Сталь 35х

Алан-э-Дейл       30.03.2022 г.

Содержание

Технологические свойства

Сталь 30ХГСА (ГОСТ определяет диапазон некоторых свойств) может применяться при создании различных изделий и конструкций. При выборе этого металла следует учитывать:

  1. Коррозионная стойкость низкая. При длительном воздействии высокой влажности на поверхности может появится коррозия. Это качество следует учитывать при выборе легированной стали. В некоторых случаях коррозионная стойкость повышается за счет нанесения на поверхность гальванического покрытия, которое состоит из цинка и хрома. Для получения подобной поверхности применяется метод электролиза. Однако, создаваемый поверхностный слой характеризуется низкой устойчивостью к механическому воздействию – после повреждения незамедлительно появится коррозия.
  2. Высокая пластичность, так как относительное удлинение составляет 11%. Она также существенно расширяет область применения металла, так как многие детали должны выдерживать переменную нагрузку.
  3. Материал характеризуется высокой устойчивостью к переменным нагрузкам. Предел выносливости при испытании может варьироваться в зависимости от температуры окружающей среды.
  4. Показатель твердости по шкале Роквелла составляет 50 единиц.
  5. Механические свойства не изменяются при температуре до 400 градусов Цельсия. Эксплуатация при более высокой температуре не допускается, так как это приведет к повышению пластичности и снижению твердости поверхности.
  6. Сталь 30ХГСА, термообработка которой проводится для повышения твердости и снижения хрупкости, характеризуется пластичностью. Именно поэтому она может применяться при ковке или штамповке.
  7. Отличная упругость позволяет проводить обработку заготовок резанием. Именно поэтому заготовки поставляются для зенкерования, фрезерования или точения.

Механические свойства

Для повышения производительности часто проводится отжиг. Рассматриваемая марка среднелегированных сталей относится ко второй группе по степени свариваемости. Именно поэтому рекомендуется проводить предварительный подогрев структуры, что снижает вероятность образования структурных трещин. Для обеспечения наиболее благоприятных условий зачастую заготовки нагревают до температуры 250 градусов Цельсия.

Химический состав

Стандарт C S P Mn Cr Si Ni Fe Cu V Ti Mo W
TУ 14-1-1885-85 0.28-0.34 ≤0.015 ≤0.025 0.8-1.1 0.8-1.1 0.9-1.2 ≤0.3 Остаток ≤0.25
TУ 14-1-2765-79 0.28-0.34 ≤0.015 ≤0.025 0.8-1.1 0.8-1.1 0.9-1.2 ≤0.3 Остаток ≤0.25 ≤0.05 ≤0.03 ≤0.15 ≤0.2
TУ 14-4-385-73 0.28-0.34 ≤0.025 ≤0.025 0.8-1.1 0.8-1.1 0.9-1.2 ≤0.3 Остаток ≤0.25 ≤0.05 ≤0.03 ≤0.15 ≤0.2
TУ 14-1-4118-2004 0.28-0.34 ≤0.025 ≤0.025 0.8-1.1 0.8-1.1 0.9-1.2 ≤0.3 Остаток ≤0.3 ≤0.05 ≤0.03 ≤0.15 ≤0.2
ГОСТ 19277-73 0.28-0.34 ≤0.011 ≤0.015 0.8-1.1 0.8-1.1 0.9-1.2 ≤0.3 Остаток ≤0.2
ГОСТ 21729-76 0.28-0.34 ≤0.011 ≤0.015 0.8-1.1 0.8-1.1 0.9-1.2 ≤0.3 Остаток ≤0.2 ≤0.05 ≤0.03 ≤0.15 ≤0.2
TУ 14-3-674-78 0.28-0.34 ≤0.005 ≤0.025 0.8-1.1 0.8-1.1 0.9-1.2 ≤0.3 Остаток

Fe — основа.
По ГОСТ 4543-71 регламентировано содержание в особовысококачественной стали: P≤0,025%; S≤0,015%; Сu≤0,25%.
По ТУ 14-1-2765-79 химический состав приведен для стали 30ХГСА-Ш.
По ТУ 14-1-3238-81 для стали марки 30ХГСА-СШ содержание S≤0,015%. Для стали марки 30ХГСА (селект) устанавливается содержание углерода на уровне С=0,27-0,32%.
По ТУ 14-3-674-78 химический состав приведен для стали 30ХГСА-ВД.
По ГОСТ 19277-73 химический состав приведен для стали 30ХГСА-ВД; сталь марки 30ХГСА должна иметь химсостав в соответствии с ГОСТ 4543. При выплавке стали скаппроцессом массовая доля меди должна быть ≤ 0,25 % в сталях марок 30ХГСА и 30ХГСА-ВД. Предельные отклонения по химическому составу — в соответствии с ГОСТ 4543. Для стали марки 30ХГСА-ВД суммарная массовая доля серы и фосфора не должна превышать 0,25 %, допускается отклонение по марганцу плюс 0,1 и минус 0,2 %.
По ГОСТ 21729-76 химический состав приведен для стали 30ХГСА-ВД; сталь марки 30ХГСА должна иметь химсостав в соответствии с ГОСТ 4543. При выплавке стали скаппроцессом массовая доля меди должна быть ≤ 0,25 % в сталях марок 30ХГСА и 30ХГСА-ВД. Предельные отклонения по химическому составу — в соответствии с ГОСТ 4543. Для стали марки 30ХГСА-ВД суммарная массовая доля серы и фосфора не должна превышать 0,22 %.
По ТУ 14-1-1885-85 химический состав приведен для стали марки 30ХГСА-ВД. Для обеспечения требуемой величины зерна разрешается при выплавке стали вводить ванадий из расчета содержания его в стали не более 0,10 %, содержание которого в стали не определяется. Наличие вольфрама до 0,20 %, молибдена до 0,15 %, титана до 0,030 % не является браковочным признаком. Допустимое отклонение по содержанию марганца в стали +0,010/-0,020 %.

Сферы применения

По существующей классификацией инструментальных легированных сталей 5ХНМ относят ко второй группе подобных сплавов. Они предназначены для изготовления инструментов и оборудования, используемого на предприятиях среднего и тяжёлого машиностроения. Его производят посредством штамповки и ковки. Из этого сплава изготавливают:

  • различные штампы (как горячие, так и холодные);
  • так называемые молотковые штампы (применяются в различных пневматических, гидравлических, паровоздушных прессах);
  • блоков матриц, используемых в качестве дополнительных вставок;
  • валов и колец обрабатывающих станков и прокатных станов.

Круг ст 5ХНМ

Применение стали 5ХНМ для изготовления такого оборудования обусловлено способностью удовлетворять высоким требованиям. К этим требованиям относятся:

  • высокие прочностные характеристики;
  • максимально возможное сопротивление скоротечному удару;
  • высокая износоустойчивость;
  • отличная теплопроводность (должен обеспечиваться быстрый отвод образовавшегося у поверхности штампа тепла);
  • глубокая прокаливаемость (особенно это свойство особенно необходимо для крупногабаритных штампов);
  • способность сохранять целостность поверхности (обладать высокой сопротивляемости образованию на поверхности трещин из-за так называемого разгара, то есть быстрого нагрева и последующего охлаждения);
  • способностью хорошо подвергаться таким видам обработки как отжиг и закалка;
  • допустимой красностойкостью (жаропрочные свойства изготовленного штампа не должны снижаться в процессе работы, под продолжительным воздействием повышенных температур, он должен продолжительное время сопротивляться отпуску);
  • высокая вязкость (во время работы штампа ударному воздействию одновременно подвергается обрабатываемая заготовка и поверхность штампа, поэтому металл штампа должен обладать требуемой вязкостью, чтобы сохранять продолжительное время свои геометрические формы);
  • обладать заданной отпускной хрупкостью (особенно это необходимо для штампов больших размеров);
  • иметь хорошую слипаемость (штамп должен противостоять эффекту адгезии, прилипанию поверхности заготовки к рабочей поверхности штампа, это позволит получать штампованные изделия с заданными свойствами в течение длительного времени и значительно увеличить срок службы агрегата).

Этот материал имеет как отечественные, так и зарубежные аналоги. Отечественными аналогами стали 5ХНМ являются — 5ХНВ, 5ХГМ, 5ХНВС и некоторые другие из второй группы. Более подробную информацию можно найти в марочнеке сталей и соответствующих стандартах.

Подобный металл производятся во многих странах мира. Наиболее известным аналогами являются: Т61206 – производится в США, 1.2711 и 1.2713.55 – изготавливается в Германии, 55NCDV7 и 55NiCrMoV7 – во Франции, 5CrNiMo в Китае.

КЛАССИФИКАЦИЯ

1.1. В зависимости от
химического состава и свойств конструкционная сталь делится на категории:

качественную;

высококачественную — А;

особовысококачественную — Ш.

Примечания:

1.
К особовысококачественной стали относят сталь электрошлакового переплава.

2.
(Исключен, Изм. № 2).

1.2. В зависимости от основных
легирующих элементов сталь делится на группы: хромистую, марганцовистую,
хромомарганцовую, хромокремнистую, хромомолибденовую и
хромомолибденованадиевую, хромованадиевую, никельмолибденовую, хромоникелевую и
хромоникелевую с бором, хромокремнемарганцовую и
хромокремнемарганцовоникелевую, хромомарганцовоникелевую и
хромомарганцовоникелевую с титаном и бором, хромоникельмолибденовую,
хромоникельмолибденованадиевую и хромоникельванадиевую, хромоалюминиевую и
хромоалюминиевую с молибденом, хромомарганцовоникелевая с молибденом и титаном.

(Измененная редакция, Изм. №
4).

1.3. По видам обработки прокат
делят на:

горячекатаный и кованый (в том
числе с обточенной или ободранной поверхностью);

калиброванный;

со специальной отделкой
поверхности.

1.4. В зависимости от качества
поверхности горячекатаный и кованый прокат изготовляют групп: 1, 2, 3.

1.5. По состоянию материала
прокат изготовляют:

без термической обработки;

термически обработанный — ТО;

нагартованный — Н (для
калиброванного и со специальной отделкой поверхности проката).

1.3 — 1.5 (Измененная
редакция, Изм. № 5)
.

Технология

Бессемерование – процесс плавки чугуна, который позволяет получить сталь относительно высокого качества. Следует отметить, что подобная технология на сегодняшний день применяется крайне редко. Это связано с появлением довольно большого количества современных технологий, которые позволяют получить более качественную сталь за меньшие сроки.

Весь бессемеровский процесс производства стали можно разделить на несколько основных этапов:

  1. Выполняется заливка чугуна в конвертор через горловину. Важным моментом назовем то, что в подобном положении устройство должно находится в горизонтальном положении, так как есть вероятность заливки сопла металлом. Сопла необходимы для того, чтобы продувать шихту. Именно окисление примесей и их вывод в качестве шлаков позволяет получать сталь повышенного качества.
  2. Следующий этап заключается в пуске дутья и переворачивании конвертора в вертикальное положение.
  3. Для того чтобы обеспечить окисление вредных примесей и излишков углерода проводится продувка металла воздухом. На данном этапе происходит образование шлака, с которым и уходят ненужные химические вещества.
  4. После достаточно длительного периода продувки конвертор снова переворачивается в горизонтальное положение, прекращается продувка расплавленного металла.
  5. Выполняется слив расплавленного металла в ковш и его раскисление путем добавления специальных веществ.

На момент начала продувки состава происходит активное окисление марганца и кремния. На первоначальной стадии углерод практически не окисляется. Это связано с тем, что данный компонент реагирует исключительно на воздействие высоких температур. Кроме этого, на процесс окисления примесей оказывает влияние термодинамические факторы, которые определяют активность переноса кислорода к местам протекания бессемеровского процесса.

Рассматривая данную технологию отметим нижеприведенные моменты:

  1. На первом этапе происходит образование большого количества различных шлаков, который в составе имеет высокую концентрацию кремнезема. Временной интервал протекания первого этапа составляет 2-5 минут.
  2. На втором этапе бессемеровского процесса производства обеспечиваются наиболее благоприятные условия для окисления углерода. Примером можно назвать повышение рабочей температуры примерно до 2000 градусов Цельсия. Протяженность данного этапа составляет примерной 13 минут. В конце этого этапа температура понижается примерно до отметки 1600 градусов Цельсия.
  3. Добиться высокого качества стали можно различными методами бессемерования. Все зависит от особенностей состава применяемого лома, концентрации крема в составе.
  4. Для того чтобы исключить вероятность возникновения процесса передувки металла активная подача воздуха прекращается уже на втором этапе.
  5. Только на третьем этапе можно отметить активное окисление железа, что становится причиной выделения бурого дыма. Данный этап начинается на тот момент, когда концентрация углерода меньше 0,1%.

Как ранее было отмечено, бессемеровский метод изготовления стали получил большое распространение по причине высокой производительности. В литейных цехах довольно часто устанавливается оборудование, которое имеет садку около 35 тонн.

Бессемеровский метод выплавки стали

Сегодня бессемеровский метод производства стали практически не применяется, что связано с низким качеством получаемого металла и его достаточно высокой стоимостью.

Особенности процесса производства стали

В производстве чугуна и стали применяются разные технологии, несмотря на достаточно близкий химический состав и некоторые физико-механические свойства. Отличия заключаются в том, что сталь содержит меньшее количество вредных примесей и углерода, за счет чего достигаются высокие эксплуатационные качества. В процессе плавки все примеси и лишний углерод, который становится причиной повышения хрупкости материала, уходят в шлаки. Технология производства стали предусматривает принудительное окисление основных элементов за счет взаимодействия железа с кислородом.

Выплавка стали в электропечи

Рассматривая процесс производства углеродистой и других видов стали, следует выделить несколько основных этапов процесса:

  1. Расплавление породы. Сырье, которое используется для производства металла, называют шихтой. На данном этапе при окислении железа происходит раскисление и примесей. Уделяется много внимания тому, чтобы происходило уменьшение концентрации вредных примесей, к которым можно отнести фосфор. Для обеспечения наиболее подходящих условий для окисления вредных примесей изначально выдерживается относительно невысокая температура. Формирование железного шлака происходит за счет добавления железной руды. После выделения вредных примесей на поверхности сплава они удаляются, проводится добавление новой порции оксида кальция.
  2. Кипение полученной массы. Ванны расплавленного металла после предварительного этапа очистки состава нагреваются до высокой температуры, сплав начинает кипеть. За счет кипения углерод, находящийся в составе, начинает активно окисляться. Как ранее было отмечено, чугун отличается от стали слишком высокой концентрацией углерода, за счет чего материал становится хрупким и приобретает другие свойства. Решить подобную проблему можно путем вдувания чистого кислорода, за счет чего процесс окисления будет проходить с большой скоростью. При кипении образуются пузырьки оксида углерода, к которым также прилипают другие примеси, за счет чего происходит очистка состава. На данной стадии производства с состава удаляется сера, относящаяся к вредным примесям.
  3. Раскисление состава. С одной стороны, добавление в состав кислорода обеспечивает удаление вредных примесей, с другой, приводит к ухудшению основных эксплуатационных качеств. Именно поэтому зачастую для очистки состава от вредных примесей проводится диффузионное раскисление, которое основано на введении специального расплавленного металла. В этом материале содержатся вещества, которые оказывают примерно такое же воздействие на расплавленный сплав, как и кислород.

Кроме этого, в зависимости от особенностей применяемой технологии могут быть получены материалы двух типов:

  1. Спокойные, которые прошли процесс раскисления до конца.
  2. Полуспокойные, которые имеют состояние, находящееся между спокойными и кипящими сталями.

https://youtube.com/watch?v=gkgFOipxxew

При производстве материала в состав могут добавляться чистые металлы и ферросплавы. За счет этого получаются легированные составы, которые обладают своими определенными свойствами.

Механические свойства стали 40Х13

Механические свойства стали при повышенных температурах

Температура испытаний, °С Предел текучести, σ0,2, МПа Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, % Относительное сужение, ψ, % Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см2

Закалка при 1030-1050 °С, воздух. Отпуск при 530 °С, выдержка 2 часа, охлаждение на воздухе
20 1420 1670 6 34 11
410 1310 1360 7 36
470 960 1130 12 45 6
510 980 1070 12 49

Закалка при 1050 °С, воздух. Отпуск при 600 °С, выдержка 3 часа
20 890 1120 13 32 12
200 810 940 11 40 49
300 710 900 10 39 69
400 670 780 12 45 73
500 470 520 20 77 78
600 255 300 21 84 118
Закалка при 1050 °С, воздух. Отпуск при 650 °С, выдержка 3 часа. При 20 °С HB 277 — 286
20 710 930 14 42 24
400 93
450 540 640 15 44
500 540 18 67 132
Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм. Деформированный

Скорость деформирования 16 мм/мин, скорость деформации 0,009 с
-1
800 120 130 64 96
900 100 125 68 92
950 74 90 84 96
1000 51 75 70 98
1050 45 57 73 100
1100 43 53 60 98
1150 34 40 64 100
1200 27 32 60 100

Механические свойства стали в зависимости от температуры отпуска

Температура отпуска, °С Предел текучести, σ0,2, МПа Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, % Относительное сужение, ψ, % Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см2 Твердость, НВ(HRCэ)

Закалка при 1000 °С, масло
200 1620 1840 1 2 19 52
350 1450 1710 11 22 25 50
500 1390 1680 7 9 19 51
700 500 780 35 59 71 (217)

Механические свойства прутков в зависимости от тепловой выдержки

Режим термообработки Температура, °С Время, час Предел текучести, σ0,2, МПа Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, % Относительное сужение, ψ, % Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см2
Закалка 1050 °С, масло. Без тепловой выдержки 940 1140 13 48 21
Отпуск при 550 °С, выдержка 10 часов 470 1000 870 1080 11 43
Отпуск при 550 °С, выдержка 10 часов 470 3000 900 1080 13 42 23
Отпуск при 600 °С, выдержка 3 часа Без тепловой выдержки 890 1120 13 32 11
Отпуск при 600 °С, выдержка 3 часа 450 5000 820 1080 12 28 — 31
Отпуск при 600 °С, выдержка 3 часа 450 10000 840 1000 13 25 — 33
Отпуск при 530 °С, выдержка 6 часов 470 500 930 1100 13 47 15
Отпуск при 530 °С, выдержка 6 часов 470 1000 880 1060 14 46
Отпуск при 530 °С, выдержка 6 часов 470 5000 750 990 14 37 22

Коррозийная стойкость стали

Среда Температура, °С Длительность испытания, час Глубина коррозии, мм/год
H2SO4 концентрированная 20 720 0,01
H2SO4 63,4 % раствор 40 24 5,27
Аммиак, 24 % 20 720 0,0032

Свойства по стандарту

ГОСТ 5582-75

Термообработка Сечение, мм Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, % Твердость, НВ(HRCэ)
Листы горячекатаные или холоднокатаные. Отжиг или отпуск 740-800 ºС (образцы поперечные). До 3,9 550 15

Свойства по стандарту ГОСТ 5949-75

Термообработка Сечение, мм Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, % Твердость, НВ(HRCэ)
Прутки. Закалка при 1000-1050 °С, масло. Отпуск при 200-300 °С, охлаждение на воздухе или в масле. Образцы (52)

Свойства по стандарту

ГОСТ 18143-72

Термообработка Сечение, мм Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, % Твердость, НВ(HRCэ)
Проволока термообработанная 1,0 — 6,0 590 — 880 10

Свойства по стандарту

ГОСТ 18907-73

Применение в разных отраслях

Благодаря устойчивости к ударной нагрузке сталь марки 35 можно применять для изготовления крепежа: болты, шпильки, гайки.

Так как свариваемость ограниченна, это не позволяет применять марку широко.

В машиностроении металл используется только для создания элементов не работающих на износ. 

В строительстве марка 35 расходуется при возведении водопроводов и установке железо-бетонных плит. Сантехнические изделия не обходятся без 35 стали. Многие заводы именно из этой стали и её аналогов производят эмалированные ванны и раковины, которые в дальнейшем используются в строительстве.

Большая часть этой марки стали уходит на изготовление элементов металлопроката. Различные стальные сетки, листы, уголки и другое. Нередко 35-ая марка уходит на производство труб разных диаметров. Связано это с тем, что сталь хорошо «схватывается» при сваривании с любой другой трубой. Ещё из 35-ой часто изготавливают прутья, которые в дальнейшем часто расходуются на создание железо-бетонных плит. Нередко простейшие детали металлопроката эксплуатируются и для бытовых целей.

Сталь 35 можно не является эталоном качества и надёжности, но её можно использовать абсолютно в любой промышленности. Популярность данного сплава объясняется своей ценой, металл подходит для многих целей и не имеет высокой цены.

Таблица 1. Механический свойства проката

ГОСТ  Состояние поковки  Сечение, мм  σв (МПа) δ5 (δ4) %  ψ %   НВ, не более 
не менее    
1050-88 Сталь горячекатаная, кованая, калиброванная и серебрянка 2-й категории после нормализации 25 530 20 45
Сталь калиброванная 5-й категории:    
после нагартовки 590 6 35
после отжига или высокого отпуска 470 15 45  — 
10702-78 Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой:
после сфероидизирующего отжига До 540 45 187
нагартованная без термообработки 590 5 40 207
1577-93 Листы отожженные или высокоотпущенные 80 480 22
Полосы нормализованные или горячекатаные 6 — 25 530 20 45
16523-70 (Образцы поперечные)  Лист горячекатаный До 2 490 — 640 -17
Лист холоднокатаный 2 — 3,9 490 — 640 -19
4041-71(Образцы поперечные) Лист термообработанный 1-2-й категории 4 -14 480 — 630 22 163
2284-79 Лента холоднокатаная:      
отожженная 0,1 — 4 400 — 350 -16
нагартованная класс прочности Н2 0,1 — 4 800 — 950
8731-74 Трубы горяче-, холодно — и теплодеформированные, термообработанные 510 17 187
8733-74

Таблица 2. Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)

Вид термообработки Сечение поковки, мм КП σ0,2 (МПа)  σв (МПа) δ5 (%) ψ % KCU (Дж /см2) НВ, не более
Нормализация 300 — 500 195 195 390 20 45 49 111 — 156
500 — 800 18 38 44
100 — 300 20 48 49
300 — 500 215 215 215 18 40 44 123 — 167
500 — 800 16 35 39
Нормализация До 100 245 245 470 2 48 49 143 — 179
100 — 300 19 42 39
300 — 500 17 35 34
Закалка. Отпуск До 100 275 275 530 20 40 44 156 — 197
100 — 300 315 315  570 17 38 34
До 100 17 38 39 167 — 207

Таблица 3. Механические свойства при t = 20ºC

Сортамент Размер, мм sв, МПа sT, МПа d5 y, % Термообработка
%
Лист термообработанный, ГОСТ 4041-71 4 — 14 480 — 640   22    
Трубы, ГОСТ 8731-87   510 294 17    
Пруток калиброванный, ГОСТ 10702-78   590     45 Отжиг
Прокат, ГОСТ 1050-88 до 80 530 315 20 45 Нормализация
Прокат нагартованный, ГОСТ 1050-88   590   6 35  
Прокат отожженный, ГОСТ 1050-88   470   15 45  
Лента отожженный, ГОСТ 2284-79   390 — 640   16    
Лента нагартованный, ГОСТ 2284-79   640 — 930        

Таблица 4. Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Температура отпуска, С  σ 0,2 (МПа) σв (МПа) δ5 (%)  ψ %  KCU (Дж /см.кв)  HB
       Заготовка диаметром 60 мм, закалка 850 °С в воду
200 600 760 13 60 29 226
300 560 735 14 63 29 212
400 520 690 15 64 98 200
500 470 660 17 67 137 189
600 410 620 18 71 176 175
700 340 580  19  73 186 16

Таблица 5. Предел выносливости стали 35

σ-1, МПА J-1, МПА  Состояние стали и термообработка
265 Нормализация 850 °C,  σв=570 МПа
245 147  Нормализация 850-890 °C. Отпуск 650-680 °C
402 —   Закалка 850 °C. Отпуск 650 °C,  σв=710 МПа

Таблица 7. Технологические характеристики

Свариваемость: ограниченно свариваемая.
Флокеночувствительность: не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.

Таблица 8. Физические свойства

T (Град) E 10- 5 (МПа) a 10 6 (1/Град) l (Вт/(м·град)) r (кг/м.куб) C (Дж/(кг·град)) R 10 9 (Ом·м)
20 2,06     7826    
100 1,97 12 49 7804 469 251
200 1,87 12,9 49 7771 490 321
300 1,56 13,6 47 7737 511 408
400 1,68 14,2 44 7700 532 511
500   14,6 41 7662 553 629
600   15 38 7623 578 759
700   15,2 35 7583 611 922
800   12,4 29 7600 708 1112
900   13,9 28 7549 699 1156

Рейтинг: /5 —
голосов

Высокоуглеродистая нержавеющая сталь

Если объединить высокоуглеродистую и нержавеющую сталь для получения высококачественной углеродистой нержавеющей стали, то состав такого металла возьмет лучшее из каждого сплава. Эта сталь устойчива к ржавчине или окрашиванию и она очень твердая. Как правило, этот сплав считается сплавом из высококачественной нержавеющей стали.

Углеродистая нержавеющая сталь имеет хороший край при заточке, и этот твердый металл очень подходит для изготовления ножей. Нож из высокоуглеродистой нержавеющей стали хорошо и долго держит заточку, не темнеет, не впитывает посторонние запахи от приготовляемых продуктов. В нем удачно сочетаются положительные стороны нержавеющей и высокоуглеродистой стали и нивелированы недостатки каждой из них.

Расшифровка обозначения марок сталей

Изначально быстрорежущая сталь как материал для изготовления режущих инструментов была изобретена британскими специалистами. С учетом того, что инструмент из такой стали может использоваться для высокоскоростной обработки металлов, этот материал назвали «rapidsteel» (слово «рапид» здесь как раз и означает высокую скорость). Такое свойство данных сталей и придуманное им в свое время английское название послужили причиной того, что обозначения всех марок данного материала начинаются с буквы «Р».

Правила маркировки сталей, относящихся к категории быстрорежущих, строго регламентированы соответствующим ГОСТ, что значительно упрощает процесс их расшифровки.

Первая цифра, стоящая после буквы Р в обозначении стали, указывает на процентное содержание в ней такого элемента как вольфрам, который во многом и определяет основные свойства данного материала. Кроме вольфрама быстрорежущая сталь содержит в своем составе ванадий, молибден и кобальт, которые в маркировке обозначаются, соответственно буквами Ф, М и К. После каждой из такой буквы в маркировке стоит цифра, указывающая на процентное содержание соответствующего элемента в химическом составе стали.

Пример расшифровки марки быстрорежущей стали

В зависимости от содержания в составе стали тех или иных элементов, а также от их количества, все подобные сплавы делятся на три основных категории. Определить, к какой из категорий относится сталь, достаточно легко, расшифровав ее маркировку.

Итак, стали быстрорежущих марок принято разделять на следующие категории:

  • сплавы, в которых кобальта содержится до 10%, а вольфрама до 22%; к таким сталям относятся сплавы марок Р6М5Ф2К8, Р10М4Ф3К10 и др.;
  • стали с содержанием не более 5% кобальта и до 18% вольфрама; такими сталями являются сплавы марок Р9К5, Р18Ф2К5, Р10Ф5К5 и др.;
  • сплавы, в которых как кобальта, так и вольфрама содержится не более 16%; к таким сплавам относится сталь Р9, Р18, Р12, Р6М5 и др.

Определение разновидности стали по искре

Как уже говорилось выше, характеристики сталей, относящихся к категории быстрорежущих, преимущественно определяются содержанием в них такого элемента как вольфрам. Следует иметь в виду, что если в быстрорежущем сплаве содержится слишком большое количество вольфрама, кобальта и ванадия, то по причине формирования карбидной неоднородности такой стали режущая кромка инструмента, который из нее изготовлен, может выкрашиваться под воздействием механических нагрузок. Таких недостатков лишены инструменты, изготовленные из сталей, содержащих в своем составе молибден. Режущая кромка подобных инструментов не только не выкрашивается, но и отличается тем, что имеет одинаковые показатели твердости по всей своей длине.

Маркой стали для изготовления инструментов, к которым предъявляются повышенные требования по их технологическим характеристикам, является Р18. Обладая мелкозернистой внутренней структурой, такая сталь демонстрирует отличную износостойкость. Преимуществом использования стали данной марки является еще и то, что при выполнении закалки изделий из нее они не перегреваются, чего не скажешь о быстрорежущих сплавах других марок. По причине достаточно высокой стоимости инструментов, изготовленных из стали этой марки, ее часто заменяют на более дешевый сплав Р9.

Технические характеристики стали марки Р18

Достаточно невысокая стоимость стали марки Р9, как и ее разновидности — Р9К5, которая по своим характеристикам во многом схожа с быстрорежущим сплавом Р18, объясняется рядом недостатков данного материала. Наиболее значимым из них является то, что в отожженном состоянии такой металл легко поддается пластической деформации. Между тем сталь марки Р18 также не лишена недостатков. Так, из данной стали не изготавливают высокоточный инструмент, что объясняется тем, что изделия из нее плохо поддаются шлифовке. Хорошие показатели прочности и пластичности, в том числе и в нагретом состоянии, демонстрируют инструменты, изготовленные из стали марки Р12, которая по своим характеристикам также схожа со сталью Р18.

Свойства стали марки Р9К5

Термическая обработка

Во многих случаях термическая обработка позволяет существенно повысить эксплуатационные качества металла. Термическая обработка стали 40Х проводится с учетом особенностей структуры. Рекомендации по выполнению подобной процедуры следующие:

  1. Закалка стали 40Х проводится в масляной среде. Это позволяет существенно повысить качество поверхностного слоя структуры.
  2. Проводимая закалка 40Х проводится с последующим охлаждением заготовки. Для этого может применяться обычная воздушная или масляная среда. Масло позволяет существенно повысить качество получаемого изделия, в то время как на воздухе охлаждение происходит при больших размерах. Применение водной среды может привести к появлению окалины и других дефектов.
  3. Обязательно проводится отпуск, который позволяет снизить внутренние напряжения. Отпуск проводится в масле или на воздухе.

Термообработка стали 40Х проводится в зависимости от нагрузок, на которые рассчитаны изделий. Расчет проводится в зависимости от трех критических точек. Закалка проводится при температуре 860 градусов Цельсия. Показатель часового интервала составляет 4 часа. Отпуск на воздухе может проводиться при температуре 200 градусов Цельсия, при применении масляной ванны показатель повышается до 500 градусов Цельсия. В некоторых случаях проводится нормализация стали 40Х.

При правильном проведении термической обработки твердость после закалки составляет около 217 HB. При этом внутренние напряжения существенно снижаются, за счет чего существенно продлевается срок эксплуатации получаемого изделия.

Свойства Ст 40х при повышенных температурах

В заключение отметим, что рассматриваемая сталь довольно сложна в изготовлении, за счет чего существенно повышается себестоимость. Именно поэтому легированный сплав применяется при изготовлении ответственных изделий, которые должны обладать исключительной прочностью. Поверхность характеризуется достаточно высокой устойчивостью к воздействию влаги, но при этом показатель не соответствует нержавейке. Это связано с тем, что нержавейка имеет в составе хром с концентрацией около 18%. Включение других химических элементов позволяет расширить область применения сплавов.

Сварка

Способом сварки изделия из высокоуглеродистой стали стараются не соединять. Из-за повышенной температуры в сварном шве и зоне вокруг него возникают трещины, из состава стали выжигается углерод и в области сварки появляются закаленные сегменты, металл становится пористым. В связи с такими особенностями сварочных работ, выполнять их с этим видом стали стоит при крайней необходимости или ремонтных работах. При этом нужно пользоваться электродами с невысокой тепловой мощностью. Сварочная дуга должна быть не окислительного, а восстановительного типа. Отрицательных эффектов сварки можно избежать если предварительно прогреть соединяемые детали до 200-250 градусов.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.