Температура закалки стали 45: Сталь 45 — ГК Металлург

Сталь 45 — ГК Металлург

На производственные линии поставляется просто огромное количество различных сталей, которые характеризуются своими определенными свойствами. Примером можно назвать материал сталь 45, который получил широкое распространение. Эта сталь характеризуется определенными эксплуатационными качествами, которые стоит рассматривать. ГОСТ на сталь 45 определяет концентрацию всех химических веществ. Марка характеризуется относительно невысокой стоимостью, а расшифровка марки стали определяет широкое ее распространение. Рассмотрим особенности данного предложения подробнее.

Химический состав стали 45

Во много эксплуатационные и другие качества определяются химическим составом. Это связано с тем, что некоторые элементы способны существенно повысить прочность, другие увеличивают хрупкость. Химический состав стали 45 характеризуется присутствуем следующих элементов:

• Основные химические элементы Ст 45 представлены железом и углеродом. От концентрации второго элемента во многом зависит то, насколько прочным и твердым получается изделие. Установленные стандарты определяю то, что концентрация углерода должна составлять от 0,42 до 0,5%. При этом в составе металла около 97%.
• В состав включается относительно небольшое количество легирующих элементов. Основными можно назвать магний и кремний. Их показатель концентрации составляет более 0,1%.
• Концентрация других элементов выдерживается в определенном диапазоне. К примеру, ГОСТ определяет небольшое количество серы и фосфора, так как эти элементы приводят к ухудшению эксплуатационных качеств.

Содержание углерода, как и многих других элементов, выдерживается в определенном диапазоне. Этот элемент во многом определяет основные характеристики получаемых изделий, слишком высокая концентрация может привести к твердости поверхности и хрупкости структуры.

Свойства материала

Механические свойства стали 45 определяют широкое распространение этого металла. Концентрация углерода составляет 0,45%, другие примеси крайне незначительны. Это во многом определяет следующие характеристики:

• Плотность стали 45 или удельный вес составляет 7826 кг/м3. За счет этого обеспечивается невысокий показатель веса получаемых изделий, однако легкими их не назовешь. Плотность может несущественно отличаться в зависимости от химического состава.
• К отпускной хрупкости структура не склонна. Сталь 45, характеристики которой можно назвать универсальным предложением, очень часто подвергается закалке, за счет которой существенно повышается твердость поверхности.
• Очень часто проводится поставка заготовок после термической обработки. Она существенно повышает твердость поверхности. Этот момент также определяет то, что твердость стали 45 в состоянии поставки может варьировать в достаточно большом диапазоне. Как правило, твердость выдерживается на уровне 10-1 HB, который соответствует 170 МПа.
• Сталь марки 45 относится к трудносвариваемым металлам, что определяет сложности при проведении сварочных работ. Именно поэтому структура изначально подогревается и лишь только после этого проводится соединение элементов. Прокаливаемость стали 45 также находится на достаточно низком уровне, за счет чего усложняется процесс обработки резанием. Сварка может применяться при применении различного сварочного оборудования. Применение соответствующих электродов позволяет существенно упростить процесс сваривания. Резание сварочным аппаратом также существенно осложняется.
• Довольно часто проводится ковка. Она проводится при температуре 1250 градусов Цельсия, в конце показатель составляет 700 градусов Цельсия.
• Предел прочности и модуль упругости могут варьировать в достаточно большом диапазоне. Все зависит от того, какова температура нагрева поверхности. Предел текучести стали определяет то, насколько она проста при литье различных заготовок.

В целом можно сказать, что металл подходит для применения при изготовлении различных изделий. В большинстве случаев проводится термическая обработка, которая позволяет существенно увеличить эксплуатационные характеристики. Стоит учитывать, что только при выдерживании температурного режима можно обеспечить условия для правильного перестроения кристаллической решетки.

Температура критических точек стали 45

Как ранее было отмечено, для улучшения эксплуатационных качеств металла проводится термическая обработка. Она предусматривает оказание определенного воздействия на структуру, после чего происходит перестроение кристаллической решетки и изменение качеств. Во много при проведении термической обработки учитываются критические точки. Обработка стали Ст 45 проводится с учетом следующих факторов:

• Температурного режима. Важно выбирать правильную температуру, так как слишком низкая становится причиной неполного нагрева структуры и полное перестроение структуры не произойдет. Слишком высокий показатель становится причиной перегрева металла, а также появления окалины. Для обеспечения воздействия требуемой температуры могут применяться самые различные установки. Примером назовем доменные печи или электрические установки. Слишком высокие температуры плавления определяют то, что выполнить закалку рассматриваемой стали в домашних условиях довольно сложно.
• Скорости повышения температуры. Скорость нагрева также может определять то, какие именно качества будут передаваться обрабатываемому изделию. Современное оборудование позволяет с высокой точностью контролировать скорость нагрева. К примеру, ТВЧ имеют электронный блок управления, электрическая энергия преобразуется в магнитную, которая и становится причиной нагрева структуры.
• Продолжительности временного промежутка между воздействием различных температур. При термической обработке всех металлов учитывается присутствие трех критических точек, которые учитываются. Длительно выдержки может зависеть не только от химического состав материала, но и размеров, формы заготовки.
• Особенности прохождения процесса охлаждения. Во много качества получаемого изделия зависят от того, при каких условиях проходил процесс охлаждения. К примеру, есть возможность использовать масло или воду, а также различные порошки в качестве охлаждающей среды.

Довольно часто для изменения качеств металла применяется ТВЧ. Она характеризуется высокой эффективностью в применении, а также простотой в использовании. Сегодня встречаются модели, которые при желании можно установить в домашней мастерской.

Критическими точками принято считать температуры, при которых происходит перестроение структуры. Выделяют три основных температурных точек, которые отображаются на построенной диаграмме.

Уделяется внимание и выбору более подходящей среды охлаждения. К примеру, есть возможность провести охлаждение в воде. Однако подобная среда приводит к неравномерному охлаждению, что приводит к появлению окалины и других проблем. Для более высокого качества применяется масло. Крупногабаритные заготовки можно охлаждать на открытом воздухе, так как для снижения температуры требуется много времени.

Применение

Как уже было отмечено, область применения материала довольно широка. При использовании качественной стали 45 могут изготавливаться различные заготовки. Металл поставляется на производственные линии в виде сортового и фасонного проката.

Применение стали 45 следующие:

• Изготовление изделий, представленных телами вращениями. При создании различных конструкций довольно часто применяются валы, которые могут иметь несколько ступеней и канавки. При этом диаметральный размер может варьировать в большом диапазоне.
• Шпиндели и кулачки, а также шестерни. Довольно сложным в изготовлении изделием можно назвать шестерни. Они получаются при процессе фрезерования круглых заготовок. На структуру может оказываться серьезное механическое воздействие. Именно поэтому часто проводится различная термическая обработка, к примеру, закалка или отпуск. Кулачки и другие подобные изделия также характеризуются тем, что на них оказывается серьезное механическое воздействие.
• Крепежные изделия получили весьма широкое распространение. Они применяются для соединения различных изделий или их фиксации. К крепежным изделиям предъявляются высокие требования. К примеру, поверхность должна выдерживать существенное механическое воздействие или нагрузка, которая оказывается в поперечном направлении.
• Пластинки и листовой материал. Довольно широкое распространение получил листовой металл. Он применяется при изготовлении различных изделий, а также обшивки несущих конструкций. Стоит учитывать, что сегодня листовой материал часто применяется при штамповке и другой обработке давлением.

Термическая обработка позволяет существенно расширить область применения металла. К примеру, проводится закалка и нормализация поверхности. Для существенного изменения эксплуатационных качеств проводится легирование состава различными химическими элементами, к примеру, хромом. Повышение концентрации хрома приводит к тому, что металл становится коррозионностойким.

Низкая отпускная хрупкость определяет то, металл применяется при создании изделий сложных форм и конфигураций. Примером можно назвать шестерни и звездочки, которые представлены зубьями со сложной конфигурацией.

Рассматривая аналоги отметим, что есть достаточно большое количество сплавов, которые характеризуются сходными качествами. К примеру, в США и Германии применяются собственные стандарты маркировки при создании сплавов, которые схожи со Сталь 45. К примеру, 1044 и 1045, 1.0503 и 1.1191. Выпуск аналогов проводится и во многих других странах. Что касается металлов со схожими эксплуатационными качествами, то к ним относятся сталь 50 и сталь 50Г, а также сталь 40Х, которая легируется при применении хрома.

В заключение отметим, что изделия из стали 45 обладают весьма привлекательными эксплуатационными качествами и при этом обходится недорого. Именно поэтому она применяется в машиностроительной отрасли в качестве основного металла. Структура характеризуется высокой обрабатываемостью резанием. Поэтому заготовки подвергают точению и фрезерованию.

Гост сталь 45 твердость

На производственные линии поставляется просто огромное количество различных сталей, которые характеризуются своими определенными свойствами. Примером можно назвать материал сталь 45, который получил широкое распространение. Эта сталь характеризуется определенными эксплуатационными качествами, которые стоит рассматривать. ГОСТ на сталь 45 определяет концентрацию всех химических веществ. Марка характеризуется относительно невысокой стоимостью, а расшифровка марки стали определяет широкое ее распространение. Рассмотрим особенности данного предложения подробнее.

Химический состав стали 45

Во много эксплуатационные и другие качества определяются химическим составом. Это связано с тем, что некоторые элементы способны существенно повысить прочность, другие увеличивают хрупкость. Химический состав стали 45 характеризуется присутствуем следующих элементов:

1. Основные химические элементы Ст 45 представлены железом и углеродом. От концентрации второго элемента во многом зависит то, насколько прочным и твердым получается изделие. Установленные стандарты определяю то, что концентрация углерода должна составлять от 0,42 до 0,5%. При этом в составе металла около 97%.
2. В состав включается относительно небольшое количество легирующих элементов. Основными можно назвать магний и кремний. Их показатель концентрации составляет более 0,1%.
3. Концентрация других элементов выдерживается в определенном диапазоне. К примеру, ГОСТ определяет небольшое количество серы и фосфора, так как эти элементы приводят к ухудшению эксплуатационных качеств.

Содержание углерода, как и многих других элементов, выдерживается в определенном диапазоне. Этот элемент во многом определяет основные характеристики получаемых изделий, слишком высокая концентрация может привести к твердости поверхности и хрупкости структуры.

Свойства материала

Механические свойства стали 45 определяют широкое распространение этого металла. Концентрация углерода составляет 0,45%, другие примеси крайне незначительны. Это во многом определяет следующие характеристики:

1. Плотность стали 45 или удельный вес составляет 7826 кг/м 3 . За счет этого обеспечивается невысокий показатель веса получаемых изделий, однако легкими их не назовешь. Плотность может несущественно отличаться в зависимости от химического состава.
2. К отпускной хрупкости структура не склонна. Сталь 45, характеристики которой можно назвать универсальным предложением, очень часто подвергается закалке, за счет которой существенно повышается твердость поверхности.
3. Очень часто проводится поставка заготовок после термической обработки. Она существенно повышает твердость поверхности. Этот момент также определяет то, что твердость стали 45 в состоянии поставки может варьировать в достаточно большом диапазоне. Как правило, твердость выдерживается на уровне 10 -1 HB, который соответствует 170 МПа.
4. Сталь марки 45 относится к трудносвариваемым металлам, что определяет сложности при проведении сварочных работ. Именно поэтому структура изначально подогревается и лишь только после этого проводится соединение элементов. Прокаливаемость стали 45 также находится на достаточно низком уровне, за счет чего усложняется процесс обработки резанием. Сварка может применяться при применении различного сварочного оборудования. Применение соответствующих электродов позволяет существенно упростить процесс сваривания. Резание сварочным аппаратом также существенно осложняется.
5. Довольно часто проводится ковка. Она проводится при температуре 1250 градусов Цельсия, в конце показатель составляет 700 градусов Цельсия.
6. Предел прочности и модуль упругости могут варьировать в достаточно большом диапазоне. Все зависит от того, какова температура нагрева поверхности. Предел текучести стали определяет то, насколько она проста при литье различных заготовок.

Свойства сплава Ст 45

В целом можно сказать, что металл подходит для применения при изготовлении различных изделий. В большинстве случаев проводится термическая обработка, которая позволяет существенно увеличить эксплуатационные характеристики. Стоит учитывать, что только при выдерживании температурного режима можно обеспечить условия для правильного перестроения кристаллической решетки.

Температура критических точек стали 45

Как ранее было отмечено, для улучшения эксплуатационных качеств металла проводится термическая обработка. Она предусматривает оказание определенного воздействия на структуру, после чего происходит перестроение кристаллической решетки и изменение качеств. Во много при проведении термической обработки учитываются критические точки. Обработка стали Ст 45 проводится с учетом следующих факторов:

1. Температурного режима. Важно выбирать правильную температуру, так как слишком низкая становится причиной неполного нагрева структуры и полное перестроение структуры не произойдет. Слишком высокий показатель становится причиной перегрева металла, а также появления окалины. Для обеспечения воздействия требуемой температуры могут применяться самые различные установки. Примером назовем доменные печи или электрические установки. Слишком высокие температуры плавления определяют то, что выполнить закалку рассматриваемой стали в домашних условиях довольно сложно.
2. Скорости повышения температуры. Скорость нагрева также может определять то, какие именно качества будут передаваться обрабатываемому изделию. Современное оборудование позволяет с высокой точностью контролировать скорость нагрева. К примеру, ТВЧ имеют электронный блок управления, электрическая энергия преобразуется в магнитную, которая и становится причиной нагрева структуры.
3. Продолжительности временного промежутка между воздействием различных температур. При термической обработке всех металлов учитывается присутствие трех критических точек, которые учитываются. Длительно выдержки может зависеть не только от химического состав материала, но и размеров, формы заготовки.
4. Особенности прохождения процесса охлаждения. Во много качества получаемого изделия зависят от того, при каких условиях проходил процесс охлаждения. К примеру, есть возможность использовать масло или воду, а также различные порошки в качестве охлаждающей среды.

Довольно часто для изменения качеств металла применяется ТВЧ. Она характеризуется высокой эффективностью в применении, а также простотой в использовании. Сегодня встречаются модели, которые при желании можно установить в домашней мастерской.

Критическими точками принято считать температуры, при которых происходит перестроение структуры. Выделяют три основных температурных точек, которые отображаются на построенной диаграмме.

Уделяется внимание и выбору более подходящей среды охлаждения. К примеру, есть возможность провести охлаждение в воде. Однако подобная среда приводит к неравномерному охлаждению, что приводит к появлению окалины и других проблем. Для более высокого качества применяется масло. Крупногабаритные заготовки можно охлаждать на открытом воздухе, так как для снижения температуры требуется много времени.

Применение

Как уже было отмечено, область применения материала довольно широка. При использовании качественной стали 45 могут изготавливаться различные заготовки. Металл поставляется на производственные линии в виде сортового и фасонного проката.

Применение стали 45 следующие:

1. Изготовление изделий, представленных телами вращениями. При создании различных конструкций довольно часто применяются валы, которые могут иметь несколько ступеней и канавки. При этом диаметральный размер может варьировать в большом диапазоне.
2. Шпиндели и кулачки, а также шестерни. Довольно сложным в изготовлении изделием можно назвать шестерни. Они получаются при процессе фрезерования круглых заготовок. На структуру может оказываться серьезное механическое воздействие. Именно поэтому часто проводится различная термическая обработка, к примеру, закалка или отпуск. Кулачки и другие подобные изделия также характеризуются тем, что на них оказывается серьезное механическое воздействие.
3. Крепежные изделия получили весьма широкое распространение. Они применяются для соединения различных изделий или их фиксации. К крепежным изделиям предъявляются высокие требования. К примеру, поверхность должна выдерживать существенное механическое воздействие или нагрузка, которая оказывается в поперечном направлении.
4. Пластинки и листовой материал. Довольно широкое распространение получил листовой металл. Он применяется при изготовлении различных изделий, а также обшивки несущих конструкций. Стоит учитывать, что сегодня листовой материал часто применяется при штамповке и другой обработке давлением.

Применение стали 45

Термическая обработка позволяет существенно расширить область применения металла. К примеру, проводится закалка и нормализация поверхности. Для существенного изменения эксплуатационных качеств проводится легирование состава различными химическими элементами, к примеру, хромом. Повышение концентрации хрома приводит к тому, что металл становится коррозионностойким.

Низкая отпускная хрупкость определяет то, металл применяется при создании изделий сложных форм и конфигураций. Примером можно назвать шестерни и звездочки, которые представлены зубьями со сложной конфигурацией.

Рассматривая аналоги отметим, что есть достаточно большое количество сплавов, которые характеризуются сходными качествами. К примеру, в США и Германии применяются собственные стандарты маркировки при создании сплавов, которые схожи со Сталь 45. К примеру, 1044 и 1045, 1.0503 и 1.1191. Выпуск аналогов проводится и во многих других странах. Что касается металлов со схожими эксплуатационными качествами, то к ним относятся сталь 50 и сталь 50Г, а также сталь 40Х, которая легируется при применении хрома.

Аналог Ст 45 — сталь 1.0503

В заключение отметим, что изделия из стали 45 обладают весьма привлекательными эксплуатационными качествами и при этом обходится недорого. Именно поэтому она применяется в машиностроительной отрасли в качестве основного металла. Структура характеризуется высокой обрабатываемостью резанием. Поэтому заготовки подвергают точению и фрезерованию.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сталь 45, 20, известные как сталь углеродистая ст45, ст20, произведенные согласно ГОСТ 1050-88, круглого сечения (круг), различных размеров поставляем в Алматы. Производство: Россия. Поставка осуществляется по всем крупным городам РК, возможна доставка до двери Клиента!

В нашей компании Вы сможете купить сталь 45, 20 как оптом, так и в розницу – минимальную поставляемую партию на углеродистую сталь круглого диаметра уточняйте у наших менеджеров. Углеродистая сталь 45, 20 круглого сечения изготавливается согласно следующего установочного документа: ГОСТ 1050 от 1988 года. Каждая отгружаемая партия сопровождается заводским паспортом качества.

Обладают высокой прочностью и прекрасными механическими характеристиками, из-за чего часто применяются как в машиностроении, так и станкостроении. Из стали ст 45 изготавливаются различные ответственные изделия: валы, консоли, оси, штоки, балки, плунжера и другие детали, требующие повышенной прочности от применяемого материала. Сталь ст 20 – обладает более доступной ценой и применяется для изготовления изделий, для которых необходима твердость поверхности при невысокой прочности сердцевины.

Относится к углеродистым сталям. Химический состав ст45: от 0,5 до 0,8% марганца (Mn), от 0,1 до 0,25% меди (Cu), до 0,25% никеля (Ni), и от 0,25% хрома (Cr), полный химический состав представлен в таблице, расположенной внизу страницы. Наименование ст 45 означает, что данный материал содержит примерно 0,4-0,5% углерода (С). Благодаря повышенной механической прочности из него производят шестерни, коленвалы различных типов и полуоси.

Следует помнить, что круг ст45 является трудно свариваемым, но все же поддается электросварке. При проведении сварочных работ необходим предварительный подогрев свариваемых конструкций, работа требует хорошей квалификации сварщика. В случае образования трещин в сварном шве необходимо вышлифовать данный участок до чистого металла и только потом переваривать.

Преимуществом углеродистой стали 45 перед стандартным черным металлопрокатом является надежность и прочность, достигаемая легированием. Часто применяется в тех случаях, когда не достаточно механических характеристик стандартной стали, например, марки ст 3. Технические характеристики стали ст 45 представлены в таблице, расположенной внизу страницы.

Нашим менеджерам часто задают вопрос – какая твердость стали 45 по Бринеллю – НВ, либо Роквеллу – HRC. Твердость ст45 в единицах НВ составляет 145-230, в единицах Роквелла HRC твердость может достигать 50 единиц, это зависит от термической обработки материала, подробнее про твердость сплавов читайте в специализированной литературе.

Компания ПромТехСнаб предлагает Вашему вниманию круг ст45 высокого качества, имеются все необходимые паспорта согласно ГОСТ 1050-88. Кроме углеродистых сталей, можем предложить Вам пруток бронзовый, дюралюминиевый, нержавеющий марок AISI 201 (12Х15Г9НД), 304 (08х18н10), 321 (12х18н10т).

+7 707 611 05 69

Сталь ст 20, описание

Наименование данного материала – сталь 20 означает, что данная марка содержит порядка 0,17-0,24% углерода. Дополнительно сталь марки ст20 содержит в своем составе примерно 0,35-0,65% марганца и 0,1-0,25% хрома, что определяет хорошие механические свойства.

Из легирующих добавок в составе стали 20 можно отметить менее 0,25% меди и никеля, также положительно влияющих на механические и физические свойства ст20. По сравнению с маркой ст45, обладает более доступной ценой.

Близкими по составу к данной марке являются марки 35 и 45, можно отметить 40х, содержащую в своем составе повышенную концентрацию хрома. Все указанные марки производятся в России и поставляются нашей компанией.

Часто возникает вопрос о температурном диапазоне ст20 и ст45. Рекомендуемая температура эксплуатации составляет от -20 до +250 градусов Цельсия. При превышении данного диапазона в верхнюю или нижнюю сторону, в стали начинаются структурные изменения, которые приводят к падению эксплуатационных характеристик. Например при достижении температуры 690 градусов в стали ст 45 начинается процесс изменения кристаллической решетки – переход перлита в аустенит при нагревании и наоборот (точка Чернова). Данный температурный диапазон условен, за более точной информацией Вы можете обратиться к инженерам, ГОСТ 1050-88 либо другим нормативным документам.

Из эксплуатационных свойств можно отметить хорошую свариваемость данной марки. Положительным свойством является малая вероятность образования флокенов в структуре материала, что благоприятно сказывается на прочности изготавливаемых из ст20 изделий.

Можно сказать, что сталь ст 20 нашла широкое применение в самых разных конструкциях, как общего, так и специального назначения. О конструкциях специального назначения можно сказать немного подробнее. Так, ст20 используется для изготовления: труб нагревателей, коллекторов и трубопроводов котлов высокого давления.

Сталь 45, 20, цена, как купить

Если Ваша деятельность связана с использованием углеродистых сталей круглого сечения, то Вам хорошо известно, как непросто найти надежного поставщика данного материала. По данной причине можно часто встретить объявления «где купить сталь 45 50 мм в Казахстане» или «срочно куплю сталь 20 40 метров в Алматы». В нашей компании Вы сможете купить сталь 45, 20 производства России как в Алматы, так и заказать доставку по всем крупным городам Казахстана. Если вас интересует поставка углеродистых сталей ст45, ст20, обратитесь к нашим менеджерам и они просчитают Вам сроки поставки и предоставят коммерческое предложение, которое будет оптимально удовлетворять Вашим требованиям.

Мы готовы Вам предложить широкий ассортимент круглого проката: ст 40х, круг нержавеющий 12х15г9нд (aisi 201), 12х18н10 (aisi 304), круг бронзовый БрОЦС 5-5-5, БрАЖ 9-4, круг латунный, круг д16т дюралюминиевый и многое другое.

Для того, чтобы узнать цену и купить сталь 45, 20, Вы можете отправить письмо на электронный адрес торгового отдела: [email protected] , или позвонить в торговый отдел по телефонам: +7 (727) 329-71-67, 327-69-03, 395-63-87 мы работаем каждый рабочий день с 9.00 до 18.00 без перерывов!

Сталь ст45, ст20, доставка

Поставка осуществляется по всем крупным населенным пунктам РК осуществляем железнодорожным транспортом и грузовым автомобильным транспортом. Возможна новая услуга – поставка до двери Клиента по всем крупным населенным пунктам Казахстана!

Для того, чтобы рассчитать стоимость перевозки до Вашего города, обратитесь к нашим консультантам и они в кратчайшие сроки сделают расчет доставки любым удобным для Вас видом транспорта.

Приобретая в нашей компании сталь ст 45, 20, Вы получаете товар традиционно отличного качества и в указанный срок. Перевозка осуществляется специализированными транспортными организациями. Доставка по заданному квадрату улиц Алматы – бесплатно!

Сталь 45 — классифицируется как конструкционная углеродистая качественная сталь, феррито-перлитного класса. Применение качественных сталей затрагивает такие производственные отрасли, как машиностроение, строительство, приборостроение и другие. Этому способствует: различное содержание углерода в их структурном составе и применение многообразных видов термической обработки, а также увеличение и усовершенствование технологических характеристик и свойств сплавов.

Маркировка сплава

Конструкционные углеродистые качественные стали, по стандарту маркируются двузначным числом: сталь 05, 08…80, 85, которое указывает на усредненное значение, содержания углерода выраженное в сотых долях процента. Три цифры маркировки указывает на то что в сплаве содержится более чем 1% углерода, буква Л на отсутствие легировки — 45л, буквы Ст на его обыкновенное качество — Ст5.

Металлургическая промышленность производит стандартные стали марок от 05кп до 60, средний показатель углерода которых 0,05—0,60 процента, соответственно маркировки. Расшифровка марки стали 45 (фран. аналог С45) показывает содержание 0,45% С.

Основные характеристики стали 45

Любой сплав имеет свои отличительные характеристики, определенный химический состав, ряд заменителей, функциональное предназначение.

Марки 40, 45, 50 выделяются высокими показателями прочности, имея при этом небольшую вязкость и пластичность. Поскольку механические свойства марки и 45 идентичны маркам 40 и 50, эти стали являются взаимозаменяемыми.

Химический состав и свойства

Химическими составляющими сплава помимо железа и углерода являются и ряд других элементов, количество которых малосущественно. Процентное отношение химических составляющих стали 45:

• Железо (Fe) — около 97%.
• Углерод (C) — 0,42—0,5%.
• Марганец (Mn) — 0,5—0,8%.
• Кремний (Si) — 0,17—0,37%.
• Никель (Ni) — не больше 0,25%.
• Хром (Cr) — не больше 0,25%.
• Медь (Cu) — не больше 0,25%.
• Мышьяк (As) — не больше 0,08%.
• Сера (S) — не больше 0,04%.
• Фосфор (P) — не больше 0,035%.

От химического состава стали и структуры напрямую зависят ее химические свойства. Все элементы входящие в состав условно делятся на полезные и вредные. Процесс добавления полезных примесей носит название легирование. Если расшифровать маркировку 45х, то становится ясно что сплав содержит добавление хрома, 45 г — марганца.

Основные химические свойства материала:

• степень окисления:
• устойчивость к коррозии;
• жароустойчивость;
• жаропрочность.

Механические характеристики

Для анализа и контролирования свойств стали используют различные методы их определения. К примеру, критерии прочности и пластичность определяют опытным путем, образцы растягивают до разрыва. Твердость сплавов фиксируют измеряя противодействие материала при влиянии на его поверхность твердого элемента, например, алмазного наконечника. Вязкость — ударными испытаниями специальных образцов.

Механические свойства и характеристики стали 45 (при t=20C).

Прочность — способность сплава выносить внешние нагрузки, не подвергаясь при этом разрушениям внутри. Характеризуется величинами: предел прочности, sв [МПа] и предел текучести стали 45, sT [МПа].

• труба — ГОСТ 8731–87 , sв =588 МПа, sT =323 МПа;
• прокат — ГОСТ 1050–88 , sв=600 МПа, sT =355 МПа;
• прокат отожженный — ГОСТ 1050–88 , sв =540 МПа.

Твердость — способность сплава оказывать сопротивление при воздействии твердых тел. Характеризуется величинами: твердость по Н. В. Бринеллю 10—1 [МПа], по Роквеллу HRC [МПа]. Для марки 45 в состоянии поставки:

• труба — ГОСТ 8731–87 , HB 10—1 = 207 МПа;
• прокат — ГОСТ 1050–88 , HB 10—1 = 229 МПа;
• прокат отожженка — ГОСТ 1050–88 , HB 10—1 = 207 МПа.

Пластичность — возможность сплава видоизменять свою форму под влиянием нагрузки и восстанавливать ее по окончании воздействия. Характеризуется величиной, относительное удлинение при разрыве, δ5 [ % ]:

• труба — ГОСТ 8731–87 , δ5 =14%;
• прокат — ГОСТ 1050–88 , δ5 =16%;
• прокат отожженка — ГОСТ 1050–88 — δ5 =13%.

Ударная вязкость — способность материала сопротивляться динамическим воздействиям нагрузки, KCU [ кДж / м2].

Физические свойства

К физическим характеристикам стали относятся: плотность, коэффициент теплового расширения, теплопроводность, модуль упругости, удельная теплоемкость и электропроводность.

Металлические сплавы имеют высокие показатели плотности, теплоемкости и электрической проводимости. Рассмотрим физические свойства марки 45 (при t=20C).

Плотность или удельный вес — масса вещества на единицу объема, плотность стали 45 ГОСТ 1050–88 ρ=7826—7595 кг/м3.

Коэффициент линейного теплового расширения количественно равен относительной перемене линейных размеров вещества при росте (понижении) температуры в сплаве на 1 градус Цельсия, α (1/град).

Теплопроводность вещества — способность отдавать количество тепла от более прогретого участка к менее прогретому. Характеризуется величиной коэффициента теплопроводности, λ [Вт/(м·град)].

Под модулем Юнга подразумевается физическая величина, которая косвенно отображает возможности стали противостоять продольным деформациям (растяжению или сжатию). Эта величина указывает на жесткость материала и является важной физической особенностью, E 10—5=2 МПа;

Удельная теплоемкость — количество тепла, необходимое для нагрева 1 килограмма вещества на 1 градус Цельсия, Ϲ [Дж/(кг·град).

Электропроводность — способность материала быть проводником электрического тока. Характеризуется величиной удельного электрического сопротивления, Ṛ [Ом·м].

Технологические характеристики применение стали 45

Технологические характеристики стали указывают на пригодность сплава к различным методам обработки. Материал имеет следующие технологические характеристики:

• Температура процесса ковки, градус — 1250 вначале, 700 в конце. Охлаждение сечений до 400 мм производится при нормальных условиях окружающей среды.
• Свариваемость — трудно поддается процессу сварки. Виды сварки: РДС и КТС, с использованием подогрева и последующей термообработки.
• Условия для резания — в горячекатаном состоянии при НВ 170—179 МПа и sB = 640 МПа.
• Не склонна к отпускной способности после отжига.
• Имеет малую флокеночувствительность.

Формирование метода термообработки материала, обусловлено эксплуатационными требованиями относительно деталей и механизмов. В металлообрабатывающей промышленности применяют такие виды обработки: нормализация, улучшение, закалка ТВЧ, закалка с низким отпуском и др.

Среднеуглеродистые стали нашли применение в изготовлении деталей, отличающихся повышенной прочностью материала с повышенным воздействием циклических нагрузок (зубчатые колеса редукторов, шатунные механизмы). Сталь марки 45 применяется при производстве:

• шестерен, вал-шестерней, коленчатых и распределительных валов, бандажей, цилиндров, кулачков; шпинделей;
• бесшовных труб и каркасных элементов трубопровода, требуют закалки и отпуска стали;
• ряда запчастей и конструкций в отрасли мотовелостроения.

Технологический пример. Тиски, круглогубцы и плоскогубцы, выполняют на основе сталей 45 и 50. Производя термическую закалку, в собранном виде, нагревать следует только губки изделия для предохранения от образования закалочных трещин. Для подобного нагрева предназначены свинцовые и соляные ванны. При обработке в камерной печи остывание области с резким переходом (шарнир) должно происходить медленно, опусканием и перемещением в жидкости только поверхности губок инструмента (до потускнения остальной части). Температурный режим процесса отпуска 220—320 градусов в интервале 30—40 минут.

Сталь 45: характеристики, свойства, аналоги

Марка стали 45 — одна из самых востребованных и популярных марок конструкционных углеродистых сталей, соответствует требованиям ГОСТ 1050-2013, ДСТУ 7809

Классификация: Сталь конструкционная углеродистая качественная.

Продукция: Листовой и сортовой прокат, в том числе фасонный.  

 

Химический состав стали 45 в соответствии с ДСТУ 7809, %

	Si	Mn	P	Ni	Cr	S	Cu	As	Fe
	0.17-0.37	0.5-0.8	<0.035	<0.25	<0.25	<0.04	<0.25	<0.08	~97

 

Механические свойства стали 45 после нормализации

Стандарт	Состояние поставки	Предел текучести, Rm(МПа)	Предел краткосрочного сопротивления, ReH (МПа)	Минимальное относительное удлиннение подовження σ,%	Относительное сужение, %
ГОСТ 1050	После нормализации	355	600	16	40
ДСТУ 7809	После нормализации	355	600	16	40

 

Аналоги стали 45

США	1044, 1045, 1045H, G10420, G10430, G10440, G10450, M1044
Япония	S45C, S48C, SWRCh55K, SWRCh58K
Евросоюз	1.1191, 2C45, C45, C45E, C45EC, C46
Китай	45, 45H, ML45, SM45, ZG310-570, ZGD345-570
Швеция	1650, 1672
Румыния	OLC45, OLC45q, OLC45X
Чехия	12050, 12056
Австралия	1045, HK1042, K1042
Австрия	C45SW
Южная Корея	SM45C, SM48C
Германия	1.0503, 1.1191, 1.1193, C45, C45E, C45R, Cf45, Ck45, Cm45, Cq45
Франция	1C45, 2C45, AF65, C40E, C45, C45E, C45RR, CC45, XC42h2, XC42h2TS, XC45, XC45h2, XC48, XC48h2
Англия	060A47, 080M, 080M46, 1449-50CS, 1449-50HS, 50HS, C45, C45E
Италия	1C45, C43, C45, C45E, C45R, C46
Бельгия	C45-1, C45-2, C46
Испания	C45, C45E, C45k, C48k, F.114, F.1140, F.1142
Болгария	45, C45, C45E
Венгрия	A3, C45E
Польша	45
Румыния	OLC45, OLC45q, OLC45X
Чехия	12050, 12056

 

Применение

Сталь марки 45 применяется при изготовлении горячекатаного и холоднокатаного плоского и сортового проката и поковок, которые впоследствии используются при создании металлоконструкций и изделий машиностроительного назначения различных форм и размеров. Конструкционная сталь 45 имеет обширное применение в производстве шпинделей и кулачков, шестерней, крепежных изделий, валов различного назначения. Из такой стали изготавливаются ответственные изделия (консоли, оси, штоки, балки, плунжеры и пр.), от которых требуется повышенная прочность после термической обработки.

 

Сваривание

Марка стали 45 — трудносвариваемая. Для достижения качественных сварных соединений необходимы дополнительные операции: подогрев до +200-300°С при сварке, а также термообработка стали 45 после сварки, то есть её отжиг.

температура, режимы, технология, твердость стали после закалки

Возможно, вам не раз приходилось слышать эти термины, когда речь шла о кованых ножах, да и вообще о сталях. Настало время разобраться, что же они означают.

Закалка, по своей сути – это нагрев готового изделия до определенной температуры с последующим охлаждением с определенной скоростью, а отпуск – это следующий за закалкой дополнительный нагрев до более низких температур с иных режимом охлаждения; каким именно, зависит от марки стали. Скорость регулируется т.н. «закалочной средой» – жидкостью, в которой клинок охлаждается с определенной скоростью: машинное масло, солевые растворы, поток воздуха с и т.п. Например, масло охлаждает со скоростью примерно в 6 раз меньшей, чем циркулирующая вода.

Чтобы перейти к конкретным цифрам, нужно понять, зачем вообще нужны эти два процесса.

Какие металлы подлежат калению

Закалка металла — это термическая обработка, которой чаще всего подвергаются углеродистые и легированные стали с целью повышения их твердости и улучшения прочностных характеристик. Несколько реже встречается термообработка цветных металлов, в частности отпуск, отжиг и закалка меди, латуни и бронзы, а также сплавов алюминия и титана. Необходимо отметить, что закаливание этих соединений в отличие от углеродистых сталей не всегда приводит к их упрочнению, некоторые сплавы меди после этого, наоборот, становятся более пластичными и мягкими. Гораздо чаще изделия из цветных металлов подвергаются отпуску для снятия напряжения после отливки, штамповки, прокатки или волочения.

Термообработка цветных металлов

Сплавы на основе других металлов не отвечают на закалку столь же ярко, как стали, но их твердость тоже можно повысить термообработкой. Обычно используют сочетание закалки и предварительного отжига (нагрева выше точки фазового превращения с медленным охлаждением).

• Бронзы (сплавы меди) подвергают отжигу при температуре чуть ниже температуры плавления, а потом закалке с охлаждением водой. Температура закалки от 750 до 950С в зависимости от состава сплава. Отпуск при 200-400С производят в течение 2-4 часов. Наибольшие показатели твердости, до HV300 (около HRC 34) можно при этом получить для изделий из бериллиевых бронз.
• Твердость серебра можно повысить отжигом до температуры, близкой к температуре плавления (тусклый красный цвет) с последующей закалкой.
• Различные сплавы никеля подвергают отжигу при 700-1185С, такой широкий диапазон определяется разнообразием их составов. Для охлаждения используют соляные растворы, частички которых потом удаляют водой либо защитные газы, препятствующие окислению (сухой азот, сухой водород).

Металл	Температура отжига, C°	Охлаждающая среда
Медь Латунь Л96 Латунь Л90-Л62 Мельхиор Нейзильбер Серебро Алюминий Дюралюминий	500 — 600 540 — 600 600 — 700 650 — 700 700 — 750 650 — 700 300 — 350 360 — 380	Вода На открытом воздухе На открытом воздухе Вода Вода Вода На открытом воздухе Охлаждение в печи

Свойства стали после закалки

Углеродистая сталь в процессе нагрева проходит через ряд фазовых изменений своей структуры, при которых меняется ее состав, а также форма и элементов кристаллической решетки. При критической температуре 723 °C в еще твердом металле начинается распад цементита (карбида железа) и формирование равномерного раствора углерода в железе, который называется аустенит. Это состояние углеродистой стали является исходным для закалки.

При медленном охлаждении аустенит распадается, и металл возвращается в исходное состояние. Если же сталь охлаждать быстро, то аустенит не успевает изменяться, и при определенной скорости охлаждения и пороговых температурах формируются кристаллические решетки и химические составы, придающие ей различные эксплуатационные свойства. Этот процесс называется закалкой, и каждому его виду соответствует определенная структура уже закаленной стали, обладающей определенными техническими характеристиками. Основные фазовые состояния, имеющие значения при закалке, — это перлит, сорбит, троостит и мартенсит (см. рис. ниже).

Самая высокая твердость у стали, закаленной до состояния мартенсита. Таким способом производят закаливание режущего инструмента, а также осуществляют упрочнение поверхностей деталей, подвергающихся в процессе работы трению (втулки, обоймы, валы, шестерни и пр.). После выполнения закалки на троостит сталь становится одновременно твердой и упругой. Этой вид термообработки применяют к ударному инструменту, а также рессорам и пружинным амортизаторам. Для получения таких свойств стали, как стойкость к износу, упругость и вязкость, используют закалку до состояния сорбита. Такая термообработка используется для рельсов и других конструктивных элементов, работающих под постоянной динамической нагрузкой. Перечисленные фазовые состояния свойственны всем углеродистым сталям, но каждая их марка характеризуется своими температурными диапазонами и скоростями охлаждения.

Подробно о нагреве металла

Весь процесс закалки условно можно разделить на три этапа:

• нагрев стали;
• выдержка – необходима для завершения всех структурных превращений и сквозного прогрева;
• охлаждение (скорость регулируется).

Если говорить об изделиях, изготовленных из углеродистых сталей, то их закалка осуществляется в камерных печах. При этом не требуется предварительный подогрев, что обусловлено устойчивостью материала к короблению и растрескиванию. Сложные изделия, к примеру резкие переходы и тонкие грани, требуют предварительного подогрева. Это делают:

• в соляных печах с 3-хкратным погружением на 3-4 секунды;
• в отдельных печах при температуре 400-500 градусов по Цельсию.

Нужно понимать, что технология подразумевает равномерный нагрев. Если за один подход это обеспечить нельзя, то необходима выдержка для сквозного прогрева. Чем больше изделий находится в печи, тем дольше необходимо их греть. К примеру, одна дисковая фреза диаметром 2,4 см требует выдержки 13 минут, а десяток таких же изделий, необходимо нагревать уже 18 минут.

Классификация каления стали

Виды закалки сталей классифицируют по типу источника нагрева и способу охлаждения металла. Основным оборудованием для нагрева деталей перед закаливанием по-прежнему являются муфельные печи, в которых можно равномерно разогревать металлические изделия любых размеров. Высокую скорость нагрева при поточной обработке изделий обеспечивает закалка с применением токов высокой частоты (индукционная закалка сталей) (см. фото ниже). Для закаливания верхних слоев стальных изделий применяют довольно недорогую и эффективную газопламенную закалку, главный недостаток которой — невозможность точно задать глубину прогрева. Этих недостатков лишена лазерная закалка, но ее возможности ограничены небольшой мощностью источника излучения. Способы охлаждения закаливаемой детали обычно классифицируют по виду охлаждающей среды, а также совокупностям и циклам рабочих операций. Некоторые из них включают процедуры отпуска, а для других, таких как разные виды изотермической закалки, он не нужен.

Закаливание в одной среде

При таком способе закалки нагретое до заданной температуры изделие из стали помещают в жидкость, где она остается до полного остывания. В качестве закалочной среды для углеродистых сталей используют воду, а для легированных — минеральное масло. Недостаток этого метода заключается в том, что после такого закаливания в металле сохраняются значительные напряжения, поэтому в ряде случаев может потребоваться дополнительная термообработка (отпуск).

Ступенчатая закалка

Ступенчатое закаливание проходит в два этапа. На первом изделие помещается в среду с температурой, превышающей на несколько десятков градусов точку начала возникновения мартенсита. После того, как температура выравнивается по всему объему металла, деталь медленно охлаждается, в результате чего в нем равномерно формируется мартенситная структура.

Изотермическая закалка

При изотермическом закаливании изделие также выдерживается в закалочной ванне при температуре, превышающей точку мартенсита, но несколько дольше. В результате этого аустенит трансформируется в бейнит — одну из разновидностей троостита. Такая сталь сочетает в себе повышенную прочность с пластичностью и вязкостью. Кроме того, после изотермической закалки в изделии снижаются остаточные напряжения.

Закалка с самоотпуском

Этот вид термообработки используется для закаливания ударного инструмента, который должен обладать твердым поверхностным слоем и вязкой серединой. Его особенность заключается в том, что изделие извлекается из закалочной емкости при неполном охлаждении. В этом случае его внутренняя часть еще содержит достаточное количество тепла, чтобы прогреть весь объем металла до температуры отпуска. Так как повторный нагрев изделия осуществляется без внешнего воздействия за счет внутренней тепловой энергии, такой вид термической обработки называют закалкой с самоотпуском.

Светлая закалка

Светлая закалка применяется для стальных изделий, поверхности которых при термообработке не должны подвергаться окислению. При такой термообработке сталь нагревается в вакуумных печах (см. фото ниже) или в инертных газовых средах (азот, аргон и пр.), а охлаждается в неокисляющих жидкостях или расплавах. Этим способом закаливают изделия, которые не должны подвергаться дальнейшей шлифовке, а также детали, критичные к содержанию углерода в поверхностном слое.

Как делают закалку и отпуск

После того, как заготовке клинка придали необходимую форму, ее закаляют. Конечно, все очень индивидуально для разных марок сталей, для конкретных изделий, но в среднем мастера называют температурой нагрева под закалку около 700–800 градусов Цельсия. Оптимальный цвет изделия в таком случае будет алым или вишневым. Если краснота уходит, уступая место оранжевым и желтым оттенкам, температура, скорее всего, перевалила за отметку 1 100 градусов – это для большинства сталей уже многовато. Белый цвет говорит о том, что температура достигла как минимум 1 300 градусов, и для закалки она не подходит – при ней произойдет перекал; в этом случае вернуть стали прочность будет невозможно.

Именно эти цвета и называются цветами каления. Мы встретимся с ними еще раз – когда будем рассматривать отпуск.

Цвета каления показывают нам температуру, которой достигла заготовка. Их не следует путать с цветами побежалости – оттенками окислов

Когда клинок закален, он приобретает высокую твердость, но теряет при этом в прочности. Теперь прочность необходимо вернуть: этой цели и служит отпуск. Отпуск, как мы помним, это повторное нагревание до более низких температур с последующим охлаждением; добавим к этому, что между повторными нагреваниями следует и полное остывание клинка – естественным путем или же путем охлаждения его в солевом растворе или масле. Температуру нагрева для отпуска выбираем следующим образом.

• Высокотемпературный отпуск, скорее всего, нам не нужен – он делается для деталей, которые подвергаются не столько деформациям, сколько ударным нагрузкам, а это явно не относится к ножам. Тем не менее, скажем о нем, что его температурные границы – это 500–680 градусов.
• Среднетемпературный отпуск – это прогрев до 350–500 градусов; это тоже много, подойдет разве что для метательных ножей.
• Низкотемпературный отпуск – то, что нужно. Прогрев здесь идет до 250 градусов. Конечно, нож не будет таким стойким к боковым ударным нагрузкам, но ведь это нам и не нужно: мы уже достигли необходимой твердости при закалке, а сейчас нас интересует прочность. При такой температуре она получится в самый раз.

Нужную температуру снова покажут цвета каления: оптимальным в данном случае (для ножа) будет светло-желтый цвет.

После каждого этапа, на котором появляются продукты окисла (цвета побежалости), изделие следует охлаждать в соленой воде или масле. В чистой воде заготовку не следует охлаждать ни после закаливания, ни во время отпуска – из-за слишком высокой скорости охлаждения изделие может дать трещины. Ни вода, ни масло полностью не соответствуют необходимым требованиям к закалке углеродной стали: быстрое охлаждение до 550 °С и более медленное с 300 °С до 200 °С. Поэтому воду используют в комбинации с маслом: сперва в воду, а потом в масло. Такой способ применяют на инструментальных сталях и именуют «в масло через воду». А вот легированные стали можно закалять только в масле.

Цвета побежалости на клинке коллекционного ножа «Зомби»– неудаленные после отпуска окислы

Оборудование для термообработки сталей

Основное оборудование, на котором проводится термическая обработка изделий из сталей и цветных металлов, состоит из двух основных групп: установок для нагрева заготовок и закалочных ванн. Нагревательные устройства включают в себя следующие виды оборудования:

• муфельные термопечи;
• устройства индукционного нагрева;
• установки для нагрева в расплавах;
• газоплазменные установки;
• аппараты лазерной закалки.

Первые три вида могут выполнять прогрев всего объема изделия до требуемой температуры, а последние — только поверхностного слоя металла. Кроме того, выпускаются и широко используются печи для закалки металлов, в которых нагрев осуществляется в вакууме или в среде инертного газа.

Закалочные ванны представлены стальными емкостями-охладителями для различных жидкостей, а также специальными тиглями из графита и печами для расплавов солей или металлов. В качестве закалочных жидкостей чаще всего используют минеральное масло, воду и водополимерные смеси. Для расплавов металлов обычно применяют свинец или олово, а для расплавов солей — соединения натрия, калия и бария. Закалочные ванны для жидких сред имеют системы нагрева и охлаждения рабочей жидкости до требуемой температуры, а также мешалки для равномерного распределения жидкости и разрушения паровой рубашки.

Охлаждающие жидкости

Несложно догадаться, что в качестве основной жидкости для охлаждения стальных изделий используют воду. При этом, добавляя соль или мыло, можно изменять скорость охлаждения детали. Были зарегистрированы случаи, когда закалочный бак использовался не по назначению, скажем для мытья рук. Количество попавшего мыла было достаточно для того, чтобы процесс охлаждения прошел не так, и изделие не получило требуемых свойств.

Чтобы деталь охлаждалась равномерно по всей поверхности, температура в баке не должна быть меньше 20 и выше 30 градусов. Кроме того, нельзя использовать проточную воду. Есть существенные недостатки такого охлаждения, которые заключаются в растрескивании и короблении изделия. Поэтому водяное охлаждение чаще всего используют для несложных неответственных деталей и инструментов, или имеющих цементированное покрытие. Под водяным охлаждением проходит закалка углеродистой стали.

Температура для закалки

Нормативная температура нагрева стали при ее закалке напрямую зависит от массовой доли углерода и легирующих добавок. В целом наблюдается следующая зависимость: чем меньше содержание углерода, тем выше температура закалки. При недогреве изделия не успевает сформироваться требуемая структура, а при значительном перегреве происходит обезуглероживание, окисление поверхностного слоя, изменение формы и размера структурных элементов, а также рост внутреннего напряжения. В таблице ниже приведены температуры закалки, отжига и отпуска некоторых марок углеродистых и легированных сталей.

Марка стали	Температура, С
закалки	отжига	отпуска
15Г	800	780	200
65Г	815	790	400
15Х, 20Х	800	870	400
30Х, 35Х	850	880	450
40Х, 45Х	840	860	400
50Х	830	830	400
50Г2	805	830	200
40ХГ	870	880	550
ОХ13	1050	860	750
3Х13	1050	880	450
35ХГС	870	860	500
30ХГСА	900	860	210
У7, У7А	800	780	170
Р9, Р12	1250	860	580
Р9Ф5, Р9К5	1250	860	590
Р18Ф2	1300	900	590
ШХ15	845	780	400
9ХС	860	730	170
Р18К5Ф2	1280	860	580
1Х14Н18Б2БРГ	1150	860	750
4Х14Н1482М	1200	860	750

Определение температуры нагрева в промышленном производстве осуществляется посредством контактных и бесконтактных пирометров. В последние десятилетия широкое распространение получили инфракрасные приборы, позволяющие дистанционно замерять температуру в любой точки поверхности нагретой детали. Кроме того, приблизительную температуру разогрева стали можно определить по цветовым таблицам.

Какие стали можно закаливать?

Процедурам закалки и отпуска не подвергается прокат и изделия из него, изготовленные из малоуглеродистых сталей типа 10, 20, 25. Этот вид термообработки эффективен для углеродистых сталей (45, 50) и инструментальных, у которых в результате твердость увеличивается в три-четыре раза.

Таблица режимов закалки и областей применения для некоторых видов инструментальных сталей

Марка стали	Для какого инструмента используется	Температура закалки, °C	Температура отпуска, °C	Охлаждающая среда для закалки	Охлаждающая среда для отпуска
У7	Молотки, кувалды, плотницкий инструмент	800	170	Вода	Вода, масло
У7А	Зубила, отвертки, клейма, топоры	800	170	Вода	Вода, масло
У8, У8А	Пуансоны, матрицы, стамески, пробойники, ножовочные ручные полотна	800	170	Вода	Вода, масло
У10, У10А	Деревообрабатывающий инструмент, керны, резцы строгальные и токарные	790	180	Вода	Вода, масло
У11	Метчики	780	180	Вода	Вода, масло
У12	Надфили	780	180	Вода	Вода, масло
Р9	Метчики, ножовочные полотна станочные, сверла по металлу, фрезы	1250	580	Масло	Воздух в печи
Р18	Ножовочные полотна станочные, сверла по металлу, фрезы	1300	580	Масло	Воздух в печи
ШХ6	Напильники	810	200	Масло	Воздух
ШХ15	Ножовочные полотна станочные	845	400	Масло	Воздух
9ХС	Плашки, сверла спиральные по дереву	860	170	Масло	Воздух

Технология каления металла

Технология закалки сталей требует соблюдения ряда требований к процессам нагрева и охлаждения закаливаемых деталей. В первую очередь это относится к скорости разогрева и охлаждения металла. Экономические показатели термического процесса требуют максимально быстрого повышения температуры до номинальной, т. к. при этом расходуется меньше энергии. Однако скоростной нагрев приводит к большому перепаду температур между поверхностным слоем и сердцевиной изделия, что может привести к его деформации и возникновению трещин. Поэтому прогрев на всю глубину детали до полного ее разогрева должен проходить плавно, а его время определяется технологом-термистом с помощью эмпирических формул и табличных значений.

От скорости и температурных параметров охлаждения стали, разогретой выше критической точки, напрямую зависит процесс формирования структуры и состава закаленного металла. К примеру, при быстром охлаждении в воде с комнатной температурой можно получить углеродистую сталь с мартенситной структурой, а при охлаждении в масле или горячей воде получается троостит. Каждой марке стали соответствуют свои характеристики и температурные режимы закалки, которые, помимо прочего, зависят от размера и формы детали. Поэтому на производстве термическая обработка деталей проводится в соответствии с маршрутной технологией и операционными картами, разрабатываемыми для каждого изделия.

Защита изделия от окалины и обезуглероживания

Для изделий, поверхности которых после термообработки не шлифуются, выгорание углерода и образование окалины недопустимо. Защищают поверхности от подобного брака применением защитных газов, подаваемых в полость электропечи. Разумеется, такой прием возможен только в специальных герметизированных печах. Источником подаваемого в зону нагрева газа служат генераторы защитного газа. Они могут работать на метане, аммиаке и других углеводородных газах.

Если защитная атмосфера отсутствует, то изделия перед нагревом упаковывают в тару и засыпают отработанным карбюризатором, чугунной стружкой (термисту следует знать, что древесный уголь не защищает инструментальные стали от обезуглероживания). Чтобы в тару не попадал воздух, ее обмазывают глиной.

Соляные ванны при нагреве не дают металлу окисляться, но от обезуглероживания не защищают. Поэтому на производстве их раскисляют не менее двух раз в смену бурой, кровяной солью или борной кислотой. Соляные ванны, работающие на температурах 760 – 1000 градусов Цельсия, весьма эффективно раскисляются древесным углем. Для этого стакан, имеющий множество отверстий по всей поверхности, наполняют просушенным углем древесным, закрывают крышкой (чтобы уголь не всплыл) и после подогрева опускают на дно соляной ванны. Сначала появляется значительное количество языков пламени, затем оно уменьшается. Если в течение смены таким способом трижды раскислять ванну, то нагреваемые изделия будут полностью защищены от обезуглероживания.

Способы охлаждения

Охлаждая сталь до разных температур и с разными скоростями, можно получить различные структуры ее кристаллической решетки с элементами разного размера и формы. Совокупность этих характеристик с химическим составом определяет такие ее эксплуатационные качества, как твердость, хрупкость, вязкость, прочность, упругость и пр. Поэтому существует множество технологий охлаждения и их разновидностей, среди которых можно выделить следующие технологические группы:

1. Охлаждение в одном компоненте. Изделие погружается в жидкость и остается в ней до полного остывания.
2. Прерывистая закалка в двух охладителях. Изделие сначала помещают в быстроохлаждающую жидкость, а после достижения заданной температуры переносят в среду с медленным охлаждением.
3. Струйное охлаждение. Разогретая деталь интенсивно орошается потоком охладителя (см. фото ниже).
4. Обдув. Поверхность изделия обдувается потоком воздуха или инертного газа.

При практическом применении закалки все эти виды охлаждений могут иметь различные вариации или комбинироваться друг с другом.

Среды охлаждения

В качестве охлаждающих жидкостей при закалке углеродистых сталей обычно используют воду: как чистую, так и в виде водных растворов (солевых и щелочных). Легированные стали требуют меньшей скорости охлаждения, поэтому для них применяют минеральные масла и воздух. При ступенчатой и изотермической закалке охлаждающей средой служат расплавы солей, щелочей и металлов. При некоторых видах закалки для получения требуемой структуры стали среды охлаждения чередуются.

№	Структура	Среда охлаждения	Твердость (HBW)
1	Мартенсит	Холодная вода	500÷750
2	Троостит	Масло	350÷500
3	Сорбит	Воздух	250÷350
4	Перлит	С остыванием печи	150÷250

Влияние скорости охлаждения на конечный результат

При закалке стали охлаждение должно идти со скоростью, предотвращающей распад аустенита на феррит и карбид железа, которое начинает происходить при температуре ниже 650 °C. Дальнейшее снижение температуры следует проводить медленнее, т. к. такая скорость обеспечивает уменьшение внутренних напряжений стали. Быстрое и полное охлаждение в холодной воде позволяет получить мартенсит, который обладает максимальной твердостью, но довольно хрупок. При быстром понижении температуры на 200÷300 °C распад аустенита прекращается, а дальнейшее более медленное охлаждение формирует в стали фазовые состояния с меньшей твердостью, но обладающие повышенной прочностью и износостойкостью. Скорость охлаждения регулируется видом используемой закалочной среды и ее температурой (см. таблицу ниже).

№	Среда охлаждения	Скорость охлаждения (град/сек)
1	Воздух	5
2	Минеральное масло	150
3	Вода при комн. t°	700
4	Вода при 80 °C	1400
5	10%-й р-р хлористого натрия	2100
6	10%-й р-р едкого натра	1600

Термическая обработка (термообработка) — это технологический процесс изменения структуры сталей, сплавов и цветных металлов посредством широкого диапазона температур: поэтапных нагреваний и охлаждении с определенной скоростью. Такая обработка очень сильно изменяет свойства сталей, сплавов, металлов в сторону улучшения показателей, но при этом не изменяя их химический состав. Можно сказать, что основная цель термической обработки – это улучшение свойств и характеристик изделий из него.

Виды (стадии) термической обработки стали

Отжиг — термическая обработка (термообработка) металла, представляющая собой процесс нагревания до заданной температуры, а затем процесс медленного охлаждения. Отжиг бывает разных видов в зависимости от уровня температур и скорости процесса.

Нормализация — термообработка, принципиально похожая на отжиг. Основное отличие в том, что процесс отжига предполагает печь, а при нормализации охлаждение стали проходит на воздухе.

Закалка — этап термообработки, основанный на нагревании сырья до такого уровня температуры, который является выше критического (перекристаллизация стали). После выдержки в такой температуре в заданном интервале времени происходит охлаждение, быстрое, с заданной скоростью. Закаленной стали (сплавам) свойственна неравновесная структура и поэтому применяется такой вид термообработки как отпуск.

Отпуск — стадия термообработки, необходимая для снятия в стали и сплавах остаточного напряжения или максимального его снижения. Снижает хрупкость и твёрдость металла, увеличивает вязкость. Проводится после стадии закалки.

Старение — иначе еще называется дисперсионное твердение. После стадии отжига металл опять нагревают, но до более низкого уровня температур и с медленной скоростью остужают. Цель такой термообработки в получении особенных частиц упрочняющей фазы.

От степени необходимой глубины обработки различают термообработку поверхностную, которая затрагивает лишь поверхность изделий, и объемную, когда термическому воздействию подвергается весь объем сырья.

В отраслевой промышленности, в частности – в машиностроении, термическую обработку чаще всего проходит сталь следующих марок:

— сталь 45 (замещаемость 40Х, 50, 50Г2)

— сталь 40Х (замещаемость 38ХА, 40ХР, 45Х, 40ХС, 40ХФ, 40ХН)

— сталь 20 (замещаемость 15, 25)

— сталь 30ХГСА (замещаемость 40ХФА, 35ХМ, 40ХН, 25ХГСА, 35ХГСА)

— сталь 65Г

— сталь 40ХН

— сталь 35

— сталь 20Х13

Термообработка стали 45

Конструкционная углеродистая. Этап предварительной термической обработки называется нормализация, проходит на воздухе, а не в печи. довольно легко проходит механическую обработку. Точение, фрезеровку и т. д. Получают детали, например, типа вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки.

После закалки, которая является конечной стадией термообработки, детали достигают высокого уровня прочности и отличных показателей износостойкости. Подвергаются шлифовке. Высокое содержание углерода (0,45%) обеспечивает хорошую закаливаемость и, соответственно, высокую твёрдость поверхности и прочность изделия. Сталь 45 калят «на воду», когда после калки деталь охлаждают в воде. После охлаждения деталь подвергается низкотемпературному отпуску при температуре 200-300 градусов по Цельсия. При такой термообработке стали 45 достигает твердость порядка 50 HRC.

Изделия: Кулачки станочных патронов, согласно указаниям ГОСТ, изготовляют из сталей 45 и 40Х. Твёрдость Rc = 45 -50. В кулачках четырёх-кулачных патронов твёрдость резьбы должна быть в пределах Rс = 35-42. Отпуск кулачков из стали 45 производится при температуре 220-280°, из стали 40Х при 380-450° в течение 30-40 мин.

Расшифровка марки стали 45: марка 45 означает, что в стали содержится 0,45% углерода,C 0,42 — 0,5; Si 0,17 — 0,37;Mn 0,5 — 0,8; Ni до 0,25; S до 0,04; P до 0,035; Cr до 0,25; Cu до 0,25; As до 0,08.

Термообработка стали 40Х

Легированная конструкционная сталь. Для деталей повышенной прочности такие как оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, зубчатые венцы, болты, полуоси, втулки и прочих деталей повышенной прочности. Сталь 40Х также часто используется для производства поковок, штампованных заготовок и деталей трубопроводной арматуры. Однако последние перечисленные детали нуждаются в дополнительной термической обработке, заключающейся в закалке через воду в масле или просто в масле с последующим отпуском в масле или на воздухе.

Расшифровка марки стали 40Х. Цифра 40 указывает на то, что углерод в стали содержится в объеме 0,4 %. Хрома содержится менее 1,5 %. Помимо обычных примесей в своем составе имеет в определенных количествах специально вводимые элементы, которые призваны обеспечить специально заданные свойства. В качестве легирующего элемента в данном случае используется хром, о чем говорит соответствующая маркировка.

Термообработка стали 20

Термообработка стали 20 — сталь конструкционная углеродистая качественная. Широкое применение в котлостроении, для труб и нагревательных трубопроводов различного назначения, кроме того промышленность выпускает пруток, лист. В качестве заменителя стали 20 применяют стали 15 и 25.

По требованиям к механическим свойствам выделяют пять категорий.

— I категория: сталь всех видов обработки без испытания на ударную вязкость и растяжение.

— II категория: образцы из нормализованной стали всех видов обработки размером 25 мм проходят испытания на ударную вязкость и растяжение.

— III категория: испытания на растяжение проводят на образцах из нормализованной стали, размером 26-100 мм.

— IV категория: образцы для испытаний на растяжение и ударную вязкость изготавливают из термически обработанных заготовок размером не более 100 мм. Требования третьей и четвертой категории предъявляют к калиброванной, горячекатаной и кованной качественной стали.

— V категория. Испытания механических свойств на растяжение проводят на образцах из калиброванных термически обработанных (высокоотпущенных или отожженных) или нагартованных сталей.

Химический состав стали 20: углерод (C) — 0.17-0.24 %, кремний (Si) — 0,17-0,37%, марганец (Mn) — 0,35-0,65 %;содержание меди (Cu) и никеля (Ni) допускается не более 0,25%, мышьяка (As) — не более 0,08%, серы (S) — не более 0,4%, фосфора (Р) — 0,035%. Структура стали 20 представляет собой смесь перлита и феррита. Термическая обработка стали 20 позволяет получать структуру реечного (пакетного) мартенсита. При таких структурных преобразованиях прочность возрастает, и пластичность уменьшается. После термического упрочнения прокат из стали 20 можно использовать для изготовления метизной продукции (класс прочности 8.8).

Технологические свойства стали 20: Температура начала ковки стали 20 составляет 1280° С, окончания — 750° С, охлаждение поковки — воздушное. Сталь 20 нефлокеночувствительна и не склонна к отпускной способности. Свариваемость стали 20 не ограничена, исключая детали, подвергавшиеся химико-термической обработке. Рекомендованы способы сварки АДС, КТС, РДС, под газовой защитой и флюсом.

Сталь 20 применяют для производства малонагруженных деталей ( пальцы, оси, копиры, упоры, шестерни) , цементуемых деталей для длительной и весьма длительной службы (эксплуатация при температуре не выше 350° С) , тонких деталей, работающих на истирание. Сталь 20 без термической обработки или после нормализации используется для производства крюков кранов, вкладышей подшипников и прочих деталей для эксплуатации под давлением в температурном диапазоне от -40 до 450°С . Сталь 20 после химико-термической обработки идет на производство деталей, которым требуется высокая поверхностная прочность ( червяки, червячные пары, шестерни) . Широко применяют сталь 20 для производства трубопроводной арматуры, труб, предназначенных для паропроводов с критическими и сверхкритическими параметрами пара, бесшовных труб высокого давления, сварных профилей прямоугольного и квадратного сечения и т. д.

Термообработка стали 30ХГСА

Относится к среднелегированной конструкционной стали. Сталь 30ХГСА проходит улучшение – закалку с последующим высоким отпуском при 550-600 °С, поэтому применяется при создании улучшаемых деталей (кроме авиационных деталей это могут быть различные корпуса обшивки, оси и валы, лопатки компрессорных машин, которые эксплуатируются при 400°С, и многое другое), рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие при низких температурах.

Сталь 30ХГСА обладает хорошей выносливостью, отличными показателями ударной вязкости, высокой прочностью. Она также отличается замечательной свариваемостью.

Сварка стали 30ХГСАтоже имеет свои особенности. Она осуществляется с предварительным подогревом материала до 250-300 °С с последующим медленным охлаждением. Данная процедура очень важна, поскольку могут появиться трещины из-за чувствительности стали к резким перепадам температуры после сварки. Поэтому по завершении сварных работ горелка должна отводиться медленно, при этом осуществляя подогрев материала на расстоянии 20-40 мм от места сварки. Также, не более, чем спустя 8 часов по завершении сварки сварные узлы стали 30ХГСА нуждаются в закалке с нагревом до 880 °С с последующим высоким отпуском. Далее изделие охлаждается в масле при 20-50 °С. Отпуск осуществляется нагревом до 400 — 600 °С и охлаждением в горячей воде. Сварку же необходимо выполнять максимально быстро, дабы избежать выгорания легирующих элементов.

После прохождения термомеханической низкотемпературной обработки сталь 30ХГСА приобретает предел прочности до 2800 МПа, ударная вязкость повышается в два раза (в отличии от обычной термообработки стали 30хгса), пластичность увеличивается.

Термообработка стали 65Г

Сталь конструкционная рессорно-пружинная. Используют в промышленности пружины, рессоры, упорные шайбы, тормозные ленты, фрикционные диски, шестерни, фланцы, корпусы подшипников, зажимные и подающие цанги и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости, и детали, работающие без ударных нагрузок. (заменители: 70, У8А, 70Г, 60С2А, 9ХС, 50ХФА, 60С2, 55С2).

Термообработка стали 40

Сталь конструкционная углеродистая качественная. Использование в промышленности: трубы, поковки, крепежные детали, валы, диски, роторы, фланцы, зубчатые колеса, втулки для длительной и весьма длительной службы при температурах до 425 град.

Термообработка стали 40ХН

Сталь конструкционная легированная Используется в отраслевой в промышленности: оси, валы, шатуны, зубчатые колеса, валы экскаваторов, муфты, валы-шестерни, шпиндели, болты, рычаги, штоки, цилиндры и другие ответственные нагруженные детали, подвергающиеся вибрационным и динамическим нагрузкам, с предъявляемыми требованиями повышенной прочности и вязкости. Валки рельсобалочных и крупносортных станов для горячей прокатки металла.

Термообработка сталь 35

Сталь конструкционная углеродистая качественная. Используется в отраслевой промышленности. Это детали невысокой прочности, подвергающиеся невысокому уровню напряжения: оси, цилиндры, коленчатые валы, шатуны, шпиндели, звездочки, тяги, ободы, траверсы, валы, бандажи, диски и другие детали.

Термообработка стали 20Х13

Сталь коррозионно-стойкая жаропрочная. Используется в энергетическом машиностроении и печестроении; турбинные лопатки, болты, гайки, арматура крекинг-установок с длительным сроком службы при температурах до 500 град; сталь мартенситного класса Сталь марки 20Х13 и другие стали мартенситного класса: жаропрочные хромистые стали мартенситного класса применяют в различных энергетических установках, они работают при температуре до 600° С. Из них изготовляют роторы, диски и лопатки турбин, в последнее время их используют для кольцевых деталей больших толщин. Существует большое количество марок сталей данного класса. Общим для всех является пониженное содержание хрома, наличие молибдена, ванадия и вольфрама. Они эффективно упрочняются обычными методами термообработки, которая основана на у — a-превращении и предусматривает получение в структуре мартенсита с последующим улучшением в зависимости от требований технических условий. (заменители: 12Х13, 14Х17Н2)

Пресс-служба группы компаний ВоКа

17 сентября 2020г

Отличия закаливаемости от прокаливаемости

Каждая марка стали обладает определенной закаливаемостью, которая характеризуется ее способностью приобретать при закалке требуемую твердость. Основные факторы, влияющие на закаливаемость стали, — это процентные доли углерода и легирующих добавок. Нижний предел содержания углерода, после которого сталь не воспринимает закалку, равен 0.2 %. Прокаливаемость характеризуется глубиной проникновения в объем металла закаленной структуры (полностью мартенситной или состоящей из троостита и мартенсита). Легирующие добавки в виде молибдена, хрома, никеля и пр. увеличивают как закаливаемость, так и прокаливаемость, а добавление кобальта их понижает.

Факторы, влияющие на положение с-кривых:

— Углерод. Увеличение содержания углерода до 0,8% увеличивает устойчивость переохлажденного аустенита, соответственно с-кривая сдвигается вправо. При увеличении содержания углерода более 0,8%, с-кривая сдвигается влево;

— Легирующие элементы. Все легирующие элементы в разной степени увеличивают устойчивость аустенита. Это не касается кобальта, он уменьшает устойчивость переохлажденного аустенита;

— Размер зерна и его гомогенность. Чем больше зерно и чем оно однороднее структура, тем выше устойчивость аустенита;

— Увеличение степени искажения кристаллической решетки снижает устойчивость переохлажденного аустенита.

Температура влияет на положение с-кривых через все указанные факторы.

Дефекты при закаливании стали

Причиной возникновения дефектов при закалке стали является ряд физических и химических факторов, возникающих при отклонении от заданных параметров термического процесса или из-за неоднородности закаливаемой заготовки. Неравномерный нагрев или охлаждение изделия может привести к его деформации и возникновению внутренних трещин. Эта же причина может вызвать неодинаковость фазовых превращений в различных частях изделия, в результате чего металл будет иметь неоднородную по составу и твердости структуру. Пережог стали происходит вследствие проникновения кислорода в поверхностный слой металла, что приводит к возникновению окислов, разъединяющих его структурные элементы и изменяющих физические свойства поверхностного слоя. Причиной обезуглероживания при закалке стали является выгорание углерода при попадании в печь избыточного количества кислорода. Эти виды дефектов неисправимы, а единственный способ борьбы с ними — это проверка герметичности печи или закалка в вакууме и инертных газах.

Окалины и критическое снижение концентрации углерода при калении

Даже небольшая концентрация кислорода в закалочной печи приводит к появлению поверхностной окалины, которая является следствием окисления металла при его термообработке. Эта же причина может вызвать уменьшение количества углерода в поверхностном слое заготовки. Полностью избавиться от таких явлений можно только путем применения вакуумных печей, обеспечивающих так называемую светлую закалку, а также при нагреве изделия в среде азота или аргона. Для минимизации окисления и обезуглероживания закалочная печь должна быть максимально герметичной, что в какой-то мере ограничивает приток кислорода в ее рабочее пространство.

Для закалки металлов рекомендуют использовать трансформаторное или индустриальное масло И-20. Частнику достать его непросто, поэтому хотелось бы услышать в комментариях к этой статье ваше мнение о возможности использования для закаливания стали отработанного автола или другого автомобильного масла.

Охлаждение конструкционной и легированной стали

Конструкционная сталь более качественная, а большая часть изделий имеет сложную конфигурацию. Для охлаждения используют 50% раствор каустической соды, которую предварительно разогревают до температуры 50-60 градусов. После закалки в таком растворе детали будут иметь светлый цвет, что говорит о том, что технология была соблюдена. Важно не перегреть раствор каустической соды выше 60 градусов.

Легированная сталь закаляется в минеральном масле. Это же касается и очень тонких изделий из углеродистой стали, например кромок режущих инструментов. Ключевой особенностью данного метода является то, что скорость охлаждения не зависит от температуры масла. Так, процесс будет протекать одинаково как при 20, так и при 120 градусах.

Закалочные среды [ править | править код ]

При закалке для переохлаждения аустенита до температуры мартенситного превращения требуется быстрое охлаждение, но не во всём интервале температур, а только в пределах 650—400 °C, то есть в том интервале температур, в котором аустенит менее всего устойчив и быстрее всего превращается в ферритно-цементитную смесь. Выше 650 °C скорость превращения аустенита мала, и поэтому смесь при закалке можно охлаждать в этом интервале температур медленно, но, конечно, не настолько, чтобы началось выпадение феррита или превращение аустенита в перлит.

Механизм действия закалочных сред (вода, масло, водополимерная закалочная среда, а также охлаждение деталей в растворах солей) следующий. В момент погружения изделия в закалочную среду вокруг него образуется плёнка перегретого пара, охлаждение происходит через слой этой паровой рубашки, то есть относительно медленно. Когда температура поверхности достигает некоторого значения (определяемого составом закаливающей жидкости), при котором паровая рубашка разрывается, то жидкость начинает кипеть на поверхности детали, и охлаждение происходит быстро.

Читать также: Паровой инжектор принцип работы

Первый этап относительно медленного кипения называется стадией плёночного кипения, второй этап быстрого охлаждения — стадией пузырькового кипения. Когда температура поверхности металла ниже температуры кипения жидкости, жидкость кипеть уже не может, и охлаждение замедлится. Этот этап носит название конвективного теплообмена.

На производстве

Для сверления более толстых каленых заготовок используют специальные станки. В них сверло крепится в специальном сверлильном патроне, который закреплен коническим хвостом в пиноли задней бабки. Работа по сверлению осуществляется благодаря линейной подаче сверла и колеса подачи пиноли. При этом и заготовка, и сверло вращается. Максимальный используемый диаметр сверла составляет 1,5 сантиметра. Сверла больших размеров закрепляются хвостиком с переходными втулками. Они идут стандартных размеров. Их называют конусами Морзе.

Сверла бывают:

• Спиралевидные с цилиндрическими и коническими хвостовиками. Ими можно сверлить не только закаленную сталь, но и чугун, а также другие «крепкие» материалы;
• С пластинами из твердосплавных материалов. Также подходят для толстой закаленной стали;
• Сверла глубокого сверления. Используются в тех случаях, когда проделывается отверстие глубиной в 5 раз больше диаметра сверла.

Перед работами поверхность заготовки обрабатывается. Также делается углубление центровочным сверлом. В противном случае сверло начинает «гулять» перед листом стали, и отверстие смещается от центральной оси вращения.

Глубина отверстия контролируется нанесенными насечками с разметкой на пиноли. Если на ней предусмотрен лимб, то глубина сверления получится с точностью до 0,01 миллиметра. Сверлить необходимо в несколько этапов. Сделав отверстие глубиной в 2 мм, сверло выводится из стали и удаляется стружка (из отверстия и выводных каналов сверла). После чего процесс продолжается. Если не соблюдать данную технологию, сверло может заклинить и сломаться. Надо не забывать использовать смазочную жидкость.

Прежде, чем приступать к сверлению, необходимо помнить, что диаметр отверстия получается больше, нежели диаметр сверла. Эта величина называется разбивка. Для сверла диаметром 1 сантиметр разбивка составит 0,15 миллиметра. Разбивка возникает из-за недостаточной точности во время заточки сверла.

Чтобы получить высококачественное отверстие, на первом этапе используется сверло, размер которого составляет 70% диаметра необходимого отверстия. На втором этапе оно меняется и используется необходимого размера. Более точную обработку получают, применяя зенкерование и развертывание.

Контроль размера

После получения отверстий проводится контроль размеров. Для замеров используют штангенциркуль. Если проделанное отверстие имеет уступы, либо длины измерительных губок штангенциркуля не достаточно, чтобы замерить размер отверстия, используют калибры (измерительные пробки). Это два измерительных цилиндра. Один из них равен диаметру отверстия, второй больше на 0,3 мм. Во время измерения цилиндр «по размеру» погружается в «глазок», второй же входить туда не должен. При штучном производстве такие калибры можно изготовить самому. На производстве используют приборы с высокой точностью измерения.

Зависимость твердости мартенсита от содержания углерода

Твердость стали после закалки зависит от твердости мартенсита, которая в свою очередь зависит от содержания углерода. С увеличением содержания углерода увеличивается и твердость после закалки стали. Графическая зависимость приведена на рисунке.

График зависимости твердости мартенсита от содержания углерода

Термообработка стали 45, х12ф1, 50хга, 40х – заказать на заводе ЛитПром

01. Особенности температурной обработки металла.

Температурная обработка металлов представляет собой совокупность последовательных операций нагрева, выдерживания заданной температуры и охлаждения с определенной скоростью. Существует несколько технологий термообработки стали 45 или любого другого сорта. В зависимости от набора свойств и характеристик, которые вы хотите получить в итоге, выбирается та или иная технология. Основные различия состоят:

• в достигаемых температурных значениях;
• во времени выдержки температуры;
• в типе охлаждения (быстрое или медленное; в печи или на открытом воздухе).

Термообработка стали х12ф1, 50хга, 40х, 45 и т.д. изменяет кристаллическую структуру материала и его физико-химические свойства, при этом состав сплава остается неизменным. Среди основных технологий металлообработки можно выделить отжиг, закалку, нормализацию и отпуск. Предлагаем получить более подробную информацию о назначении и технологических особенностях проведения каждой у специалистов завода «ЛитПром».

02. Термообработка стали 45.

Промышленность использует несколько основных стальных сплавов. В качестве легирующих элементов могут выступать: никель, кремний, кобальт, медь, вольфрам, хром, ванадий, марганец, молибден, титан и т.д. В зависимости от химического состава конкретного сплава различают несколько видов кристаллической решетки. Термическое воздействие позволяет менять свойства кристаллов: их размер, форму, структуру. В результате чего, обработанная заготовка:

• приобретает равномерную структуру;
• избавляется от внутренних напряжений;
• улучшает свои механические свойства: обрабатываемость и пластичность.

03. Отпуск как термообработка стали: особенности.

Отпускание применяют для снятия внутренних напряжений, уменьшения жесткости и повышения ударной вязкости. Существует три разновидности отпуска:

• высокий (для конструкционных, углеродистых, легированных марок валов и шестерней). При температурах от 500 до 650 градусов по Цельсию. Сплав приобретает структуру сорбита, приобретает прочность, пластичность, вязкость.
• средний (для пружин, рессоров, штампов). Нагревание до 350 градусов Ц. Превращение мартенсита в троостит со значительным уменьшением твердости и повышением вязкости.
• низкий (для режущих, измерительных инструментов). От 150 до 250 градусов с образованием структуры отпущенного мартенсита. Твердость при этом практически не меняется, зато исчезает калильная хрупкость.

Если вас интересует термообработка стали 50хга или любых других видов — обращайтесь к нашим специалистам. Мы подберем оптимальную технологию, которая будет соответствовать будущей сфере эксплуатации готовых изделий и отведенному бюджету. «ЛитПром» является литейным заводом полного цикла, это означает, что вы сможете заказать изготовление деталей «под ключ»: от составления проектной документации, до металлообработки и доставки готовой партии к терминалу транспортной компании в вашем городе.

Термообработка, хромирование, цинкование,заточка режущего инструмента, резьбонакатка

ООО «Завод «Омскгидропривод» предоставляет различные услуги металлообработки: цинкование, хромирование, термообработку, резьбонакатку. Мы также занимаемся заточкой режущего инструмента.

Термообработка

Для увеличения срока эксплуатации металлических изделий, повышения твердости или, наоборот, пластичности применяют метод термической обработки. Термообработка представляет собой тепловую обработку металла для улучшения свойств изделий. Суть термообработки состоит в нагревании до высоких температур и последующей выдержке или охлаждении изделия в жидкой среде. Мы предлагаем свои услуги по таким видам термообработки, как объемная закалка, поверхностная закалка ТВЧ (в том числе отжиг), а для снятия напряжений после навивки — низкотемпературный отпуск пружин.

Вид обработки	Назначение	Марки материалов	Габариты деталей	Масса, кг	Примечание
Термическая обработка:	Упрочнение:
-объемная закалка;	-объемное;	Стали 40,45 ГОСТ1050-88 40Х,45Х,65Г,35ХГСА ГОСТ 4543-71ШХ15 ГОСТ 801-	15-150мм	0,05-1,0кг
-поверхностная закалка ТВЧ;	-поверхностное;	40,45ГОСТ1050-88	Штоки d =20…70мм L=50…800мм
-отжиг	снижение твердости, улучшение обрабатываемости	Стали 40,45ГОСТ1050-88 40Х,45Х,65Г,35ХГСА ГОСТ 4543-71 ШХ15 ГОСТ 801-78			Изготовление индукторов под тип размера
-низкотемпературный отпуск пружин	снятие напряжений после навивки, повышение стойкости к релаксации	Стали пружинные	проволоки 0,8..3мм dпружины 5…40мм L=15…500мм
ХТО (химико-термическая обработка):
-цементация + закалка + отпуск	Науглероживание поверхности и повышение прочности поверхности и сердцевины	Сталь 15Х,20Х,18ХГТ, 25ХГТ ГОСТ 4543-74 Сталь 10, 20 ГОСТ 1050-88	15-150мм	0,05-1,0кг

Хромирование

Ещё одним способом, который защищает металлические изделия от коррозии, является хромирование, то есть покрытие металла слоем хрома. Хромирование применяется также для повышения твердости поверхностей изделий, увеличения износостойкости трущихся деталей и для декоративных целей. В связи с этим выделают два вида хромирования: декоративное и твердое. ООО «Завод «Омскгидропривод» осуществляет твердое хромирование металлических изделий, которое уменьшает трение, повышает твердость, износостойкость и антикоррозийные характеристики изделий из металла.

Вид обработки	Назначение	Марки материалов	Габариты деталей	Масса, кг	Примечание
ГХП (гальвано-химические покрытия)	Повышение коррозионной стойкости	Стали 40,45ГОСТ1050-88	-»-	-»-
Твердое хромовое покрытие	Повышение коррозионной стойкости, твердость покрытия 600…800HV	Толщина покрытия 15…33 мкм	Штоки d =20…70мм L=50…800мм	0,05…0,5кг
Цинкование	Повышение коррозионной стойкости	Стали 20,35 ГОСТ1050-88 Стали 40Х,35ХГСА ГОСТ4543-71 Толщина покрытия 6…9 мкм	5…150мм	0,05…0,5кг

Цинкование

Чтобы повысить срок эксплуатации металлических изделий, применяют также специальные покрытия, защищающие металл от коррозии. Одним из распространенных способов антикоррозийной защиты является цинкование, то есть покрытие металла слоем цинка. Цинкование бывает нескольких видов, различающихся между собой способом нанесения защитного покрытия: холодное, горячее, газопламенное, термодиффузное и гальваническое. Мы предлагаем услуги по цинкованию сталей покрытием толщиной от 6 до 9 мкм, которое обеспечит металлическим изделиям антикоррозийную защиту, а также придаст им декоративный вид.

Заточка режущего инструмента

Любой режущий инструмент по истечении определенного времени тупится, перестает резать, в результате качество обрабатываемой поверхности ухудшается. Поэтому режущим инструментам периодически необходима заточка. Заточка режущего инструмента позволяет восстановить режущие свойства инструмента путем шлифовки граней, удаления неровностей и зазубрин режущей кромки.

Резьбонакатка

Для получения резьбы на металлических заготовках существует два метода: резьбонарезка (с образованием стружки) и резьбонакатка (без образования стружки). Наш завод предоставляет свои услуги по накатке резьбы. Резьбонакатка представляет собой такую обработку металла, с помощью которой в результате пластической деформации на заготовке получается резьба. Резьба образуется за счет вдавливания резьбонакатного инструмента (плашек, роликов, зубчатых накатников) в заготовку и выдавливания части материала.

Вид обработки	Область применения	Марка материалов	Габариты деталей	Примечание
Резьбонакатка	Накатка резьбы	-»-	до М36мм	URW25х100, RWT-30 -40t

СТАЛЬ 45: характеристики, применение, свойства

Данный вид стали относится к классу конструкционных углеродистых. При изготовлении изделий обладает трудной свариваемостью. Требует дополнительного нагрева и термообработки. Процесс охлаждения происходит на свежем воздухе. Не обладает отпускной хрупкостью. Применяется при изготовлении валов цилиндры, зубчатые колеса, шестеренок, коленчатых и распределительных валов, цилиндров, кулачков. То есть, из данного сплава изготавливаются те детали, которые подвергаются поверхностной обработке. Они должны обладать повышенной прочностью.

Механические свойства стали 45
ГОСТ	Состояние поставки, режим термообработки	Сечение, мм	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %
1050-88	Сталь горячекатаная, кованая, калиброванная и серебрянка 2-й категории после нормализации	25	600	16	40
	Сталь калиброванная 5-й категории после нагартовки	Образцы	640	6	30
10702-78	Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой после отпуска или отжига		до 590		40
1577-93	Листы нормализованный и горячекатаные Полосы нормализованные или горячекатаные	80 6-25	590 600	18 16	40
16523-97	Лист горячекатаный   Лист холоднокатаный	до 2 2-3,9 до 2 2-3,9	550-690   550-690	14 15 15 16

 

Механические свойства поковок из стали 45
Термообработка	Сечение, мм	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)	НВ, не более
Нормализация	100-300 300-500 500-800	245	470	19 17 15	42 34 34	39 34 34	143-179
	до 100 100-300	275	530	20 17	40 38	44 34	156-197
Закалка. Отпуск	300-500	275	530	15	32	29	156-197
Нормализация Закалка. Отпуск	до 100 100-300 300-500	315	570	17 14 12	38 35 30	39 34 29	167-207
	до 100 100-300 до 100	345 345 395	590 590 620	18 17 17	45 40 45	59 54 59	174-217 174-217 187-229

 

Механические свойства стали 45 в зависимости от температуры отпуска
Температура отпуска, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)	HB
Закалка 850 °С, вода. Образцы диаметром 15 мм.
450 500 550 600	830 730 640 590	980 830 780 730	10 12 16 25	40 45 50 55	59 78 98 118
Закалка 840 °С, Диаметр заготовки 60 мм.
400 500 600	520-590 470-820 410-440	730-840 680-770 610-680	12-14 14-16 18-20	46-50 52-58 61-64	50-70 60-90 90-120	202-234 185-210 168-190

 

Механические свойства стали 45 при повышенных температурах
Температура испытаний, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)
Нормализация
200 300 400 500 600	340 255 225 175 78	690 710 560 370 215	20 22 21 23 33	36 44 65 67 90	64 66 55 39 59
Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм, кованый и нормализованный. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,009 1/с
700 800 900 1000 1100 1200	140 64 54 34 22 15	170 110 76 50 34 27	43 58 62 72 81 90	96 98 100 100 100 100

 

Механические свойства стали 45 в зависимости от сечения
Сечение, мм	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)
Закалка 850 °С, отпуск 550 °С. Образцы вырезались из центра заготовок.
15 30 75 100	640 540 440 440	780 730 690 690	16 15 14 13	50 45 40 40	98 78 59 49

 

Предел выносливости стали 45
σ-1, МПА	J-1, МПА	Состояние стали
245 421 231 331	157	σ0,2=310 МПа, σв =590 МПа σ0,2=680 МПа, σв =880 МПа σ0,2=270 МПа, σв =520 МПа σ0,2=480 МПа, σв =660 МПа

 

Ударная вязкость стали 45 KCU, (Дж/см2)
Т= +20 °С	Т= -20 °С	Т= -40 °С	Т= -60 °С	Состояние поставки
Пруток диаметром 25 мм
14-15 42-47 49-52 110-123	10-14 27-34 37-42 72-88	5-14 27-31 33-37 36-95	3-8 13 29 31-63	Горячекатаное состояние Отжиг Нормализация Закалка. Отпуск
Пруток диаметром 120 мм
42-47 47-52 76-80 112-164	24-26 32 45-55 81	15-33 17-33 49-56 80	12 9 47 70	Горячекатаное состояние Отжиг Нормализация Закалка. Отпуск

 

Прокаливаемость стали 45 (ГОСТ 4543-71)
Расстояние от торца, мм										Примечание
1,5	3	4,5	6	7,5	9	12	16,5	24	30	Закалка 860 °С
50,5-59	41,5-57	29-54	25-42,5	23-36,5	22-33	20-31	29	26	24	Твердость для полос прокаливаемости, HRC

 

Физические свойства стали 45
T (Град)	E 10— 5 (МПа)	a 10 6 (1/Град)	l (Вт/(м·град))	r (кг/м3)	C (Дж/(кг·град))	R 10 9 (Ом·м)
20	2			7826
100	2.01	11.9	48	7799	473
200	1.93	12.7	47	7769	494
300	1.9	13.4	44	7735	515
400	1.72	14.1	41	7698	536
500		14.6	39	7662	583
600		14.9	36	7625	578
700		15.2	31	7587	611
800			27	7595	720
900			26		708

быстрорежущая сталь | Инструментальная сталь

Инструментальная сталь D3 — это высокоуглеродистая, высокохромистая, закаленная в масле инструментальная сталь, которая характеризуется относительно высокой достижимой твердостью и многочисленными крупными карбидами из сплава с высоким содержанием хрома в микроструктуре. Эти карбиды обеспечивают хорошую износостойкость при скользящем контакте с другими металлами и абразивными материалами.

D3 демонстрирует превосходную стабильность при термообработке, почти такой же размер выдержки, как и закаленные на воздухе, высокоуглеродистые, высокохромистые штамповые стали, такие как D2.

ПРИМЕНЕНИЕ: Формовочные валки, волочильные матрицы, формовочная оснастка, инструменты для прессования порошка и матрицы для ламинирования.

Композиция

С	Мн	Si	Cr	В
2,15	0,40	0,40	12,25	0,25

Относительные свойства

Физические свойства

• Плотность: 0.284 фунт / дюйм ³ (7870 кг / м ³ )
• Удельный вес: 7,87
• Модуль упругости: 30 x 10 ⁶ фунтов на кв. Дюйм (207 ГПа)
• Удельное электрическое сопротивление: 54,8 мкОм-см при 70ºF (21ºC)
• Обрабатываемость: 45-50% углеродистой стали с 1%

Инструкции по термообработке

Закалка

Критическая температура:
Ac1: 782 ° C (1440 ° F)	Ac3: 832 ° C (1530 ° F)
Ar1: 766 ° C (1410 ° F)	Ar3: 743 ° C (1370 ° F)

Предварительный нагрев: Чтобы минимизировать деформацию и напряжения в больших или сложных инструментах, используйте двойной предварительный нагрев.Нагрейте со скоростью, не превышающей 400 ° F в час (222 ° C в час) до 1200–1250 ° F (649–677 ° C), уравняйте, затем нагрейте до 1400–1450 ° F (760–788 ° C). Для обычных инструментов используйте только первый температурный диапазон в качестве однократной предварительной обработки.

Аустенизация (сильный нагрев): Медленно нагрейте от предварительного нагрева до 927-954 ° C (1700-1750 ° F)

Закалка: Для масла закалите до черного цвета, примерно 482 ° C (900 ° F), затем охладите на неподвижном воздухе до 150–125 ° F (66–51 ° C).

Для сжатого газа в печи должно быть минимальное давление закалки 4 бара.Скорость закалки от приблизительно 400 ° F (222 ° C) в минуту до температуры ниже 1000 ° F (538 ° C) имеет решающее значение для получения желаемых свойств.

Закалка: Закалка сразу после закалки. Выдерживать при температуре 1 час на дюйм (25,4 мм) толщины, минимум 2 часа, затем охладить на воздухе до температуры окружающей среды.

Для максимальной износостойкости, отпускайте в диапазоне 300–350 ° F (149–177 ° C) для твердости 62–63 HRC. Для достижения оптимального баланса между износостойкостью и ударной вязкостью закаляйте при 450-500 ° F (232-260 ° C).Это даст 58-60 HRC.

Для минимизации внутренних напряжений в поперечных сечениях более 6 дюймов (152,4 мм) и для повышения стабильности инструментов, которые будут подвергаться электроэрозионной обработке после термообработки, настоятельно рекомендуется время выдержки от 4 до 6 часов при температуре отпуска.

Отжиг

Отжиг следует проводить после горячей обработки и перед повторной закалкой.

Нагрейте со скоростью, не превышающей 400 ° F в час (222 ° C в час) до 1600-1650 ° F (871-899 ° C), и выдерживайте при температуре 1 час на дюйм (25.4мм) максимальной толщины; Минимум 2 часа. Затем медленно охладите в печи со скоростью, не превышающей 50 ° F в час (28 ° C в час) до 1000 ° F (538 ° C). Продолжайте охлаждение до температуры окружающей среды в печи или на воздухе. Результирующая твердость должна быть максимум 255 HBW.

Криогенная обработка: Холодильные обработки обычно должны проводиться после первого отпуска, а за ним должна следовать вторая стадия

Вся инструментальная сталь продается как отожженная, за исключением P20 и 4140HT, которые подвергаются термообработке до HRC 28/32.

CPM Rex 45 | PM30 Steel Equivlent

Griggs Steel Company — поставщик высококачественной стали, поступающей с лучших сталелитейных заводов мира.Мы не только можем производить лист из быстрорежущей стали любых размеров, но также можем предоставить прокатный сертификат качества при каждом заказе. В наш обширный перечень быстрорежущих сталей входит сталь PM30.

Что такое CPM Rex 45

^® Steel?

CPM Rex 45 ^® — это торговая марка PM30, сверхскоростной стали с 8% кобальта. В ее основе тот же химический состав, что и быстрорежущая сталь М3-2 с добавлением кобальта. Высокая концентрация кобальта придает превосходную твердость даже при использовании при высоких температурах.Сталь CPM Rex 45 ^® прочнее, чем все другие сверхскоростные стали, и имеет более длительный срок службы режущего инструмента, чем стали серии М. Он используется для режущих инструментов, где требуется высокая жаропрочность.

Чем сталь PM30 отличается от других быстрорежущих сталей?

Эта сталь для быстрорежущей порошковой металлургии, легированная кобальтом, имеет химический состав: 1,25% углерода, 4,2% хрома, 6,4% вольфрама, 5% молибдена, 3,1% ванадия и 8,5% кобальта. Порошковая металлургия приводит к получению высокопрочного покрытия, которое остается стабильным при высокой термообработке, обеспечивая при этом отличную стойкость к истиранию и износу, а также превосходную шлифуемость и обрабатываемость.Он также обладает высокой прочностью на сжатие при высокой твердости, хорошей ударной вязкостью и хорошей стойкостью к отпуску.

Как используется сталь PM30? Сталь

PM30 — отличный материал для обработки никелевых и титановых сплавов, высокопроизводительных режущих инструментов и инструментов для холодной обработки, таких как:

• Протяжки
• Сверла
• Концевые фрезы
• Фрезы
• Формовщики
• Метчики
• Фрезы
• Фрезеры
• Формовочные инструменты
• Зуборезные инструменты

Детали, изготовленные из стали PM30 или CPM Rex 45 ^® , иногда подвергаются поверхностной обработке, которая придает стали дополнительные свойства.Наиболее распространенными методами лечения являются азотирование, CVD и PVD. Азотирование увеличивает усталостную прочность и устойчивость к истиранию и коррозии за счет диффузии азота и углерода по поверхности металла. Химическое осаждение из паровой фазы или CVD повышает износостойкость. Физическое осаждение из паровой фазы или PVD выполняется в вакуумной камере с использованием активного газа, такого как азот, кислород или метан, для обеспечения долговечности, устойчивости к коррозии и царапинам.

Griggs Steel Цветовой код: Коричневый

Физические свойства

Плотность

0.287 фунтов / дюйм ³ (8256 кг / м ³ )

Модуль упругости

34 x 10 ⁶ psi (240 ГПа)

Сравнение свойств быстрорежущей стали

CPM REX 45

^® Быстрорежущая сталь Химический составденден

						Максимум	Типичный
Углерод	Хром	Углерод	Хром	Кобальт	Отожженный	Закаленный
C	Cr	W	Mo	V	Co	Hb	HrC
1.25	4,2	6,4	5	3,1	8,5	260	65

CPM REX 45

^® Термообработка быстрорежущей стали/ 1625

Отжиг	Предварительный нагрев	Aus	Закалка	Отпуск
Температура	Температура	Температура	Средняя	Температура
° F	° F	° F	1516 ° F
1500/1550	2125/2175	Соль / масло / атм.	1040

CPM REX 45

^® Термическая обработка быстрорежущей стали840-930 ° F (450-500 ° C) и 1560-1650 ° F (850-900 ° C).
Быстрый нагрев от предварительного нагрева, обычно путем передачи во вторую печь.

1920–2160 ° F (1050–1180 ° C) в зависимости от желаемой конечной твердости.

Инструмент следует защитить от обезуглероживания и окисления во время закалки.

Вакуумная печь с высокоскоростным газом при достаточном избыточном давлении (2–5 бар).

Ванна для закалки или псевдоожиженный слой прибл. 1004 ° F (540 ° C).

Закалку следует продолжать до тех пор, пока температура инструмента не достигнет прибл.120 ° F (50 ° C). После этого инструмент следует немедленно закалить.

Для получения высокой ударной вязкости скорость охлаждения сердечника должна быть не менее 20 ° F / сек. (10 ° C / сек.). Это справедливо для охлаждения от температуры аустенизации до прибл. 1004 ° F (540 ° C). После выравнивания температуры между поверхностью и сердечником скорость охлаждения ок. 10 ° F / сек. (5 ° C / сек.). Вышеупомянутый цикл охлаждения приводит к меньшим искажениям и остаточным напряжениям.

Закалка сразу после закалки.

Для холодных работ отпуск всегда следует проводить при 1040 ° F (560 ° C) независимо от температуры аустенизации. Закалять трижды в течение часа при полной температуре. Инструмент следует охладить до комнатной температуры между температурами. После этого цикла отпуска содержание остаточного аустенита будет менее 1%.

После горячей обработки необходимо провести отжиг перед повторной закалкой.

Нагревают со скоростью, не превышающей 400 ° F в час (222 ° C в час) до 1600 ° F (871 ° C), и выдерживают при температуре 1 час на дюйм (25.4 мм), минимум 2 часа. Затем медленно охладите в печи со скоростью, не превышающей 30 ° F в час (17 ° C в час) до 1000 ° F (538 ° C). Продолжайте охлаждение до температуры окружающей среды в печи или на воздухе.

(PDF) Влияние термической обработки на твердость и микроструктуру AISI 1045

Влияние термической обработки на твердость и микроструктуру AISI 1045

Ахьяр Ибрагим1 и Саюти, M2

1 Кафедра машиностроения, Государственная политехника Лхоксеумэче ,

Индонезия 24301

2 Кафедра промышленной инженерии, Инженерный факультет, Университет Маликуссале, Ачех,

Индонезия 24351

1 Электронная почта: akhyaris @ yahoo.com

2E-mail: [email protected]

Ключевые слова: AISI 1045, закалка, отпуск, твердость, трещина.

Аннотация. SAE / AISI 1045, тип среднеуглеродистой стали, чаще всего используется в различных конструкциях и элементах машин

. Иногда он выходил из строя во время эксплуатации, который предполагал

из-за растрескивания материала в результате процессов литья, производства или термообработки.

Настоящее исследование было проведено с целью выяснить влияние закалки и процессов отпуска

на твердость, микроструктуру и растрескивание.Целями настоящего исследования являются получение эффекта

скорости охлаждения в сторону твердости и растрескивания и определение подходящей охлаждающей среды для получения микроструктуры мартенсита

без растрескивания жаропрочных продуктов. Результаты показали, что химический состав

по результатам спектрометрического теста подтвердил, что образцы были классифицированы как

AISI 1045 или JIS S45C. Свойства значений твердости увеличиваются с повышением температуры, за исключением

при 1000 oC.Образцы с твердостью выше, чем у стандарта ASME II, не могли использоваться из-за их хрупкости.

Введение

Чистое железо не используется непосредственно в качестве конструкционного материала, потому что оно пластичное и непрочное, а

не имеет значительной реакции на термическую обработку. Комбинация железа, углерода и других химических элементов

дает сталь более высокого качества по твердости, прочности и пластичности.Углерод в составе стали

влияет на механические свойства стали. Точно так же термообработка в основном основана на контроле распределения углерода

. Легирование является основой проводимой термической обработки стали. Железо — это основной элемент в составе стали, а углерод играет важную роль в качестве упрочняющего агента.

Содержание углерода около 0,80 — 0,90% значительно увеличивает прочность и твердость стали

.Содержание углерода до 4,5% может быть обнаружено в простых углеродистых сталях, но прочность и пластичность

снижаются, что характерно для строительной конструкционной стали [1]. Среднеуглеродистая сталь

AISI / SAE 1045 обычно используется в качестве вала, болта, коленчатого вала, шатуна, гидравлической трубки, пальца, ролика, шпинделя

и т. Д., Для которых требуется более высокая или, по крайней мере, эквивалентная прочность по сравнению с XCQ. В настоящее время

AISI 1045 широко используется в обрабатываемых изделиях, обработанных инъекцией кальция.Обладая способностью

выдерживать термическую обработку, среднеуглеродистая сталь может быть отожжена при 800–850 ° C и охлаждена при комнатной температуре

; закаливается при 820–860 ° C, затем закаливается в масле или воде; и если процесс

продолжается до отпуска, температура должна быть установлена ​​на уровне 400oC — 680oC, затем охлаждение. Однако процесс отпуска

при температуре 150–200 ° C снижает остаточное напряжение, что сводит к минимуму влияние

на твердость.Для достижения наилучшего результата обезуглероживание с поверхности образца требует очистки

.

Влияние никель-фосфорных отложений на коррозионно-усталостные свойства стали AISI 1045

после закалки и отпуска показано в [2]. Согласно отчету об исследовании, существует

несущественных различий в усталостной долговечности между образцами с покрытием и без покрытия. Дальнейшие исследования

осаждения слоев с использованием последующей термообработки [3] показали снижение усталостного поведения

того же материала.Исследование, проведенное в [4], показало, что микроструктура стали AISI

4140, содержащей более высокий углерод по сравнению со сталью AISI 1045, изменилась в результате отпуска

. Изменение также существенно повлияло на механические свойства.

Все права защищены. Никакая часть содержания этого документа не может быть воспроизведена или передана в любой форме и любыми средствами без письменного разрешения Trans

Tech Publications, www.ttp.net. (ID: 202.67.44.26-21 / 05 / 15,12: 16: 04)

Закалка и отпуск стали

Целью закалки и отпуска является получение твердой и износостойкой поверхности или повышение прочности детали.

Введение

Термическая обработка, описанная в главе о процессах отжига, в основном связана с улучшением производственных свойств, таких как формуемость, обрабатываемость и т. Д. Однако во многих случаях требуется высокая степень твердости или прочности.

Это можно увидеть, например, в пилке для обработки заготовок. Чтобы файл удалял материал с заготовки и не затуплялся, он должен быть соответственно износостойким и, следовательно, очень твердым. Другой пример, где требуется высокая твердость, — шестерни. Они должны быть особенно износостойкими и, следовательно, твердыми в точках контакта.

Применение, в котором не обязательно очень высокая твердость, но требуется высокая прочность и в то же время хорошие значения ударной вязкости, показано на примере коленчатого вала.Из-за большой силы двигателя он подвержен высоким нагрузкам и поэтому должен быть очень прочным.

Этапы процесса

Чтобы повлиять на твердость и прочность стали, была разработана специальная термическая обработка, называемая закалкой и отпуском . Закалку и отпуск можно разделить на три основных этапа:

• аустенизация → нагрев выше линии GSK в область аустенита
• закалка → быстрое охлаждение ниже \ (\ gamma \) — \ (\ alpha \) — превращение
• отпуск → повторный нагрев до умеренных температур с медленным охлаждением

Рисунок: Блок-схема закалки и отпуска

В зависимости от того, должна ли быть достигнута высокая твердость («упрочнение») или прочность / ударная вязкость («упрочнение»), последний процесс, так называемый закалка, проводится при разных температурах.Когда сталь должна стать очень твердой, ее отпускают только при относительно низких температурах в диапазоне от 200 ° C до 400 ° C, тогда как она становится более жесткой и выдерживает высокие нагрузки при более высоких температурах (в диапазоне от 550 ° C до 700 ° C). ° С).

Рисунок: Температурная кривая во время закалки и отпуска

В отличие от процессов отжига (таких как нормализация, мягкий отжиг, крупнозернистый отжиг, рекристаллизационный отжиг и отжиг для снятия напряжений), закалка и отпуск не всегда охлаждаются медленно, но относительно быстро (закалка ), так что происходят желаемые микроструктурные изменения.

В то время как движущей силой для соответствующего изменения микроструктуры в процессе отжига всегда является достижение состояния с более низкой энергией (термодинамическое равновесие), закалка приводит к состоянию термодинамического дисбаланса микроструктуры. Быстрое охлаждение препятствует установлению термодинамического равновесия. Из-за этих фундаментальных различий термическая обработка , закалка и отпуск обычно указываются отдельно от процессов отжига.

В то время как в процессе отжига движущей силой изменения микроструктуры является стремление к более энергетически выгодному состоянию, термодинамический дисбаланс создается именно во время закалки!

Аустенизация

На первом этапе процесса сталь нагревается выше линии GSK.Это полностью преобразует объемноцентрированную кубическую решетчатую структуру феррита в гранецентрированный аустенит. Поэтому этот процесс также называют аустенизацией .

Во время аустенитизации цементит перлита распадается на его компоненты, и выделившийся углерод становится растворимым в решетке аустенита. Чтобы перлит разрушался не только по краю, но и внутри материала, заготовку необходимо выдерживать при определенной температуре в течение более длительного периода времени, в зависимости от ее толщины.

Аустенизация — это нагрев стали выше линии превращения, так что углерод в гранецентрированном кубическом аустените может полностью раствориться!

Как объясняется в статье о фазовой диаграмме железо-углерод, каждый атом углерода в решетке аустенита занимает пространство внутри гранецентрированных кубических элементарных ячеек. Если бы сталь снова медленно охлаждалась в этом состоянии, решетка аустенита снова трансформировалась бы в структуру феррита, которая почти не растворяется для углерода.Из-за относительно медленного охлаждения атомы углерода имели бы достаточно времени, чтобы диффундировать из преобразующейся решетки аустенита и снова образовать промежуточное соединение карбида железа , цементит (\ (Fe_3C \)).

Таким образом, медленное охлаждение из аустенитного состояния восстановит только исходное состояние микроструктуры. Поэтому желаемого структурного изменения не произойдет. Вместо этого его нужно относительно быстро охладить. Это представляет собой следующий этап процесса, который будет объяснен в следующем разделе.

Закалка

Если аустенитизированная сталь охлаждается не медленно, а быстро, растворенный углерод больше не имеет достаточно времени, чтобы диффундировать из решетки аустенита. Такое быстрое охлаждение также называется закалкой .

Закалка — это быстрое охлаждение материала из нагретого состояния!

Во время закалки углерод остается принудительно растворенным в формирующейся решетке феррита, несмотря на трансформацию решетки. Объемноцентрированные кубические элементарные ячейки ферритной структуры расширяются в тетрагональном направлении за счет принудительно растворенных в них атомов углерода.Тетрагонально расширенная структура решетки представляет собой новый тип микроструктуры, называемый мартенситом . Под микроскопом мартенсит можно увидеть как игольчатую или пластинчатую структуру ( пластин мартенсита, ).

Атомы углерода остаются растворенными в микроструктуре в результате закалки и искажают структуру решетки (мартенситная микроструктура)!

Рисунок: Изменение микроструктуры во время закалки

Формирование микроструктуры мартенсита больше не может быть объяснено фазовой диаграммой железо-углерод, поскольку фазовые диаграммы применимы только к относительно медленным скоростям охлаждения, при которых всегда может происходить термодинамическое равновесие в микроструктуре.Однако установлению состояния равновесия препятствует гашение!

На микрофотографиях ниже показана микроструктура закаленных сталей. Видна игольчатая структура мартенсита. Сталь C45 была закалена в воде после одного часа аустенизации при 820 ° C.

Рисунок: Микрофотография закаленной стали (C45)

На микрофотографии ниже также показана мартенситная микроструктура стали 25CrMo4.

Рисунок: Микрофотография 25CrMo4

В принципе, сталь содержит значительно меньше атомов углерода, чем элементарные ячейки.Это означает, что не каждая элементарная ячейка подвергается тетрагональному расширению. Это приводит к сильному искажению решетки при закалке. В отличие от ферритно-перлитной микроструктуры, искаженная микроструктура мартенсита очень жесткая. Однако в то же время мартенситное искажение решетки приводит к чрезвычайно сильному препятствованию движению дислокаций. Это значительно снижает деформируемость (пластичность) стали при одновременном повышении ее прочности.

Однако огромная хрупкость мартенситной структуры противоречит высокой твердости или эффекту увеличения прочности после закалки.Чистый мартенсит не имеет плоскостей скольжения и поэтому не может пластически деформироваться. Дополнительный цементит по границам зерен, особенно в случае заэвтектоидных сталей, вызывает значительное охрупчивание. По этой причине стали с перлитовым покрытием часто предварительно подвергают мягкому отжигу. После закалки сталь практически непригодна для использования. Он практически не допускал деформации под нагрузкой и сразу ломался. Даже удар о твердый бетонный пол может привести к немедленному разрушению закаленной стали. Поэтому состояние стали после закалки также обозначается как стекло-твердость .

Мартенситная микроструктура, образованная после закалки, отличается очень высокой твердостью, но слишком хрупкой для большинства применений!

Чтобы придать закаленной стали вязкость, необходимую для использования, микроструктура должна быть после этого снова обработана. Это осуществляется последующим отпуском .

Закалка

Для того, чтобы вернуть стали после закалки некоторую вязкость, ее снова нагревают. Однако температура остается ниже линии GSK, т.е.е. он больше не нагревается за линию превращения в аустенитную область! Этот повторный нагрев при относительно умеренных температурах также известен как отпуск .

Закалка — это повторный нагрев закаленной стали для уменьшения хрупкости и повышения вязкости!

Из-за повышенных температур во время отпуска, принудительно растворенные атомы углерода в тетрагональном мартенсите могут снова частично диффундировать. Соответственно, с уменьшением тетрагонального мартенсита искажение решетки частично уменьшается.Это немного снижает твердость и прочность, но прочность стали значительно увеличивается!

Даже если значения твердости и прочности снизились более или менее после отпуска, они все равно значительно выше по сравнению с исходной микроструктурой до закалки (микроструктура перлита). После отпуска сталь обычно медленно охлаждают на воздухе.

На микрофотографии ниже показана сталь C45 после отпуска в течение одного часа при 450 ° C и последующего охлаждения на воздухе. Игольчатая мартенситная структура уже не так впечатляет по сравнению с состоянием непосредственно после закалки (см. Микрофотографию закаленной стали C45 выше).

Рисунок: Микрофотография закаленной стали (C45)

Обратите внимание на то, что микроструктура мартенсита после закалки в конечном итоге представляет собой состояние дисбаланса, поскольку структура не может регулировать термодинамическое равновесие из-за быстрого охлаждения. Однако последующий нагрев может дать микроструктуре время для развития до термодинамического равновесия. Это идет рука об руку с диффузией углерода из мартенситной решетки.

В зависимости от температуры и времени отпуска можно специально контролировать такие значения свойств, как твердость, прочность и ударная вязкость.Необходимые температуры для определенных значений свойств можно найти на соответствующих диаграммах отпуска . В принципе, чем выше температура отпуска и чем больше время отпуска, тем больше увеличивается ударная вязкость. Однако значения твердости снова соответственно уменьшаются. Это в основном приводит к двум различным возможностям управления процессом, в зависимости от свойств материала, которые должны быть достигнуты.

Рисунок: Диаграмма отпуска C45

Если сталь должна быть очень твердой и износостойкой, необходима высокая степень твердости.Соответственно, сталь закаляется при относительно низких температурах. Этот процесс называется закалкой . Сталь называется закаленной сталью .

Если, с другой стороны, основное внимание уделяется достижению высокой прочности при высокой ударной вязкости, температуры отпуска выбираются соответственно более высокими. Этот процесс тогда просто называется закалка и отпуск («упрочнение»).

При отпуске при низких температурах сталь сохраняет относительно высокую твердость, и сталь называется закаленной сталью (износостойкой сталью)! Отпуск при относительно высоких температурах приводит к увеличению прочности при еще большей прочности!

Диаграмма напряжение-деформация

Как видно из диаграммы «напряжение-деформация» ниже, закаленная сталь имеет более высокий показатель прочности, чем закаленная и отпущенная сталь («упрочненная» сталь).Однако более высокая прочность не имеет практического значения, так как закаленная сталь ломается даже при небольших деформациях. Поэтому, когда говорят о высокой прочности закаленной и отпущенной стали, это всегда связано с исходной микроструктурой перед закалкой. Закаленная и отпущенная сталь отличается прежде всего своей высокой ударной вязкостью и, соответственно, повышенной прочностью (исходя из исходной перлитной микроструктуры)!

Рисунок: Диаграмма «напряжение-деформация» закаленной, отпущенной и нормализованной стали C45

На диаграмме «напряжение-деформация», приведенной выше, показано различное поведение стали C45 при испытании на растяжение после того, как она была подвергнута закалке или закалке и отпуску.Кривые следует интерпретировать в сравнении с начальными условиями для нормализованной стали. По сравнению с нормализованной сталью закаленная сталь имеет высокую твердость, но низкую вязкость или относительное удлинение при разрыве. С другой стороны, закаленная и отпущенная сталь демонстрирует повышенную вязкость (по сравнению с закаленной сталью) и повышенную прочность (по сравнению с нормализованной сталью).

Площадь под кривой как показатель способности поглощать энергию показывает, что закаленная и отпущенная сталь может поглощать значительно больше энергии до разрушения, чем закаленная сталь!

Площадь под кривой зависимости напряжения от деформации является мерой поглощения энергии материалом!

Влияние легирующих элементов на образование мартенсита

В основном, вышеупомянутые этапы процесса приводят к следующей необходимости для прокаливаемости стали:

• Растворимость углерода в \ (\ gamma \) — решетке
• Нерастворимость углерода в \ (\ alpha \) — решетке
• \ (\ gamma \) — \ (\ alpha \) — превращение
• достаточное количество углерода (> ~ 0.3%)

Для некоторых сталей превращению \ (\ gamma \) — \ (\ alpha \) — препятствуют специальные легирующие элементы, такие как хром и никель (например, для нержавеющих хромоникелевых сталей). В зависимости от легирующего элемента сталь либо остается в аустенитном состоянии до комнатной температуры (аустенитные стали , ), либо аустенитная фаза полностью подавляется, и сталь находится в ферритном состоянии во всем диапазоне температур (ферритные стали , ). . Поэтому такие ферритные или аустенитные стали не подходят для закалки и отпуска, поскольку необходимое \ (\ gamma \) — \ (\ alpha \) — превращение для принудительного растворения углерода отсутствует, и, следовательно, не может происходить образование мартенсита.

Помимо превращения \ (\ gamma \) — \ (\ alpha \) — сталь требует достаточного количества углерода. Слишком низкое содержание углерода не приведет к сколько-нибудь значительному образованию мартенсита. Хотя может наблюдаться небольшое увеличение твердости или прочности, это не оправдывает относительно высокие затраты на обработку. Ориентировочно, закалка и отпуск могут выполняться экономически и технически только при содержании углерода прибл. 0,3%.

Только стали с содержанием углерода ок.0,3% и более подходят для закалки и отпуска с экономической точки зрения!

Решающим критерием образования мартенсита является препятствие диффузии углерода во время \ (\ gamma \) — \ (\ alpha \) — превращения. Это достигается за счет высоких скоростей охлаждения. Если охлаждающий эффект слишком низкий, мартенсит не образуется в достаточной степени. Некоторые атомы углерода все еще могут диффундировать и образовывать цементит. Между мелкополосчатой ​​структурой перлита (медленное охлаждение) и структурой мартенсита (быстрое охлаждение) образуется промежуточная микроструктура.Такая промежуточная микроструктура также называется бейнитом . В общем, для упрочнения необходимо стремиться к полностью мартенситной микроструктуре.

Рисунок: Микрофотография цементированной стали C15 (верхний бейнит)

Бейнит — это промежуточная микроструктура, которая возникает при недостаточно высоких скоростях закалки и чьи свойства находятся между свойствами перлита и мартенсита!

В принципе, охлаждающий эффект во время закалки на поверхности заготовки больше, чем внутри.В результате критическая скорость охлаждения, необходимая внутри детали, больше не может быть достигнута для образования мартенсита. Это только укрепит поверхность заготовки. Это особенно характерно для нелегированных сталей с относительно большим поперечным сечением. Такие стали, которые не могут быть закалены по всему поперечному сечению, также называются сталью с поверхностной закалкой .

Даже более высокие скорости охлаждения для достижения полного отверждения в какой-то момент достигнут своих пределов. Экстремальные скорости охлаждения могут вызвать высокие термические напряжения в заготовке, что может привести к так называемой закалочной деформации или даже вызвать трещины в заготовке.

Чтобы достичь полного упрочнения по всему поперечному сечению стали, диффузия углерода должна быть в конечном итоге специально затруднена, поскольку образование мартенсита происходит из-за предотвращения диффузии углерода во время преобразования решетки. Этого можно добиться с помощью легирующих элементов. В принципе, неважно, какие легирующие элементы используются, поскольку все легирующие элементы в той или иной степени препятствуют диффузии углерода. В конце концов, легирующие элементы действуют как блокираторы для атомов углерода, которые должны «мигрировать» во время диффузии.

В результате высоколегированные стали обычно твердеют по всему поперечному сечению по сравнению с нелегированными сталями. Концентрация легирующих элементов также влияет на выбор закалочной среды, как более подробно объясняется в следующем разделе.

Влияние легирующих элементов на выбор закалочной среды

Как уже объяснялось, легирующие элементы препятствуют диффузии углерода и, таким образом, предотвращают образование перлита и, соответственно, способствуют образованию мартенсита.Таким образом, требуется более низкая критическая скорость охлаждения во время закалки. В принципе, охлаждающий эффект должен быть настолько сильным, насколько это необходимо для образования мартенсита; в то же время, однако, он должен быть как можно ниже, чтобы свести к минимуму риск деформации при закалке или растрескивания.

В этом отношении высоколегированные стали не требуют такой закалки, как низколегированные или нелегированные стали. На охлаждающий эффект может влиять выбор охлаждающей среды.В то время как нелегированные стали обычно необходимо закаливать в воде, для низколегированных сталей достаточно более мягкой закалочной среды, такой как масло. Однако для высоколегированных сталей закалки на воздухе может быть достаточно для образования мартенсита! Соответственно, стали также называются сталями , закаливаемыми водой, , сталями , закаливающимися в масле, или сталями, закаленными на воздухе, .

Хотя содержание углерода определяет последующую твердость или прочность стали, добавленные легирующие элементы в первую очередь снижают критическую скорость охлаждения!

закаленных и упрочняемых металлов, пригодных для изготовления брони

закаленных и упрочняемых металлов, пригодных для изготовления брони [Вернуться к Основная страница брони]

Закаленные и упрочняемые металлы, подходящие для изготовления брони

Последнее изменение: окт.22 февраля 2020 г.

Общие примечания

Примечания относительно пластичности, необходимой для брони

Одно практическое правило, которое я разработал, заключается в том, насколько пластичной должна быть сталь, используемая для полноконтактной бронированной спортивной брони. По моему мнению, абсолютное минимальное удлинение при разрыве, измеренное лабораторией для материала при термообработке, которую вы используете, должно составлять 10%. Основываясь на результатах, полученных с нержавеющей сталью 4130 и 17-7ph, я бы рекомендовал 11.5% на тело и 13% на шлемы.

Краткий справочник по пределу текучести и пластичности:

Мягкая сталь 29ksi /39% EBB
Нержавеющая сталь 304 42ksi /55% EBB
1050 Углеродистая сталь / C50 / ST50 при Rc39 ~ 150ksi / ??% EBB
4130 / (EN) 25CrMo4 при Rc48 208ksi / 11,5% EBB
65G / ГОСТ 65 (Россия / Украина) ~ 155ksi / ??% EBB
30HGSA / 30KhGSA (Россия / Украина) 192ksi / ??% EBB
410 Нержавеющая сталь при Rc45 156ksi /12% EBB
17-7ph Нержавеющая сталь (США) 150ksi / ??% EBB
Full Hard 301 Нержавеющая сталь 140ksi /9% минимум EBB
17-4ph Нержавеющая сталь (США) 150ksi /11% EBB
Титан — Grade 5 / 6Al-4V (USA) 128ksi /14% EBB (227ksi с поправкой на плотность)
Титан — Grade 2 / «Pure титан »(США) 49ksi /28% EBB (85ksi с поправкой на плотность)
Титан — ОТ-4 (Россия / Украина ne) 99ksi /18% EBB (171ksi с поправкой на плотность)

EBB = Относительное удлинение до разрыва
~ = Я предполагаю предел текучести на основе наиболее похожего материала, который я могу найти лист данных для.

Типы броневого металла, обычно доступные в США
Низкоуглеродистая сталь
Нержавеющая сталь 304
Углеродистая сталь 1050 (закаливаемая)
4130 (Легированная / закаливаемая)
Нержавеющая сталь 410 (закаливаемая)
Нержавеющая сталь 17-7ph ( Закаливаемая)
Full Hard Нержавеющая сталь 301 (предварительно закаленная)
Нержавеющая сталь 17-4ph (закаливаемая)
Титан — Grade 5 / 6Al-4V
Титан — Grade 2 / «Чистый титан»

Типы броневых металлов Обычно Доступно в Украине / России
Низкоуглеродистая сталь
420 Нержавеющая сталь (закаливаемая)
ST50 (0.50% углеродистая сталь / закаливаемая)
65G (0,65% углеродистая сталь / закаливаемая)
30HGSA (легированная сталь / закаливаемая)

Типы броневого металла, обычно доступные в Индии
Мягкая сталь
Нержавеющая сталь 304
4 Нержавеющая сталь 420 (Закаливаемая)
Предварительно закаленная нержавеющая сталь 202
EN9 (0,50% углеродистой стали / закаливаемая)

Базовые базовые металлы

Мягкая сталь / 1008
Относительно говоря, ее очень легко формовать в холодном состоянии, но очень плохая коррозионная стойкость и очень низкий предел текучести.Предел текучести 2% составляет 29 фунтов на квадратный дюйм с удлинением до разрыва 39%.

Нержавеющая сталь 304 / (EN) X2CrNiN18-7
Обладает высокой степенью коррозионной стойкости и примерно на 1/3 более высоким пределом текучести, чем низкоуглеродистая сталь. Сопротивление вмятинам обычно считается таким же, как у мягкой стали, в 1,33 раза превышающей ее толщину, или около двух толщин листового металла.
Предел текучести 2% составляет 42 фунта на квадратный дюйм с удлинением до разрыва. 55%.

Закаливаемая сталь

Углеродистая сталь 1050 / C50 / ST50
В отожженном состоянии она может иметь форму, напоминающую низкоуглеродистую сталь.Его подвергают термообработке путем нагревания до 1652F / 900C и закалки в воде или масле, а затем отпуска в течение 1 часа. После закалки в воде и отпуска до 752F / 400C полученная твердость составляет Rc37. Его сопротивление вмятинам похоже на сопротивление нержавеющей стали 304, примерно в 2,5 раза превышающей ее толщину.

Углеродистая сталь EN9 / 1055
EN9 — это прямая углеродистая сталь, которая широко доступна в Индии. В отожженном состоянии он может иметь форму, напоминающую низкоуглеродистую сталь. Его подвергают термообработке путем нагревания до 1652F / 900C и закалки в воде или масле, а затем отпуска в течение 1 часа.После закалки в воде и отпуска до 842F / 450C результирующая твердость составляет Rc38. Его сопротивление вмятинам похоже на сопротивление нержавеющей стали 304, примерно в 2,5 раза превышающей ее толщину.
Я НЕ рекомендую упрочнять 10XX после Rc40.

4130 / (EN) 25CrMo4
На мой взгляд, 4130 выглядит лучшим материалом для брони SCA, BotN и ACL во всех областях, кроме устойчивости к ржавчине. Процесс термообработки для углеродистой стали 4130 гораздо более щадящий, чем для углеродистой стали 1050. Предел текучести и пластичность лучше при более высокой твердости, чем у 1050.
В США 4130 в настоящее время легче купить в небольших количествах, чем 1050. Сварочный присадочный пруток доступен для 4130, но не для 1050.
Жесткость после закалки в воде для 4130 составляет Rc52, для 1050 — Rc62. Результатом этого является то, что случайное падение или удар по пластине 4130, которая не подвергалась закалке, с гораздо меньшей вероятностью приведет к ее растрескиванию. Температуры отпуска, подходящие для брони, намного ниже, чем для углеродистой стали 1050. Результатом этого является то, что кухонную духовку с хорошим регулятором температуры можно использовать для темперирования пластин 4130.
Для затвердевания 4130 нагрейте его до 1650–1700 ° F в зависимости от того, сколько времени потребуется, чтобы поместить его в резервуар для закалки после того, как вы откроете дверцу печи и закалите его в воде. При закалке при 400F в течение 30 минут он, кажется, устойчив к вмятинам, как и нержавеющая сталь 304, в 2,8–3 раза превышающая ее толщину. В технических паспортах нержавеющей стали 4130 указан 2% -ный предел текучести при этом состоянии как 220 кси с удлинением до разрыва 10%. При отпуске до 500 ° F в течение 30 минут предел текучести 2% при таком отпуске составляет 208 фунтов на квадратный дюйм, с удлинением до разрыва 11.5%. При отпуске до 600 ° F в течение 30 минут предел текучести 2% при таком отпуске составляет 195 фунтов / кв. Дюйм с удлинением до разрыва 13%.
Для брони ACL, кроме шлемов, я рекомендую тип 500F / Rc48. Для шлемов я рекомендую характер 600F / Rc45. Если вы используете духовку для темперирования, температура которой достигает только 550F, этого должно быть хорошо.

65Г / ГОСТ 65 (Россия / Украина)
Я получил изрядное количество незакаленной российской стали 65Г (1065) толщиной 0,8 мм. Глядя на 0.65% углерода, содержащего масло, а не воду, вероятно, будет лучшим выбором для закалочной среды, однако не из других сталей, с которыми я обычно работаю, используя закалку в масле. Я предпочитаю использовать воду для закалки, потому что это то, что у меня было под рукой. Критическая температура закалки для такой прямой углеродистой стали должна составлять около 800 ° C. Чтобы быть уверенным, что тонкие детали достигли полной твердости, я установил в печи температуру 900 ° C, чтобы учесть охлаждение деталей между моментом открытия дверцы печи и погружением деталей в охлаждающую воду.
После закалки деталей в воде твердость измеряется в диапазоне Rc57-58. Отпуск в течение 30 минут при 350 ° C привел к твердости Rc49, при 400 ° C — твердости Rc43, а при 450 ° C — твердости Rc37. При фиксации основы в большом количестве пластин бригантина я заметил, что 65G при твердости Rc43 гораздо более хрупкие, чем 1050 при той же твердости. Если закаленные пластины требовали значительного изменения формы, растрескивание слабых мест является серьезной проблемой. Даже при твердости Rc37 65G было намного более хрупким, чем 1050 при Rc43, и значительно более хрупким, чем 4130 при твердости Rc48.
Я рекомендую использовать отпуск при 450 ° C в течение 1 часа для получения твердости Rc37 для стали 65G. Я бы не рекомендовал закалку 65G пройти твердость Rc37.

30ХГСА / 30ХГСА (Россия / Украина)
Этот сплав аналогичен сплаву 4130 за исключением того, что он не содержит молибдена. Большая часть приведенной ниже информации основана на переводе исследовательской работы по этой легированной стали под названием «Влияние отпуска на вязкость разрушения стали 30ХГСА», выполненную Т. Головинская и Н.Черняк опубликован в Киеве, Украина в «Пробелмы Прочности» 16 сентября 1974 года.
Рекомендуемая термообработка — нагрев стали до 880 ° С и закалка в масле. В качестве личного примечания я обнаружил, что в зависимости от того, насколько тонка сталь или насколько быстро она закаляется после открытия печи, может потребоваться нагреть ее до 900 ° C или даже 920 ° C для достижения полной твердости. Одночасовое отпускание при 340 ° C должно привести к пределу текучести 192 кси / 1324 МПа. Я обнаружил, что сталь, прошедшая термообработку с помощью этого процесса, имеет твердость Rc43.
Если сравнить 30ХГСА с титаном ОТ-4, обычно используемым в броне в России и Украине, 30ХГСА прочнее на 94% по объему и на 12% по массе. Обратите внимание, что под более прочным я конкретно имею в виду предел текучести, который является хорошей мерой того, насколько хорошо металл будет сопротивляться вмятинам. При этом не учитывается, насколько металл прогибается при ударе оружия. При выборе толщины легированной стали для использования в броне вы должны иметь в виду, что даже если броня не повреждена, если владелец ранен, она все равно вышла из строя.
Я рекомендую использовать отпуск при 340 ° C в течение 1 часа для получения твердости Rc43 для легированной стали 30HGSA.

Закаливаемая нержавеющая сталь

410 Нержавеющая сталь
Коррозионная стойкость намного меньше, чем у нержавеющей стали 304, но намного лучше, чем у мягкой стали или пружинной стали 1050. В отожженном состоянии предел текучести такой же, как у нержавеющей стали 304, но пластичность примерно вдвое меньше, чем у нержавеющей стали 304.
При нагревании до 1850F и закалке на воздухе, а затем отпуске до 400F в течение 2 часов, кажется, что он устойчив к вмятинам, как и нержавеющая сталь 304 2.В 3 раза больше его толщины. В технических паспортах для нержавеющей стали 410 указан 2% -ный предел текучести при этом состоянии как 156 кси с удлинением до разрыва 12%.
Я рассматриваю этот материал как компромисс между пружинной сталью 1050 и нержавеющей сталью 304. Вы получаете некоторую коррозионную стойкость нержавеющей стали 304 и некоторую устойчивость к вмятинам пружинной стали 1050.
ЭТО ОЧЕНЬ ВАЖНО: если вы не закаляете нержавеющую сталь 410 достаточно долго после закалки в воде, она может быть очень хрупкой, при этом сохраняя твердость, которая выглядит нормально, я НЕ рекомендую закалку в воде, она только увеличивает напряжение, которое вы нужно будет разгрузить на этапе закалки.Закалка воздухом безопаснее и проще. Я не уверен, есть ли смысл в пластинах для закалки в масле, поскольку закалка на воздухе работает очень хорошо и позволяет пластинам достигать полной твердости.

420A Нержавеющая сталь
Это версия с более высоким содержанием углерода из нержавеющей стали 410 с содержанием углерода 0,15–0,25%. Этот материал, кажется, легко доступен на Украине и в России, но в США он кажется доступным только в том случае, если вы покупаете грузовой автомобиль за один раз.
Судя по листам данных на этот материал, кажется, что предел текучести 190-195 фунтов на квадратный дюйм с удлинением до разрыва не менее 12%.На бумаге это МОЖЕТ быть хорошим выбором для брони. Некоторые из проблем заключаются в том, что она по-прежнему будет иметь плохую стойкость к ржавчине для чего-то, что классифицируется как нержавеющая сталь, например, для нержавеющей стали 410, это сталь «закалки на воздухе», поэтому горячая обработка или сварка проблематичны. Еще одна большая проблема в США заключается в том, что большая часть листового металла, продаваемого как нержавеющая сталь 420, на самом деле представляет собой 420B, 420C или 420HC, каждый из которых имеет слишком много углерода для использования в производстве брони.

Нержавеющая сталь 17-7ph (США)
Коррозионная стойкость на уровне нержавеющей стали 301 и близка к нержавеющей стали 304.В отожженном состоянии / состоянии A предел текучести несколько ниже, чем у нержавеющей стали 304, а пластичность несколько ниже, чем у нержавеющей стали 304. По сравнению с отожженной нержавеющей сталью 410 нержавеющая сталь 17-7ph легче подвергается холодной деформации. Благодаря термообработке Th2100 он также устойчив к вмятинам, как и нержавеющая сталь 304 в 2,2 раза больше ее толщины.
Согласно паспорту материалов предел текучести нержавеющей стали 17-7ph в условиях термообработки RH950 на 18% выше, чем в состоянии Th2050.Однако процесс термообработки состояния RH950 является гораздо более техническим, трудоемким и дорогостоящим. На основе партии испытательных пластин из нержавеющей стали 17-7ph, подвергнутых термообработке до состояния RH950, я заметил заметное увеличение хрупкости, но не заметил большой разницы в сопротивлении вмятинам. Обратите внимание, что я измерил твердость испытательных пластин, чтобы убедиться, что процесс термообработки был проведен правильно. Для брони я теперь рекомендую термообработку Th2100. Я видел достаточно отказов брони из нержавеющей стали 17-7ph, подвергнутой термообработке до Th2050, чтобы гарантировать это изменение.
Обратите внимание, что для термообработки нержавеющей стали 17-7ph необходима электрическая печь с автоматическим регулятором температуры. Кроме того, из-за продолжительности процесса термообработки нержавеющая сталь 17-7ph намного дороже для коммерческой термической обработки, чем нержавеющая сталь 1050, 4130 или 410. Стоимость листового металла из нержавеющей стали 17-7ph также намного выше, чем из нержавеющей стали 1050, 4130 или 410.

Высокопрочные или предварительно закаленные металлы

Full Hard 301 Нержавеющая сталь
Коррозионная стойкость близка к коррозионной стойкости нержавеющей стали 304.Этому материалу сложно придать форму, поэтому он подходит только для деталей, имеющих только простую кривую или умеренную сложную кривую. Сопротивление вмятинам похоже на сопротивление нержавеющей стали 304, в 1,8–2 раза превышающее ее толщину.

202 Нержавеющая сталь с закалкой до HRC40
201/202 Нержавеющая сталь — это несколько более дешевый вариант нержавеющей стали 301/302. Закаленная сталь 202 обычно доступна в Индии, где закаленная нержавеющая сталь 301/302 там обычно не доступна.Устойчивость к коррозии близка к нержавеющей стали 304. Этому материалу сложно придать форму, поэтому он подходит только для деталей, имеющих только простую кривую или умеренную сложную кривую. Сопротивление вмятинам похоже на сопротивление нержавеющей стали 304, в 1,8–2 раза превышающее ее толщину.
Этот материал упрочняется на сталеплавильном заводе, пропуская его через прокатный стан в холодном состоянии до тех пор, пока он не затвердеет до Rc40. Я не рекомендую использовать нержавеющую сталь 202 с закалкой более HRC42. Если этот материал является горячим, он возвращается в отожженное состояние и не может быть повторно затвердевшим.

17-4ph Нержавеющая сталь
Коррозионная стойкость близка к коррозионной стойкости нержавеющей стали 304. Этому материалу очень сложно придать форму, поэтому он подходит только для деталей, имеющих только простую кривую или небольшую сложную кривую. Перед формованием этот материал необходимо подвергнуть термообработке. Термообработка до h2150 лишь незначительно увеличивает предел текучести, но увеличивает пластичность с 5% относительного удлинения до разрыва до 11%.
301 из полностью твердой нержавеющей стали — это примерно половина цены, когда я проверял.Предел текучести нержавеющей стали 17-4ph при термической обработке, достаточно пластичной для брони, очень близок к пределу текучести полностью твердой нержавеющей стали 301. Нержавеющая сталь 17-4ph требует термической обработки, а нержавеющая сталь 301 — нет. Я не вижу веских причин выбирать нержавеющую сталь 17-4ph вместо полностью твердой нержавеющей стали 301.

Титан — Grade 5 / 6Al-4V (США)
Этот материал не ржавеет. Предел текучести на единицу объема составляет 128 фунтов / кв. Дюйм / 880 МПа, а плотность — 4.43 г / куб.см / 0,160 фунта / дюйм³. Плотность легированной стали 4130 составляет 7,85 г / куб.см / 0,284 фунта / дюйм³, поэтому она в 1,775 раза тяжелее на единицу объема. Если умножить 1,775 на предел текучести 128 кси, чтобы получить представление о прочности на вес по сравнению с легированной сталью 4130, получится 227 кси / 1565 МПа, что на 9% больше, чем 208 кси / 1434 МПа. Относительное удлинение до разрыва составляет 14%.

Титан — Grade 2 / «Чистый титан» (США)
Материал не ржавеет. Предел текучести на единицу объема составляет 49 фунтов / кв. Дюйм / 340 МПа, а плотность — 4.51 г / куб.см / 0,163 фунта / дюйм³. Плотность легированной стали 4130 составляет 7,85 г / куб.см / 0,284 фунта / дюйм³, поэтому она в 1,742 раза тяжелее на единицу объема. Если умножить 1,742 на предел текучести 49 фунтов на квадратный дюйм, чтобы получить представление о прочности на вес по сравнению с легированной сталью 4130, получится 85 фунтов на квадратный дюйм / 586 МПа, что на 41% меньше, чем 208 фунтов на квадратный дюйм / 1434 МПа. Относительное удлинение до разрыва составляет 28%.

Титан — ОТ-4 (Россия / Украина)
Материал не ржавеет. Предел текучести на единицу объема составляет 99 фунтов / кв. Дюйм / 685 МПа, а плотность — 4.51 г / куб.см / 0,164 фунта / дюйм³. Плотность легированной стали 4130 составляет 7,85 г / куб.см / 0,284 фунта / дюйм³, поэтому она в 1,732 раза тяжелее на единицу объема. Если умножить 1,732 на предел текучести 99 фунтов на квадратный дюйм, чтобы получить представление о прочности на вес по сравнению с легированной сталью 4130, получится 171 фунтов на квадратный дюйм / 1179 МПа, что на 18% меньше, чем 208 фунтов на квадратный дюйм / 1434 МПа.

Фотографии моих печей

[Вернуться на главную страницу брони]

Copyright 2014 Craig W. Nadler. Все права защищены

Квалификация процедуры термообработки стальных отливок (технический отчет)

Чарльз, Мариоль, Дескевич, Николас, Варки, Випин, Фойгт, Роберт и Волленбург, Анджела. Аттестация процедуры термообработки стальных отливок . США: Н. п., 2004. Интернет. DOI: 10,2172 / 840826.

Чарльз, Мариол, Дескевич, Николас, Варки, Випин, Фойгт, Роберт и Волленбург, Анджела. Аттестация процедуры термообработки стальных отливок . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/840826

Чарльз, Мариоль, Дескевич, Николас, Варки, Випин, Фойгт, Роберт и Волленбург, Анджела.Чт. «Квалификация процедуры термообработки стальных отливок». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/840826. https://www.osti.gov/servlets/purl/840826.

@article {osti_840826,
title = {Аттестация процедуры термообработки стальных отливок},
author = {Чарльз, Мариоль и Дескевич, Николас и Варки, Випин и Фойгт, Роберт и Волленбург, Анджела},
abstractNote = {Методы термообработки, применяемые на сталелитейных заводах, были тщательно изучены в рамках комплексных квалификационных испытаний процедур термообработки.Эти исследования подчеркивают взаимосвязь между критическими параметрами управления процессом термообработки и успехом термообработки. Испытания термической обработки в литейном производстве для разработки квалификационных требований к процедурам термической обработки пролили свет на взаимосвязь между теорией термической обработки и существующей практикой. Профили температуры загрузки печи на сталелитейных заводах существенно различаются в зависимости от оборудования для термообработки, практики загрузки печи и технического обслуживания печи. Температурно-временные профили термопар управления печью могут сильно отличаться от температурно-временных профилей, наблюдаемых в центре литейных нагрузок в печи.Типичные температуры аустенизации и время выдержки, используемые сталелитейными заводами, намного превышают те, которые требуются для превращения в аустенит. Также были исследованы концепции закалки и прокаливаемости. Была разработана схема аттестации процедуры термообработки (HTPQ) для демонстрации успеха термообработки и для предварительной аттестации других сплавов и размеров сечений, требующих меньшей прокаливаемости. Успех темперирования зависит как от времени отпуска, так и от температуры. Таким образом, однородность температуры печи и контроль загрузки печи во время отпуска имеют решающее значение для получения желаемых механических свойств.Время разгона печи до установления стационарных условий термообработки влияет на степень выполняемой термообработки. Это влияние повышения температуры во время отпуска было количественно определено.},
doi = {10.2172 / 840826},
url = {https://www.osti.gov/biblio/840826}, journal = {},
number =,
объем =,
place = {United States},
год = {2004},
месяц = ​​{4}
}

Инструментальная сталь D2 | Металлические супермаркеты

Краткое описание сорта: D2 — инструментальная сталь с высоким содержанием углерода и хрома, упрочняющаяся на воздухе.Он был разработан для сочетания отличной стойкости к истиранию и характеристик закалки на воздухе и стал стандартом для инструментов и штампов, по которому другие инструментальные стали измеряются на стойкость к истиранию, стабильность размеров при закалке и характеристики закалки на воздухе. При правильном отжиге D2 имеет рейтинг обрабатываемости 45 по сравнению с 1% углеродистой сталью с рейтингом 100.

D2 имеет минимальную деформацию при термообработке по сравнению с другими инструментальными сталями. При закалке на воздухе от надлежащей температуры закалки это

Можно ожидать, что сорт

будет расширяться или сокращаться приблизительно.0005 дюйм. На дюйм. Примечание. Деформация (изгиб, изгиб и скручивание), а также геометрия детали могут добавить к вариациям в движении закаленной детали.

Термический цикл: Во избежание обезуглероживания этот сорт следует подвергнуть отжигу и / или закалке в контролируемой нейтральной атмосфере, вакууме или в среде печи с нейтральной солью.

1. Отжиг: нагрейте до 1650 ° F. Выдержите полтора часа на дюйм толщины. Охладите на 20 ° F в час до 900 ° F. Охладите в печи до комнатной температуры.

2. Снятие напряжений с незатвердевшего материала: медленно нагрейте до 1200–1250 ° F. Выдержите два часа на дюйм толщины при нагревании. Замочите, медленно остудите (по возможности, в печи) до комнатной температуры.

3. Закалка:

• Предварительный нагрев: нагрейте до 1250 ° F. Держите при этой температуре до полного пропитывания.
• Отвердить: нагреть до 1850 ° F. Выдержать при нагревании от 45 до 60 минут на дюйм толщины. Выдержите достаточно долго, чтобы все легирующие элементы превратились в твердый раствор во время цикла аустенизации.От этого будет зависеть правильная реакция на термическую обработку. Следовательно, для предметов толщиной менее одного дюйма время замачивания должно составлять минимум 45-60 минут.
• Закалка: Закалка на воздухе до 150 ° F. Немедленный отпуск.
• Температурный режим: Обязательна двойная закалка, иногда предпочтительнее трехкратная закалка. Выдержите два часа на дюйм при нагревании. Охладите на воздухе до комнатной температуры между температурами. Настоятельно рекомендуется двойной отпуск в диапазоне вторичной твердости (от 900 ° до 960 ° F).

Образцы были закалены на воздухе от 1850 ° F.