеновских печах и электропечах.

    Конструкционная сталь - общее название сталей, предназначенных для изготовления строительных конструкций и деталей машин или механизмов.

    По  химическому составу различают: стали углеродистые, автоматные и легированные; по назначению - конструкционные, инструментальные, стали с особыми физическими и химическими свойствами (нержавеющая, жаропрочная, электротехническая и др.).

    Углеродистая  сталь, нелегированная конструкционная или инструментальная сталь, содержащая кислород (0,04-2%) и постоянные примеси (марганец, сера, фосфор). Различают низкоуглеродистую (до 0,25% кислорода), среднеуглеродистую (0,25-0,6% кислорода) и высокоуглеродистую (свыше 0,6% кислорода) сталь.

    Автоматная  сталь, маркируют буквой А (автоматная) и цифрами, показывающими среднее  содержание углерода в сотых долях  процента. Если автоматная сталь легирована свинцом, то обозначение марки начинается с сочетания букв «АС».

    Чтобы не проявлялась красноломкость, в сталях увеличено количество марганца. Добавление в автоматные стали свинца, селена и теллура позволяет в 2-3 раза сократить расход режущего инструмента.

    Легированная  сталь, помимо обычных примесей содержит легирующие элементы  (хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий, ниобий, титан), для придания сплавам определенных физических, химических или механических свойств. Различают низколегированную (суммарное содержание легирующих элементов до 2,5%), среднелегированную (2,5-10%) и высоколегированную (св. 10%) сталь.

    Качество  стали зависит от содержания в  них вредных примесей. Стали классифицируют на группы А, Б, В.

    Группа  А: Относятся стали обыкновенного качества, они могут иметь повышенное содержание серы (до 0,06%) и фосфора до (0,07%). Механические свойства таких сталей ниже, чем у стали других групп. Основным элементом является углерод. Их выплавляют в кислородных конвертерах и мартеновских печах. Стали обыкновенного качества подразделяют на спокойные (полностью раскисленные), кипящие (не полностью раскисленные) и полуспокойные (занимающее промежуточное положение между спокойными и кипящими).

    Группа  Б: Относятся качественные стали углеродистые или легированные. В таких сталях содержание серы и фосфора не должно превышать 0,035% каждого. Выплавляют их в мартеновских печах.

    Группа  В: Относятся высококачественные стали, легированные, выплавляемые в электропечах. В таких сталях содержание серы и фосфора не должно превышать 0,025% каждого.

    Особовысококачественные стали выплавляют в электропечах с последующими электрошлаковым переплавом, вакуумнодуговым переплавом. Содержание серы и фосфора до 0,015% каждого.

    Стали обыкновенного качества обозначают Ст0-Ст6. Чем выше номер, тем выше содержание углерода и прочностные свойства стали. Качественные, высоко качественные и особовысококачественные стали маркируют так: содержание углерода указывают в начале марки цифрой, соответствующей его содержанию. В сотых долях процента для сталей, содержащих до 0,75% углерода - конструкционные стали, и в десятых долях процента, имеющих более 0,75% углерода - инструментальные стали. Легирующие элементы обозначают русскими буквами, например Н (никель); Г (марганец); Х (хром); С (кремний). Если после буквы нет цифры, то сталь содержит 1-1,5% легирующего элемента, если стоит цифра, то она указывает содержание легирующего элемента в процентах. В конце марки высококачественной стали ставят букву «А»: сталь 30ХНМ-качественная, а стали 30ХНМА-высококачественные; у особовысококачественной стали электрошлакового переплава стоит буква «Ш». Для некоторых высококачественных сталей бывают следующие отклонения в обозначении. Все легированные стали и сплавы с особыми физическими свойствами всегда высококачественные, поэтому в марки этих сталей букву «А» не ставят. Шарикоподшипниковые стали обозначают в начале марки буквами «ШХ», затем стоит содержание хрома в десятых долях процента, например, сталь ШХ15. Быстрорежущие сложнолегированные обозначают буквой «Р», следующая за ней цифра указывает на процентное содержание в ней вольфрама. Электротехнические стали обозначают буквой «Э», следующая за ней цифра указывает на процентное содержание в ней кремния. 
 

    1.2. Обработка и применение  стали.

    Углеродистые  конструкционные  стали.

    Стали 10, 15, 20 и 25 также относятся к низкоуглеродистым  сталям, они пластичны, хорошо свариваются и штампуются. В нормализованном состоянии в основном их используют для крепежных деталей – валики, оси и т. д.

    Для увеличения поверхностной прочности  этих сталей их цементуют 
(насыщают поверхность углеродом) и применяют для деталей небольшого размера, например слабонагруженных зубчатых колес, кулачков и т. д.

    Среднеуглеродистые  стали 30, 35, 40, 45, 50 и аналогичные стали  с повышенным содержанием марганца 30Г, 40Г и 50Г в нормализованном  состоянии отличаются повышенной прочностью, но соответственно меньшей вязкостью и пластичностью. В зависимости от условий работы деталей из этих сталей к ним применяют различные виды термообработки: нормализацию, улучшение, закалку с низким отпуском, закалку ТВЧ и др.

    Высокоуглеродистые  стали 60, 65, 70, 75, 80 и 85, а также с повышенным содержанием марганца 60Г, 65Г и 70Г в основном используют для изготовления пружин, рессор, высокопрочной проволоки и других изделий с высокой упругостью и износостойкостью. Их подвергают закалке и среднему отпуску на структуру троостит в сочетании с удовлетворительной вязкостью и хорошим пределом выносливости.

    Автоматные  стали.

    В автоматных селено содержащих сталях повышается обрабатываемость за счет образования селенидов, сульфоселенидов, которые обволакивают твердые оксидные включения и тем самым устраняют их истирающее действие. Кроме того, селениды сохраняют глобулярную форму после обработки давлением, поэтому практически не вызывают анизотропии свойств и не ухудшают коррозионную стойкость стали, как сера. Применение этих сталей снижает расход инструмента в два раза и до 30 % повышает производительность.

    Конструкционные низколегированные  стали.

    Низколегированные стали, содержат до 2,5 % легирующих элементов. 
Обозначение марки включает в себя цифры и буквы, указывающие на примерный состав стали. В начале марки приводятся двузначные цифры, указывающие среднее содержание углерода в сотых долях процента. Буквы справа от цифры обозначают легирующие элементы: А – азот, Б – ниобий, В – вольфрам, Г – марганец, Д – медь, Е – селен, К – кобальт, Н – никель, М – молибден, П – фосфор, Р – бор, С – кремний, Т – титан, Ф – ванадий, Х – хром, Ц – цирконий, Ч – редкоземельные элементы, Ю – алюминий. Следующие после буквы цифры указывают примерное содержание (в целых процентах) соответствующего легирующего элемента (при содержании 1-1,5 % и менее цифра отсутствует).

    К данной группе относят, стали с содержанием  углерода 0,1-0,3 %, обеспечивающие после  химико-термической обработки, закалки  и низкого отпуска высокую  поверхностную твердость при вязкой, но достаточно прочной сердцевине. Эти стали, используют для изготовления деталей машин и приборов (кулачков, зубчатых колес и др.), испытывающих переменные и ударные нагрузки и одновременно подверженных износу.

    Конструкционные цементуемые стали.

    Карбидо- и нитридообразующие элементы (такие, как Cr, Mn, Mo и др.) способствуют повышению  прокаливаемости, поверхностной твердости, износостойкости и контактной выносливости. Никель повышает вязкость сердцевины и диффузионного слоя и снижает порог хладноломкости. Цементуемые (нитроцементуемые) легированные стали по механическим свойствам подразделяют на две группы: стали средней прочности с пределом текучести менее 700 МПа (15Х, 15ХФ) и повышенной прочности с пределом текучести 700 - 1100 МПа (12Х2Н4А, 18Х2Н4МА и др.).

    Хромистые (15Х, 20Х) и хромованадиевые (15ХФ) стали  цементуются на глубину до 1,5 мм.

    Хромомарганцевые  стали (18ХГТ, 25ХГТ), широко применяемые  в автомобилестроении, содержат по 1 % хрома и марганца (дешевого заменителя никеля в стали), а также 0,06 % титана. Их недостатком является склонность к внутреннему окислению при газовой цементации, что приводит к снижению твердости слоя и предела выносливости. Этот недостаток устраняется легированием стали молибденом (25 ХГМ). Для работы в условиях изнашивания используют сталь 20ХГР, легированную бором. Бор повышает прокаливаемость, и прочность стали, но снижает ее вязкость и пластичность.

    Хромоникельмолибденовая (вольфрамовая) сталь 18Х2Н4МА (18Х2Н4ВА) относится  к мартенситному классу и закаливается на воздухе, что способствует уменьшению коробления. Легирование хромоникелевых сталей W или 
Mo дополнительно повышает их прокаливаемость. Причем Мо существенно повышает прокаливаемость цементованного слоя, в то время как хром и марганец увеличивают прежде всего прокаливаемость сердцевины. В цементованном состоянии данную сталь применяют для изготовления зубчатых колес авиационных двигателей, судовых редукторов и других крупных деталей ответственного назначения. Эту сталь используют также как улучшаемую при изготовлении деталей, подверженных большим статическим и ударным нагрузкам.

    Конструкционные улучшаемые стали.

    Улучшаемыми называют такие стали, которые используются после закалки с высоким отпуском (улучшения). Эти стали (40Х, 40ХФА, 30ХГСА, 38ХН3МФА и др.) содержат 0,3-0,5 % углерода и 1-6 % легирующих элементов. Стали закаливают с 820-880^оС в масле (крупные детали – в воде); высокий отпуск производят при 500-650^оС с последующим охлаждением в воде, масле или на воздухе (в зависимости от состава стали). Структура стали после улучшения – сорбит. Данные стали применяют для изготовления валов, шатунов, штоков и других деталей, подверженных воздействию циклических или ударных нагрузок. В связи с этим улучшаемые стали должны обладать высоким пределом текучести, пластичностью, вязкостью, малой чувствительностью к надрезу.