+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Предел прочности 30хгса


Сталь 30ХГСА

30ХГСА-сталь конструкционная легированная.

Сталь 30ХГСА- ограниченно свариваемая, сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке 

Сталь 30ХГСА флокеночувствительна и склонна к отпускной хрупкости.

 

Сталь 30ХГСА используется:

  • при производстве деталей работающих при температуре до 200°С(валы, оси, зубчатые колеса, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин)
  • при производстве деталей работающих при знакопеременных нагрузках: рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции
  • при производстве деталей работающих при низких температурах:крепежные детали

Заменителями стали 30ХГСА являются марки 40ХФА, 35ХМ, 40ХН, 25ХГСА, 35ХГСА

Химический состав (%) стали 30ХГСА.

CSiMnNiSPCrCu
0.28-0.340.9-1.20.8-1.1 до 0.3 до 0.025 до 0.0250.8-1.1 до 0.3

Механические свойства при Т=20oС стали 30ХГСА.

СортаментРазмерНапр.sвsTd5yKCUТермообр.
-мм-МПаМПа%%кДж / м2-
Пруток Ж 25 10808301045490Закалка 880oC, масло, Отпуск 540oC, вода,

Физические свойства стали 30ХГСА.

TE 10-5a106lrCR 109
ГрадМПа1/ГрадВт/(м·град)кг/м3Дж/(кг·град)Ом·м
202.15  387850 210
1002.1111.7387830496 
2002.0312.3377800504 
3001.9612.9377760512 
4001.8413.4367730533 
5001.7313.7347700554 
6001.6414.0337670584 
7001.4314.331 622 
8001.2512.930 693 

Обозначения:

Механические свойства:
 sв- Предел кратковременной прочности, [МПа]
sT- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5- Относительное удлинение при разрыве, [ % ]
y- Относительное сужение, [ % ]
KCU- Ударная вязкость, [ кДж / м2]
HB- Твердость по Бринеллю

Физические свойства:
 T- Температура, при которой получены данные свойства, [Град]
E - Модуль упругости первого рода , [МПа]
a - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ) , [1/Град]
l - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость стали) , [Вт/(м·град)]
r - Плотность стали , [кг/м3]
C- Удельная теплоемкость стали (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
R- Удельное электросопротивление, [Ом·м]

 

30ХГСА

Характеристика материала. Сталь 30ХГСА.

Марка

 Сталь 30ХГСА.Хромокремнемарганцовая с азотом.

Заменитель:

СТАЛЬ 40ХФА, СТАЛЬ 35ХМ, СТАЛЬ 40ХН, СТАЛЬ 25ХГСА, СТАЛЬ 35ХГСА

Классификация

Сталь конструкционная легированная

Применение

различные улучшаемые детали: валы, оси, зубчатые колеса, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, работающие при температуре до 200°С, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие при низких температурах.

Химический состав в % материала 30ХГСА

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

0.28 - 0.34

0.9 - 1.2

0.8 - 1.1

до   0.3

до   0.025

до   0.025

0.8 - 1.1

до   0.3

Температура критических точек материала 30ХГСА.

Ac1 = 760 ,      Ac3(Acm) = 830 ,       Ar3(Arcm) = 705 ,       Ar1 = 670 ,       Mn = 352

Механические свойства при Т=20oС материала 30ХГСА .

Сортамент

Размер

Напр.

sв

sT

d5

y

KCU

Термообр.

-

мм

-

МПа

МПа

%

%

кДж / м2

-

Пруток

Æ 25

 

1080

830

10

45

490

Закалка 880oC, масло, Отпуск 540oC, вода,

Лист отожжен.

 

 

500-750

 

14

 

 

 

 

    Твердость материала   30ХГСА   после отжига ,      

HB 10 -1 = 229   МПа

Физические свойства материала 30ХГСА .

T

E 10- 5

a 10 6

l

r

C

R 10 9

Град

МПа

1/Град

Вт/(м·град)

кг/м3

Дж/(кг·град)

Ом·м

20

2.15

 

38

7850

 

210

100

2.11

11.7

38

7830

496

 

200

2.03

12.3

37

7800

504

 

300

1.96

12.9

37

7760

512

 

400

1.84

13.4

36

7730

533

 

500

1.73

13.7

34

7700

554

 

600

1.64

14

33

7670

584

 

700

1.43

14.3

31

 

622

 

800

1.25

12.9

30

 

693

 

T

E 10- 5

a 10 6

l

r

C

R 10 9

Технологические свойства материала 30ХГСА .

  Свариваемость:

ограниченно свариваемая.

  Флокеночувствительность:

чувствительна.

  Склонность к отпускной хрупкости:

склонна.

Обозначения:

Механические свойства :

sв
- Предел кратковременной прочности , [МПа]
sT
- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5
- Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
y
- Относительное сужение , [ % ]
KCU
- Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB
- Твердость по Бринеллю , [МПа]

Физические свойства :

T
- Температура, при которой получены данные свойства , [Град]
E
- Модуль упругости первого рода , [МПа]
a
- Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ) , [1/Град]
l
- Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
r
- Плотность материала , [кг/м3]
C
- Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
R
- Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Свариваемость :

без ограничений
- сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
ограниченно свариваемая
- сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
трудносвариваемая
- для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг

плотность, предел прочности, предел текучести. Применение стали 30хгса

30хгса – это обозначение легированной конструкционной стали, которая широко известна под названием хромансиль. Благодаря своим главным легирующим элементам – кремнию, хрому и марганцу – она наделена высокой коррозионной устойчивостью, отличаясь при этом умеренной вязкостью и относительно небольшой прокаливаемостью (25-40 мм). Помимо наличия в названии данного сплава символов, обозначающих легирующие компоненты, есть еще один – это буква «а», говорящая нам о том, что мы имеем дело с высококачественной сталью.

Химический состав сплава 30хгса

Процентное соотношение входящих в сплав марки 30хгса элементов следующее:

  • Fe – 96,0%
  • С – 0,28-0,34%
  • Si – 1,0%
  • Mn – 1,0%
  • Cr – 1,0%
  • Cu – 0,30%
  • Ni – 0,30%
  • S – 0,025%
  • P – 0,025%

Сталь 30хгса: физические свойства

Плотность стали 30хгса составляет 7850 кг/м3. Наличие в данном сплаве легирующих элементов наделяет сталь 30хгса особыми свойствами:

  • кремний  - способствует повышению температурного запаса вязкости и ударной вязкости
  • марганец – повышает износоустойчивость стали и её стойкость к ударным нагрузкам
  • хром – наделяет сплав устойчивостью к коррозии и твёрдостью

Предел прочности и предел текучести стали 30хгса в зависимости от режима термообработки можно найти в следующей таблице:

Основные физические характеристики стали хромансиль представлены ниже:

Сталь 30хгса: применение

Этот высококачественный конструкционный сплав изначально был разработан для авиационной промышленности. Инженеры Всероссийского Института Авиационных Материалов совершили настоящий прорыв, создав сталь, которой и сегодня тяжело найти достойный аналог. Из неё производили и продолжают производить детали для самолетов: фланцы, оси, валы, элементы обшивки и т.п.

Сталь 30хгса демонстрирует свои отменные качества, находясь в условиях низких температур (до 200оС) и знакопеременных нагрузок. Отменные качества хромансиля сделали его популярным не только в авиа-, но и в машиностроении, где сплав 30хгса идёт на изготовление различных улучшаемых деталей: рычагов подвесок, толкателей, разнообразных сварных конструкций и т.д. В качестве аналогов металла данной марки чаще всего используются сплавы 25хгса, 35хгса 35хм, 40хфа и 40хн.

В настоящее время приобрести сталь 30хгса можно в виде проката, выпущенного согласно ГОСТам:

  • ГОСТы 1051-73, 7417-75, 8559-75, 8560-78 и 10702-78 – калиброванный пруток
  • ГОСТ 14955-77 – серебрянка и шлифованный пруток
  • ГОСТы 13663-68, 9567-75, 8734-75, 21729-76, 8732-78, 8731-87 и 8733-87 – трубы
  • ГОСТ 11268-76 – лист тонкий
  • ГОСТ 11269-76 – лист толстый
  • ГОСТы 8479-70 и 1133-71 – поковки и кованые заготовки
  • ГОСТ 103-76 – полосы

Термообработка стали 45, 40х, 20, 30хгса, 65г, 40, 40хн, 35, и стали 20х13

В машиностроении чаще всего подвергают термообработки сталь 45 (в качестве заменителя 40Х, 50, 50Г2), сталь 40х (в качестве заменителя стали 38ха, 40хр, 45х, 40хс, 40хф, 40хн), сталь 20 (в качестве заменителя 15, 25), сталь 30хгса (заменители 40хфа, 35хм, 40хн, 25хгса, 35хгса), сталь 65г, сталь 40хн, сталь 35, и сталь 20х13, также

Термообработка стали 45

Термообработка стали 45 - конструкционная углеродистая. После предварительной термообработки стали 45 - нормализации, 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 окончательной термообработки стали 45 (закалка), детали приобретают высокую прочность и износостойкость. Часто шлифуются. Высокое содержание углерода (0,45%) обеспечивает хорошую закаливаемость и соответственно высокую твёрдость поверхности и прочность изделия. Сталь 45 калят «на воду». То есть после калки деталь охлаждают в воде. После олаждения деталь подвегается низкотепмературному отпуску при температуре 200-300 градусов Цельсия. При такой термообработки стали 45 получают твердость порядка 50 HRC.

Термообрабтка стали 45 и применение изделий: Кулачки станочных патронов, согласно указаниям ГОСТ, изготовляют из сталей 45 и 40Х. Твёрдость Rc = 45 -50. В кулачках четырёхкулачных 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

Термообработка стали 40Х - легированная конструкционная сталь предназначена для деталей повышенной прочности такие как оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые 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. Температура начала ковки стали 20 составляет 1280° С, окончания - 750° С, охлаждение поковки - воздушное. Сталь 20 нефлокеночувствительна и не склонна к отпускной способности.
После цементации и цианирования из стали 20 можно изготавливать детали, от которых требуется высокая твёрдость поверхности и допускается невысокая прочность сердцевины: кулачковые валики, крепёжные детали, шпиндели, звёздочки, шпильки, вилки тяг и валики переключения передач, толкатели клапанов, валики масляных насосов. 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 и другие детали автотракторного и сельскохозяйственного машиностроения.

Термообработка стали 30хгса

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 30хгса тоже 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 

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 Использование 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 динами ческим нагрузкам, к которым предъявляются требования повышенной прочности и вязкости. Валки рельсобалочных и крупносортных станов для горячей прокатки металла.

Термообработка сталь 35 - Сталь конструкционная углеродистая качественная. Использование в промышленности: детали невысокой прочности, испытывающие небольшие напряжения: оси, цилиндры, коленчатые валы, шатуны, шпиндели, звездочки, тяги, ободы, траверсы, валы, бандажи, диски и другие детали.

Термообработка стали 20Х13 - Сталь коррозионно-стойкая жаропрочная. Использование в промышленности: энергетическое машиностроение и печестроение; 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)  

Сталь 30ХГСА, 30ХГС - спецификация и применение

  • Характеристики и спецификация 30ХГСА, 30ХГС
  • Использование 30HGSA, 30HGS

Характеристики и спецификация стали 30ХГСА, 30ХГС

Сталь

30ХГСА, 30ХГС характеризуется высокой прокаливаемостью, прочностью и износостойкостью. Из-за снижения прочностных свойств после превышения определенной толщины применяется для изготовления элементов до 60 мм.Это сталь, предназначенная для термической обработки. После термического улучшения он приобретает соответствующие параметры. После проведения специфических процессов - низкого отпуска и закалки приобретает отличные прочностные показатели, при этом с оптимальными остальными свойствами. В свою очередь, благодаря тщательно проведенной закалке с мартенситным превращением удается получить высокие показатели по прочности и твердости. При выполнении так называемого при отпуске снимаются напряжения, что в свою очередь способствует распаду мартенсита сорбитных структур.Результатом этого процесса является придание стали высокой ударной вязкости и пластичности. Следует иметь в виду, что недостатком этого вида стали являются высокие требования к технологии сварки и термообработки. Сталь может сломаться во время них.

Что касается различий между 30ХГСА и 30ХГС, то они заключаются в химическом составе. Первый тип характеризуется более суженными разрешениями фосфора (P) и серы (S) по отношению к исходному, что приводит к улучшению свойств примерно на 10–15 %.

Более того, эта сталь обладает очень хорошими свойствами. Его предел текучести составляет около 830 МПа, а работа разрыва КУ2 - 36 Дж. Удлинение составляет около 9%, а усадка - 45%. Твердость в термообработанном состоянии находится в пределах 295-360 НВ, а твердость в размягченном состоянии - выше 229 НВ. Прочность на растяжение составляет около 1080 МПа.

Также стоит упомянуть о сварке. Изделия из этой стали плохо поддаются сварке, поэтому избегайте процедуры и сваривайте отдельные элементы в щите СО 2 в размягченном состоянии, электродами с покрытием или дуговым методом.Они также требуют предварительного нагрева стали до определенной температуры, в зависимости от сечения данного элемента.

Применение стали 30ХГСА, 30ХГС

Как было сказано выше, вышеназванная сталь используется в основном в тяжелонагруженных деталях машин и тяжелых конструкциях с высокой нагрузкой. Благодаря своим свойствам он также хорошо подходит в качестве стали для авиации. Он также используется для деталей клепаных конструкций, а также узлов среднего сечения, работающих до максимальной температуры 150-200 градусов Цельсия.

Кроме того, изделия из стали 30ХГСА используются для зубчатых колес, втулок, фланцев, зубчатых колес, деталей сцепления, шпинделей, рычагов и валов. Они также используются в производстве лопаток компрессоров и особо нагруженных осей. Как уже упоминалось выше, они нашли особое применение в авиации — при производстве поршневых двигателей, двигателей других типов и планеров. Они также используются в качестве опор шасси, труб для конструкций, ферм для установки двигателей или стоек.

.

закалочные стали 30ХГСНА, 30ХГСН2А, 30ХГСН2А, 30ЧГСН2А, 30ХГСН2А, 16532, поковки

Alloy structural steel - chrome-manganese-silicon-nickel
30HGSNA PN-72 / H-84035

900 33
Grade
steel

Standard

0
Standard

0

Standard

0
Chemical (%)

C
Mn
Si
P
S
Cu
Cr
9 Ni
other
30HGSNA
PN
0.27
0.34
1.00
1.30
0.90
1.20
max
0.030
макс.
0,025
max
0.30
0.90
1.20
1.40
1.80
-
30HGSN2A
30KHGSN2A
30ChGSN2A
30ХГСН2А
GOST
4543-71
0.27
0.34
1.00

0
0139 1.303 50
1.20

max
0.025
max
0.025
max
0.30
0.90
1.10
1, 40
1.80
-
30HGSN2A
BDS
0.27
0.34
1.00
1.30
0.90
1.20
max
0.025
max
0.025
max
0 , 30
0.90
1.10
1.40
1.80
-
16 532
16532
CSN
0.27
0.34
1.00
1.30
0.90
1.20
max
0.025
max
0.025
max
0.30
0.90
1.10
1.40
1.80
-

Сталь, предназначенная для наиболее нагруженных деталей машин и двигателей, для которых требуются очень хорошие пластические свойства, марка, используемая, в том числе, в авиационной промышленности.

Механические свойства стали 30ХГСНА
Предел прочности при растяжении R м мин 1620 МПа
Предел текучести R р0,2 мин 1310 МПа
Относительное удлинение А мин 9%,
Сокращение Z мин 45%,
Дж 8 Предел прочности при растяжении ,
Твердость после смягчения макс. отжиг 640- 680 90 365 o С,
Закалка 850-875 90 365 o С - масло
Отпуск 200-300 90 365 o С воздух/масло

Физические свойства стали 90 9 3 см Плотность - 7. 3 90 366)
Тепловая емкость Cp 90 353 20 90 365 o 90 366 C 90 354 - около 480 (Дж * кг 90 365 -1 90 366 * K 90 365 -1 90 366)
Коэффициент линейного расширения α 90 353 20 90 354 90 353 90 365 о 90 366 - 100 С 90 354 90 353 90 354 11,5 х 10 90 365 -6 в С, (К -1 )

В марке 30ХГСНА компания предлагает сортовой прокат, кованый, круглый, плоский, квадратный и поковки.

Other quenching and tempering grades

12HN3A -chromium-nickel steel 1.5752,15CrNi13
20HN3A -chromium-nickel steel
30HGSA-chromium-manganese-silicon steel
30HGSNA-chromium-manganese-silicon steel
30HGSNA-chromium-manganese- кремнистая сталь
-кремний-кремний-кремний-кремний-3Н-кремний-кремний-сталь
- никель-молибденовая 30CrNiMo8,1.6580
36ХНМ - хромоникелево-молибденовая сталь 36CrNiMo4, 16511
37ХС - хромо-кремниевая сталь 903 40 -молибден-ванадиевая сталь
40ХНМА, 1-молибден-никелевая сталь
40ХНМАл.6565, 40NiCrmo6, 40NiCrMo7)
45ХН - хромоникелевая сталь
45ХНМФ / 45ХНМФ - хромоникельмолибденванадиевая сталь

Прочие конструкционные легированные стали сталь
конструкционная легированная сталь для термического улучшения
конструкционная легированная сталь для работы при повышенных температурах - котельная сталь

.

Какие марки стали используются для закалки?

Термическая обработка стали проводится с целью повышения твердости, а также для получения соответствующего сочетания прочностных свойств. Этот процесс требует соответствующей температуры, которая зависит от содержания углерода в стали. По типу нагрева различают объемную и поверхностную закалку. Обработку в зависимости от способа охлаждения можно разделить на обычную, ступенчатую и прерывистую закалку.

Классификация и спецификация стали

Упрочняемые марки стали классифицируются в соответствии с PN-EN 1000: 1996 на основании химического состава. Также учитываются их применение и механические или физические свойства. Поэтому можно выделить следующие:

  • нелегированные стали,
  • легированные стали.

Однако, когда речь идет о легирующих элементах, мы можем выделить стали, содержащие в своем химическом составе повышенное содержание, например,марганец, кремний, молибден, хром, никель, вольфрам, бор и ванадий. Благодаря этим свойствам стали их применяют в машинах и транспортных средствах, где они входят в состав клапанов, валов, шестерен и т. д.

Закалочные стали поэтому отличаются высокой прочностью на растяжение. Обладают высокой твердостью и повышенной устойчивостью к любым повреждениям и растрескиванию даже при высоких нагрузках. Характеризуются значительной пластичностью, пластичностью и устойчивостью к усталости.

Типы стали для закалки

Содержание углерода, легирующих элементов и технологических элементов определяет возможность закалки стали. Кроме того, на процесс закалки влияет размер зерна, а также наличие других нерастворимых частиц. К упрочняемым маркам стали относятся: 30Х, 38ХА, 30ХГСА, 40ХМ, 50ХМ4, 40ХНМА, 36НХМ16, 40х3МФ, 20х3Н4А.

Закалка позволяет полностью достичь заданных параметров, определяющих химический состав данного материала.Предполагается, что качественные конструкционные легированные стали следует использовать только в улучшенном состоянии.

.

Hucińska Metal Science Script - Страницы Flipbooks 101-150

(30÷50°С). Время выдержки при заданной температуре составляет 30 ± 5 минут. Время нагрева до необходимой температуры определяют экспериментально или расчетным путем. При нагревании образец должен карбонизироваться, обезуглероживаться или окисляться.При отсутствии печи с защитной атмосферой следует использовать крышки образцов, показанные на рисунке 8.5. Нагретый образец следует вынуть из печи и оболочки (если она используется) и поместить в держатель закалочного устройства, а затем открыть водяной кран.Рисунок 8.5. Защита образцов от обезуглероживания Время, затраченное на эти мероприятия, не должно быть использовано при отжиге в камерной печи; превышать 5 секунд. Поверхность образца на - 1 - железных или стальных оболочках, 2 - вставке охлаждают не менее 10 минут. графитовые, угольные электродные пластины или закаленный образец, чугунную стружку сточить 137 по двум противоположным шпангоутам, счищая слой от 0,4 до 0,5 мм с одной стороны. Измерения твердости следует проводить по методу Роквелла по шкале С согласно PN-91/H-04355 на отшлифованных поверхностях.Отпечатки делаются с закаленной грани образца на расстояниях, указанных на рис. 8.6. Результаты измерений твердости представляют в виде твердость - расстояние от грани образца (рис. 8.7). Затем методом построения графика определяют критический диаметр D 50 испытуемой стали для охлаждения в воде с коэффициентом Н = 1,5 по этапам: рис. 8.6. Расстояния отпечатков твердости от лицевой стороны образца Рис.8.7. Кривая прокаливаемости испытуемой стали ■ из диаграммы на рис. 8.8, критическая твердость испытуемой стали определяется при 50 % мартенсита в структуре (содержание углерода в испытуемой стали дается преподавателем), 138 Рис. 8.8. Влияние содержания углерода на твердость после закалки с различным содержанием мартенсита в структуре Рис. 8.9. Соотношение скорости охлаждения на заданном расстоянии от передней части образца Джомини и вдоль оси круглых стержней, охлаждаемых в средах с различной интенсивностью охлаждения Н ■ , на кривой прокаливаемости (рис.8.7) отмечают критическую твердость и отсчитывают соответствующее расстояние от торца образца, ■ по диаграмме рис. 8.9 определяют критический диаметр D 50 испытуемой стали для охлаждения в воде (Н = 1,5). На рис. 8.9 показана корреляция скорости охлаждения торцово-упрочненных образцов и круглых прутков. Из диаграммы 139 можно определить диаметр охлаждаемого стержня вдоль оси с той же скоростью, что и образец Джомини на заданном расстоянии от его торца. Поскольку твердость данной стали зависит только от скорости охлаждения, соответствующие точки будут иметь одинаковую твердость.■ по диаграмме на рис.8.10 можно определить идеальный критический диаметр D0, то есть переход от реального охлаждающего тела к идеальному, ■ исходя из критерия, приведенного в пункте 8.3 оценивают прокаливаемость испытуемой стали. Рис. 8.10. Соотношение идеального критического диаметра D0 и фактического D50 для различных охлаждающих сред Задача 2 Выбрать марку стали для вала диаметром 30 мм, подлежащего отпуску.В середине поперечного сечения стержня должно быть получено Re min = 800 МПа, допускающее 50 % мартенсита. Закалку необходимо производить в масло, температура отпуска 500°С. Цель задачи: выбор марки стали для элемента конструкции, который в закаленном и отпущенном состоянии должен обеспечить требуемый предел текучести по оси поперечного сечения. Использование полос прокаливаемости, представляющих собой области между крайними кривыми прокаливаемости, установленными на основании большого количества проб из плавок данной марки стали.Решение задачи а) Из рис. 8.11 видно, что предел текучести Re = 800 МПа соответствует твердости 29 HRC, которую должен иметь вал в центре поперечного сечения после отпуска. 140 Рис. 8.11. Взаимосвязь предела текучести Re и предела прочности Rm с твердостью закаленных конструкционных сталей Рис. 8.12. Соотношение между твердостью до б) Из рис. 8.12 видно, что твердость и отпуск под улучшенную жароупрочненность 29 HRC после отпуска на 500 °С соответствует твердости конструкционных сталей 35 HRC после закалки.Кривой соответствует твердость 35 HRC (при содержании 50 % нагара, для которого точка лежит в тенситной области в структуре). углеродное число около 0,25% (рис. 8.8). в) На рис. 8.9 читаем, что расстояние от передней части образца Джомни d, где скорость охлаждения такая же, как и у оси стержня диаметром 30 мм при охлаждении в масле, равно 13 мм.г) Точку с координатами 35 HRC и d = 13 мм наносят на полосы прокаливаемости, указанные в PN-89/H-84030/04 для стали с содержанием углерода больше или равным 0,25 %. Для удобства использования выбор следует делать из марок: 30Г2, 25ХМ, 34ХНМ.Сталь выбирается с полосой прокаливаемости ниже верхней 141 д) Вышеуказанным требованиям отвечают стали 30Г2 и 25ХМ. Сталь 34ХНМ имеет слишком большую прокаливаемость. При отсутствии дополнительных конструктивных и технологических требований выбирают сталь 30Г2 как более дешевую, чем хромомолибденовая сталь 25ХМ. 9. КОНСТРУКЦИОННЫЕ ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ Легированные стали представляют собой сплавы железа с углеродом и другими преднамеренно введенными другими элементами, называемыми легирующими элементами или добавками, содержание которых превышает условные количества, принятые для примесей в углеродистых сталях2).Содержание примесей не оказывает существенного влияния на свойства стали, в то время как более высокое содержание элемента, известного как легирующая добавка, эффективно влияет на свойства, независимо от того, составляют ли они тысячные доли процента или несколько десятков процентов. Легирующие элементы могут находиться в следующих фазах: • твердые растворы: феррит, аустенит, • интерметаллические фазы с углеродом и азотом: карбиды, нитриды и карбонитриды, • другие интерметаллические фазы (соединения), • в свободной форме чистого элемента, • включения неметаллических материалов, образующиеся в результате реакции легирующих элементов с такими примесями стали, как: кислород, азот или сера.Целью введения легирующей добавки может быть: • получение определенных прочностных свойств, • придание специальных химических или физических свойств, • повышение прокаливаемости, • улучшение эффектов термической обработки, • улучшение технологических свойств. Способ взаимодействия легирующей добавки обусловлен ее свойствами, действием вместе с другими элементами в стали, в основном углеродом, и сочетанием с соответствующей термической обработкой. Основным критерием деления легированных сталей является применение, по которому различают три группы легированных сталей: • конструкционные стали, (табл.9.1), • стали со специальными свойствами (таблица 10.1), • инструментальные стали (таблица 11.1). Применение и химический состав лежат в основе правил маркировки марок стали, характерных для каждой группы. Правила маркировки приведены в таблицах классификации стали: 9.1, 10.1 и 11.1. 1) Содержание примесей в сталях приведено в разделе 6.2. См. сноску в конце этой главы. 143 Таблица 9.1 Классификация и правила маркировки конструкционных легированных сталей Легированные стали 35ХГС, 25ХМ, 30ХМ, назначения 35ХГС, 40ХМ, 40х3МФ, 45ХН, 37ХГНМ, 38ХНМ, 40ХНМА, 45ХНМФ, 45ХН2А и по ПН-72/Н-84035: 25ХГС , 30ХГСНА, 20ХН3А, 30ХН2МФ, 30х3Н2ФА, 30х3ХН3МФ, 30х3Н2ФА, 30х3Н2ФА, 30х3Н2ФА 65С2ВА Для поверхностного упрочнения Для упрочнения Для науглероживания Для поверхностного азотирования марок по ПН-89 / Н-84030/02: ПН-89 / Н-034030 термоулучшение по 15Х, 20Х, 16ХГ, 20ХГ, 38ХМЖ, 33х4МФ, ПН-89/Н-84030/04 18ХГТ, 15ХГМ, 18ХГМ, 25х4М 17ХГН, 15ХГН, 15ХН, 20ХНМ, 22ХНМ, 17ХНМ, 18х3Н2, а по ПН-72/Н-84035: 12ХН3А, 12х3Н4А, 20х3Н4А, 18х3Н4ВА. для специальных применений Для подшипников качения, PN-74/H-84041: Łh25, Łh25SG (отдельные группы) С повышенной прочностью.ПН-86/Н-84018: 09Г2, 15ГА, 18Г2А, 15Г2АНб, 15Г2АННб, 18Г2АНб, 18Г2АЙ, 18Г2АВЦу Для армирования бетона, ПН-89/Н-84023/06: 20Г2У-б, 18Г2-б, 25Г2С, 35Г2У, 34Г2У, 34Г2У, , 20Г2ВЯ-б Правила маркировки Обозначение марки конструкционных сплавов состоит из цифры, обозначающей среднее содержание углерода в сотых долях процента, и буквы или нескольких букв, обозначающих легирующие элементы, по следующим символам: Г - марганец, М - молибден, Т - титан, В - бор, S - кремний, W - вольфрам, J - алюминий, Н - хром, F - ванадий, Nb - ниобий, Ν - никель, К - кобальт, Cu - медь.После буквы, обозначающей элемент, в сталях одного качественного состава стоит целое число, обозначающее процентное содержание этого компонента. Добавление буквы А означает повышенное металлургическое качество стали, Υ - полуспокойную сталь, б - сталь для армирования бетона, при этом буква перед знаком указывает на применение стали: Ł - сталь для подшипников качения. 144 Конструкционные легированные стали подразделяются на стали общего и специального назначения (табл. 9.1). Среди сталей общего назначения различают стали для термического улучшения и стали для поверхностного упрочнения, т.е.для поверхностной закалки, науглероживания и азотирования. Конструкционные стали для конкретного применения включают множество групп, например. высокопрочные стали, пружинные стали, стали для подшипников качения. Конструкционные легированные стали применяют для деталей машин и изделий большого сечения, подвергающихся высоким и сложным нагрузкам. По сравнению с углеродистыми сталями эти стали после термической обработки приобретают более благоприятный комплекс механических и технологических свойств.В связи с очень большой сферой применения и высоким спросом выгодно - по экономическим соображениям - применять низколегированные стали с общим содержанием легирующих элементов не более 5%, при этом химический состав требует большего количества легирующих добавок в меньшие суммы. 9.1. Влияние легирующих элементов в конструкционных сталях Наиболее часто в конструкционных сталях используются легирующие элементы: Mn, Si, Cr, Ni, Mo, реже V, W, Ti, Al, Nb.Доля того или иного легирующего элемента не превышает 2-3% при ограниченном содержании углерода примерно от 0,1 до 0,5%, что обусловлено необходимостью сохранения хорошей пластичности стали при достаточной прочности. Только стали с требуемыми специальными свойствами, такими как высокий предел текучести у пружинных сталей или высокая твердость и стойкость к истиранию у сталей для подшипников качения, имеют более высокое содержание углерода, но оно не превышает 1 %. 9.1.1. Влияние легирующих элементов на равновесную систему Fe-Fe3C Конструкционные легированные стали, будучи низколегированными, практически имеют структуру в фазе с равновесной системой Fe-Fe3C в состоянии равновесия.Форма диаграммы Fe-Fe3C не меняется под влиянием небольшого количества легирующих элементов, при этом меняется положение температур переходов и химический состав фаз. Легирующие элементы изменяют температуру А1 и А3, а также положение эвтектоидной точки S и максимальную растворимость углерода в железе γ - Е (рис. 9.1). Положение точки S наиболее сильно смещается в сторону меньших углеродистых добавок при добавлении титана, несколько меньше - молибдена, вольфрама, кремния, марганца и хрома (рис.9.а). Сдвиг эвтекто- 145 а) Mn б) Mo Si W Si Mn Cr Ti 6W 1100 4 Легирующий элемент, % Si Cr Температура ° CW Cr 900 Mo 700 3 500 2 Mo Ni Mn Ti Ti E 4 8 12 16 o S 2,0 Содержание элемента 0.4 0,8 1,2 1,6 легированные, % Содержание углерода, % Рис. 9.1. Влияние легирующих элементов на содержание углерода в точках S и Е системы фазового равновесия Fe-Fe3C (а) и температуры эвтоктоидного (б) идального превращения означает, что в равновесном состоянии эвтектоид (в легированных сталях это смесь сплава феррита и цементита/карбидов) содержит углерода менее 0,8%.Таким образом, предел деления легированных сталей на под- и сверхпоследовательные лежит при соответственно более низком содержании углерода. Например, сталь с содержанием Ti около 0,3 % имеет эвтектоидную структуру с долей С 0,5 %, а сталь с содержанием Мо 2 % — с долей С около 0,4 %. Точка Е также сдвинута в сторону меньшего содержания углерода, но только по: титану, вольфраму, молибдену, кремнию и хрому. Легирующие элементы: W, Mo, Ti и Si повышают температуру эвтектоидного превращения А1 (рис. 9.1б), а также температуру превращения А3.С другой стороны, элементы, понижающие температуру А1 (Ni и Mn), также понижают температуру А3. Сдвиг этой температуры важен для выбора режима термической обработки легированных сталей. 9.1.2. Влияние легирующих элементов на механические свойства Механические свойства легированных конструкционных сталей, как и углеродистых сталей, в значительной степени зависят от содержания углерода. Наличие легирующих элементов вызывает дополнительные изменения механических свойств в результате: 1) растворения легирующих добавок в феррите, 2) участия в структуре дисперсных фаз: карбидов, нитридов или карбонитридов, 3) измельчения зерна и продуктов превращения переохлажденный аустенит, 4) повышение прокаливаемости, 5) замедление процессов отпуска.146 а) б) в) 200 900 300 Твердость HB Mn Mn Ni Предел прочности при растяжении, SiSi МПа Ударная вязкость, Дж/см2 Ni Cr 160 700 200 Ni Mo Mn 120 500 W 100 W Mo Mo 80 Cr Cr Si W 02 4 300 2 4 0 2 4 6 60 60 Содержание легирующего элемента % Рис.9.2. Влияние легирующих элементов на механические свойства феррита: а) твердость, б) предел прочности, в) ударная вязкость а) б) ударная вязкость, Дж/см2 200 250 160 200 120 150 80 100 40 50 -200 -150 - 100 -50 0 50 -50 0 50 100 150 Температура, °С Рис.9.3. Температуры перехода стали: а) с 0,2% углерода и разным содержанием никеля, б) с 0,05% углерода и разным содержанием марганца. Температуры перехода стали в хрупкое состояние определяются точками перегиба кривых Ad. 1. Легирующие элементы, растворяясь в феррите, образуют разноузловой раствор, называемый ферритом сплава. Феррит сильно упрочняется под влиянием элементов с иной решеткой, чем α-железо, например Mn, Si, Ni (рис. 9.2а). Элементы с изоморфной структурой с α-железом, такие как Cr, W, Mo, упрочняют их значительно меньше. Влияние этих элементов на предел прочности аналогично (рис. 9.2б). Ударную вязкость феррита сильно снижают кремний, вольфрам, молибден и марганец (при содержании более 1,5 %) и хром (при содержании более 3 %) (рис. 9.2в). Некоторые легирующие элементы, например Mn и Ni, положительно влияют на температуру перехода стали в хрупкое состояние (рис. 9.3). 147 объявление. 2. Повышение прочностных свойств конструкционных сталей может быть получено введением небольших количеств легирующих добавок, порядка сотых долей процента, называемых микродобавками.К ним относятся: ниобий, титан, ванадий, молибден, алюминий1), образующие устойчивые, очень мелкие осадки карбидов, нитридов и карбонитридов. Эффективность микродобавок зависит от того, какое их количество растворится в аустените и затем выделится в виде дисперсии. Микродобавки обычно присутствуют в горячекатаной стали в связанном виде и после нормализации из-за малой растворимости часть из них остается нерастворенной. Эти нерастворившиеся фазы тормозят рост аустенитных зерен при нормализационном отжиге и, действуя как зародыши, дают мелкие зерна феррита, но не упрочняют его.Упрочнение является следствием выделения этих соединений в очень мелкодисперсном виде при превращениях при охлаждении. Они отделяются на границе аустенит-феррит и остаются в феррите в виде рядов мелких частиц карбидов, нитридов или карбонитридов. Объявление. 3. Размер зерна стали зависит от размера зерна аустенита, из которого она образовалась, поэтому при аустенитизации цель состоит в том, чтобы сохранить мелкое аустенитное зерно. Уменьшение размера зерна приводит к заметному повышению предела текучести стали и снижению температуры перехода в хрупкое состояние.Большинство легирующих элементов тормозят рост аустенитных зерен при нагреве и отжиге стали. Они эффективно противодействуют росту аустенитных зерен, элементов, образующих прочные малорастворимые карбиды: ванадия и титана. Вольфрам, молибден и хром менее эффективны в производстве менее прочных карбидов. Росту зерна также противодействуют малорастворимые нитриды и карбонитриды, как, например, в сталях с коэффициентом прокаливаемости 3,4 с микролегирующими элементами.Я Объявление. 4. Все легирующие элементы за исключением Cr 2,6 Mo Si и кобальта повышают прокаливаемость стали, 1,8 рис. 9.4 (глава 8). Это означает, что элементы с большим поперечным сечением могут быть прокалены насквозь и использоваться медленнее 1,0 0,8 1,6 2,4 3,2 охлаждение, например, в масле или на воздухе, Содержание легирующего элемента, что снижает напряжения комбайна. Наиболее интенсивно он увеличивается на га- рис. 9.4. Влияние легирующих элементов ртути Mn, Mo и Cr, несколько меньше Si и Ni.на прокаливаемость стали 1) Микродобавки Al и V требуют введения в сталь примерно 0,025% N.


.

Смотрите также