Свойства сталь углеродистая: Классификация углеродистых сталей: маркировка, марки, применение

Высокоуглеродистая сталь – узнаем главные свойства по марке + видео

Высокоуглеродистая сталь нашла свое применение во многих областях, потому что обладает рядом достоинств. Однако далеко не всегда ее использование целесообразно, поэтому очень важно знать свойства и особенности данного сплава. Именно о них и пойдет речь ниже.

1 Какие стали называются высокоуглеродистыми?

Сначала стоит вообще разобраться с тем, что такое сталь. Итак, это сплав углерода и железа, а также иных легирующих элементов. Причем содержание первого колеблется в пределах от 0,02% до 2,14%, и в зависимости от его количества стали делятся на мало-, средне- и высокоуглеродистые. Что же насчет последних, так в этом случае, как уже становится понятно из названия, в сплаве повышенное количество углерода, это более 0,6 %. Такой состав влияет на эксплуатационные характеристики.

Высокоуглеродистая сталь, механические свойства которой мы подробнее рассмотрим чуть ниже, сваривается достаточно проблематично, а все из-за склонности материла к таким дефектам, как закаленные зоны и трещины в области термического влияния. В связи с этим необходимо использовать наконечники с малой тепловой мощностью. Что же насчет пламени, так оно должно быть восстановительным, ведь окислительное приведет к чрезмерному выгоранию углерода, а это поспособствует повышенной пористости шва.

Дабы предотвратить вышеописанные дефекты, следует подогреть материал до температуры 200–250 °С.

2 Свойства и область применения высокоуглеродистой стали

Рассмотрим, как же содержание углерода влияет на свойства сталей. Итак, с возрастанием этого элемента в структуре увеличивается доля цементита, при этом количество феррита, напротив, снижается. В связи с этим материал становится менее пластичным. Что же насчет таких характеристик, как твердость и прочность, то на них подобное изменение влияет положительным образом. Но и тут не все так просто, максимальные прочностные характеристики будут достигнуты при значении углерода 1%, если же его количество еще возрастет, то в структуре возникнет сетка вторичного цементита, и прочность начнет снижаться.

Теперь остановимся на ударной вязкости таких сталей, она снижается, а вот электросопротивление и температурный интервал перехода материала от вязкого разрушения к хрупкому становится выше. Кроме того, стоит отметить ухудшение литейного свойства, свариваемости, да и более проблематичными станут такие операции, как резание и обработка материала давлением. В связи с этим данные марки сталей не совсем пригодны для сваривания, хотя этой операции и не избежать, особенно когда речь идет о ремонтных работах. Их намного чаще используют для штамповки деталей. Кроме того, широкое распространение нашла и проволока, сделанная именно из этого типа материала. Также они применяются и в литейной отрасли.

3 Маркировка для высокоуглеродистых сталей

Безусловно, знать каково влияние тех либо иных химических элементов на свойства сплавов весьма важно, однако как же определить его состав? Ведь именно он играет существенную роль и влияет на свойство, качество, а также предел прочности материала, и если его неправильно подобрать, то иногда последствия могут быть необратимыми. Так, например, в случае превышения предела прочности какого-либо элемента конструкции, она разрушается.

Именно для этого существует маркировка, которая имеет буквенные и цифирные обозначения и наносится специальной несмывающейся краской. Причем по данному коду можно не только прочитать количество легирующих элементов, но и узнать еще дополнительную информацию, такую как качество металла, его степень раскисления и т. д. Об этом и пойдет речь в данном пункте.

Итак, кроме углерода на свойства стали влияет также и наличие марганца. Он способствует прокаливаемости, улучшению прочностных характеристик материала и его износостойкости. В связи с этим он присутствует почти в каждом типе стали, и если его содержание более 0,8%, то в маркировке такого материала сразу после цифрового обозначения, указывающего количество углерода, будет следовать буква «Г». Если речь идет об инструментальных сталях с содержанием углерода более 0,75%, то их код начинается с заглавной буквы «У», после которой следует процентное содержание С в десятых долях. Так, У9 означает, что говорят об углеродистой инструментальной стали, в которой около 0,9% углерода.

Кроме того, высокоуглеродистые стали разных марок имеют и еще некоторые обозначения. Например, если сплав будет высокого качества, то в конце шифра обязательно ставится буква «А», а вот особо высококачественные обозначаются как «Ш». По степени раскисления эти материалы делятся на кипящие, полуспокойные и спокойные их обозначение в маркировке «кп», «пс» и «сп», соответственно.

Углеродистая сталь

Кроме углерода обычные углеродистые стали содержат и другие элементы: до 1,65 % марганца; до 005 % серы; до 0,04 % фосфора; до 0,60 % кремния и до 0,60 % меди.
См. Влияние марганца и кремния на свойства сталей и
Влияние фосфора, серы и меди на свойства сталей.

Углеродистые стали можно классифицировать с различных точек зрения, например, по способу раскисления. Конечно, способ раскисления оказывает влияние на характеристики и свойства стали. Однако изменение содержания углерода оказывает самое большое вляиние на механические свойства стали – с увеличением содержания углерода возрастает ее твердость и прочность. Поэтому обычно стали группируют по содержанию в них углерода. Обычно углеродистые стали содержат в сумме до 2 % всех легирующих элементов и в свою очередь подразделяются на:

• низкоуглеродистые стали;
• среднеуглеродистые стали и
• высокоуглеродистые стали.

Углеродистые стали являются основной продукцией черной металлургии – они составляют более 80 % ее продукции. Основным металлическим материалом промышленности является именно углеродистая сталь.

Для углеродистых сталей наиболее чаще других применяют следующие стандарты:

• ГОСТ 380-2005.  Сталь углеродистая обыкновенного качества
• ГОСТ 1050-88. Сталь углеродистая качественная конструкционная

Низкоуглеродистые стали

Низкоуглеродистые стали содержат углерода до 0,25 %. Самой большой категорией этого класса сталей является плоский прокат – листы и полосы, обычно в холоднокатаном или отожженном состоянии. Содержание углерода для повышения способности к горячему деформированию и холодному волочению этих сталей обычно очень низкое (менее 0,10 %) с содержанием марганца до 0,40 %. Эти низкоуглеродистые стали применяют для изготовления корпусов автомобилей, жести и проволочной продукции.

Низкоуглеродистые стали с содержанием углерода от 0,10 до 0,25 % имеют повышенную прочность и твердость, но более низкую способность к пластическому деформированию по сравнению с низкоуглеродистыми сталями с самым низким содержанием углерода.

Эти стали часто применяют в сочетании с процессом их цементации. Типичное применение цементованных сталей – детали с высокими требованиями по износостойкости, но без необходимости увеличивать прочность сердцевины детали, например, небольших валов или шестерен.

Катаные профили из конструкционной стали с содержанием углерода около 0,25 % и до 1,5 % марганца и алюминия применяют в условиях, когда требуется повышенная вязкость материала. Когда сталь применяют для штамповки, ковки, бесшовных труб или листа для изготовления котлов добавки алюминия не производят.

Важной категорией этих сталей являются низколегированные автоматные стали с содержанием углерода до 0,15 % и марганца – до 1,2 % с минимумом кремния и с содержанием серы до 0,35 %, а также со свинцом до 0,30 % или без него. Эти стали предназначены для автоматического массового производства из них деталей, которые не подвергаются тяжелым механическим и климатическим воздействиям. Если же изделию нужны высокая пластичность и вязкость, а также коррозионная стойкость, то эти стали для него не подходят.

Среднеуглеродистые стали

Среднеуглеродистые стали содержат 0,30-0,55 % углерода и 0,60-1,65 % марганца. Они применяются там, где требуются высокие механические свойства. Эти стали обычно упрочняются путем термической обработки или нагартовкой. Стали из этой группы с пониженным содержанием углерода и марганца находят широкое применение для некоторых типов деталей, получаемых путем холодной пластической деформации. Это требует предварительного применения отжига, нормализации или закалки с отпуском. Стали с более высоким содержанием углерода часто подвергаются волочению до заданных механических свойств для применения без термической обработки.

Все эти стали могут подвергаться ковке. Выбор стали зависит от размеров изделия и механических свойств, которые она должна обеспечивать после термической обработки. Эти стали обычно производят как спокойные и они очень широко применяются в машиностроении. К этим сталям также добавляют при необходимости их массовой механической обработки свинец и серу, а также алюминий для измельчения зерна и повышения вязкости. Стали с содержанием углерода 0,40-0,60 % применяют для изготовления железнодорожных рельсов, вагонных колес и осей, бандажей для локомотивов.

Высокоуглеродистые стали

Высокоуглеродистые стали, содержащие 0,55 -1,00 % углерода и 0,30-0,90 % марганца имеют более ограниченное применение, чем среднеуглеродистые стали. Дело в том, что эти стали более дорогие в производстве, имеют низкую пластичность и, следовательно, с большим трудом подвергаются горячей обработке, а также плохо свариваются. Высокоуглеродистые стали находят применение в производстве пружин, при изготовлении различных режущих инструментов, включая элементы землеройных машин и машин для обработки сельскохозяйственных земель, а также высокопрочной проволоки – везде, где требуется более высокая износостойкость и более высокая прочность, чем могут обеспечить стали с более низким содержанием углерода.

Твердость углеродистой стали

Твердость углеродистой стали зависит от многих различных факторов, включая содержание углерода, количество и тип других элементов в сплаве, а также особенности технологии создания стали. Низкоуглеродистые стали, которые содержат от 0,05 до 0,25 % углерода, обычно они являются самыми мягкими. Они могут быть упрочнены с помощью процесса, которые называется цементацией или науглероживанием.

Высокоуглеродистые стали, которые содержат углерода до 2 %, обычно являются самыми твердыми, их конечная твердость зависит от режима их термической обработки. Закалка может увеличить твердость углеродистой стали в четыре раза, а последующий отпуск стали снижают ее твердость до заданного уровня.

Углеродистые стали

Углеродистые стали являются сплавом, который состоит в основном из железа и углерода. Другие элементы также могут присутствовать, но обычно в очень малых количествах. Например, такие элементы как кремний и медь присутствуют в углеродистых сталях в количестве не более 0,6 %. Некоторые углеродистые стали могут содержать до 1,6 % таких элементов как марганец.

Выше углерод – тверже сталь

Главный фактор, которые определяет твердость углеродистой стали – это содержание углерода в стали. Низкоуглеродистые стали обычно мягкие, тогда как высокоуглеродистые стали могут быть очень твердыми и хрупкими. Физические свойства углеродистых сталей можно изменять с помощью различных обработок и, тем самым,  повышать или понижать твердость.

Цементация низкоуглеродистой стали

Хотя низкоуглеродистая сталь является относительно мягкой, с помощью процесса, которые называется цементацией, ее можно сделать значительно тверже. Этот процесс термической обработки буквально заставляет сталь поглощать углерод из твердой, жидкой или газообразной среды богатой углеродом. Обычно углерод поглощается только поверхностным слоем стали. Это дает очень твердый поверхностный слой детали, что полезно, например, для износостойкости. Сердцевина детали остается малоуглеродистой и поэтому пластичной и вязкой. Это весьма благоприятно для надежности и стойкости к хрупкому разрушению для детали в целом

 Твердая цементация стали

При твердой цементации детали укладывают в ящик с карбюрозатором. Карбюрозатор – это науглераживающее вещество, обычно древесный уголь с различными добавками. При температуре 900-950 º кислород воздуха соединяется с углеродом древесного угля с образованием окиси углерода. При соприкосновении с железом оксиь углерода разлагается на углекислый газ и атомарный углерод, который и поглощается поверхностью детали. Твердая цементация применяется в мелкосерийном и единичном производстве, например, в сельских кузницах.

Газовая цементация стали

При массовом производстве основным процессом является газовая цементация. Ее проводят в стационарных или непрерывно действующих (методических) печах. Цементирующими газами являются окись углерода и газообразные углеводороды – метан, этан, пропан, бутан, а также просто природный газ.

Закалка и отпуск высокоуглеродистой стали

Высокоуглеродистые стали обычно обладают высокой твердостью уже как бы сами по себе. Однако процесс закалки может сделать их значительно тверже, хотя при этом они становятся более хрупкими. Поэтому закалку почти всегда совмещают с отпуском. В результате отпуска твердость стали снижается, а пластичность повышается.

После отжига, нормализации или отпуска углеродистая сталь состоит из феррита, свободного и пластинчатого, и включений карбидов (цементита). Феррит обладает низкой прочностью и высокой пластичностью. Цементит же имеет очень высокую твердость (около 800 НВ) и практически нулевую пластичность. При малом количестве цементитных включений пластическая деформация развивается относительно легко и твердость стали поэтому невысока.

Твердость мартенсита

При закалке стали образуется мартенсит. Высокая твердость мартенсита объясняется тем, что элементарные кристаллические ячейки его искажены. Это затрудняет пластическую деформацию и образование сдвигов. Чем больше углерода в стали, тем больше искаженность тетрагональной решетки мартенсита и выше его твердость. Так, мартенсит в стали, содержащей 0,1 % углерода, имеет твердость примерно 30 HRC, а при 0,7 % углерода – 64 HRC.

 Влияние отпуска на твердость стали

Обычно заключительной операцией термической обработки стали является отпуск. Отпуск придает стальному изделию окончательные свойства. Изменения твердости при отпуске происходит за счет изменений в строении структуры стали. При нагреве выше 100 ºС твердость падает вследствие укрупнения карбидных частиц и обеднения углеродом твердого альфа-раствора.

Общая тенденция состоит в том, что твердость с повышением температуры отпуска падает, также как и другие показатели прочности (временное сопротивление и предел текучести), тогда как показатели пластичности (относительное удлинение и относительное сужение) возрастают.

Углеродистые стали. | Kursak.NET

Углеродистые стали.

Согласно действующей по ГОСТ классификации, сталь по химическому составу делится на две группы: углеродистую и легированную.

Углеродистой сталью называется сплав железа с углеродом (содержание углерода до 2 %) с примесями кремния, серы и фосфора, причем главной составляющей, определяющей свойства стали, является углерод. Процентное содержание элементов в стали примерно следующее: Fe – до 99,0; С – 0,05 – 2,0; Si – 0,15 – 0,35; Mn – 0,3 – 0,8; S – до 0,06, Р – до 0,07.

Классификация углеродистых сталей. Углеродистые стали, классифицируют по содержанию углерода, назначению, качеству, степени раскисления и структуре в равновесном состоянии.

По содержанию углерода стали подразделяются на низкоуглеродистые (менее 0,3 % С), среднеуглеродистые (0,3 – 0,7 % С) и высокоуглеродистые (более 0,7 % С).

По назначению стали классифицируют на конструкционные и инструментальные. Конструкционные стали предназначены для изготовления строительных сооружений, деталей машин и приборов. К этим сталям относят цементуемые, улучшаемые, высокопрочные и рессорно-пружинные. Инструментальные стали, подразделяют на стали для режущего, измерительного инструмента, штампов холодного и горячего (до 200º С) деформирования.

По качеству стали классифицируют на обыкновенного качества, качественные, высококачественные. Под качеством стали понимается совокупность свойств, определяемых металлургическим процессом ее производства. Нормы содержания вредных примесей служат основными показателями для разделения сталей по качеству. Стали обыкновенного качества содержат до 0,06 % S и 0,07 %P, качественные – не более 0,04 % S и 0,035 % P, высококачественные – не более 0,025 % S и 0,025 %P.

Стали обыкновенного качества бывают только углеродистыми (до 0,5 %С), качественные и высококачественные – углеродистыми и легированными.

По степени раскисления и характеру затвердевания стали классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие.

По структуре в равновесном состоянии стали делятся на: 1) доэвтектоидные, имеющие в структуре феррит и перлит; 2) эвтектоидные, структура которых состоит из перлита; 3) заэвтектоидные, имеющие в структуре перлит и цементит вторичный.

Влияние примесей стали на ее свойства.

Кремний – увеличивает прочность, износостойкость и придает упругие и антифрикционные качества. При содержании более 2 % снижает пластичность. Повышает прокаливаемость, но увеличивает температуру закалки, нормализации и отжига.

Марганец – повышает прокаливаемость и механические, в особенности упругие, свойства. При содержании более 1,5 % сообщает склонность к отпускной хрупкости. При содержании около 13 % и выше придает стали аустенитную структуру, противоударную стойкость, высокую износостойкость при сухом трении. При нагреве способствует росту зерна.

Сера является вредной примесью. Сера находится в стали главным образом в виде FeS. Это соединение сообщает, стали хрупкость при высоких температурах (красноломкость). Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость.

Увеличение хрупкости стали при повышенном содержании серы используется иногда для улучшения обрабатываемости на станках.

Фосфор является вредной примесью. Он образует с железом соединение Fe₃P, которое растворяется в железе. Кристаллы этого химического соединения очень хрупки. Обычно они располагаются по границам зерен стали, резко ослабляя связь между ними, вследствие чего сталь приобретает очень высокую хрупкость в холодном состоянии (хладноломкость).

Влияние углерода на свойства углеродистых сталей.

Главным элементом стали, является углерод. С повышением содержания углерода прочность стали существенно возрастает из-за увеличения количества цементита в фазовом составе стали.

К низкоуглеродистым относятся, стали, содержащие до 0,25 % С. Это достаточно мягкие, пластичные, хорошо деформируемые в холодном и горячем состоянии стали.

Среднеуглеродистые стали содержат 0,3 – 0, 6 % С. Они обладают хорошими прочностными свойствами при небольшой пластичности и вязкости. Стали с таким содержанием углерода являются широко распространенным конструкционным материалом для деталей, работающих в условиях обычных силовых нагрузок.

Высокоуглеродистые стали содержат свыше 0,6 % С (до 1,3 – 1,4 %), за счет чего они обладают высокой твердостью и очень низкой пластичностью и вязкостью.

Стали с содержанием углерода более 0,7 % в основном используются в штампово-инструментальном производстве холодного и горячего деформирования. Кроме того, из этих сталей изготавливают режущий и мерительный инструменты.

С повышением содержания углерода увеличивается прочность и твердость стали, а пластичность и вязкость снижаются.

Маркировка углеродистых сталей и их применение.

Стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-90) выпускаются в виде проката (прутки, балки, листы, уголки, швеллеры и т.п.) в нормализованном состоянии и в зависимости от назначения и комплекса свойств подразделяются на группы: А, Б, В.

Стали маркируются сочетанием букв Ст и цифрой (от 0 до 6), показывающей номер марки (чем больше условный номер стали, тем больше содержание углерода и перлита в ней и тем выше ее прочность и ниже пластичность). Стали групп Б и В имеют перед маркой буквы Б и В, указывающие на их принадлежность к этим группам.

Группа А в обозначении марки стали не указывается. Степень раскисления обозначается добавлением индексов: в спокойных сталях – «сп», полуспокойных – «пс», кипящих – «кп», а категория нормируемых свойств (кроме категории 1) указывается последующей цифрой. В их составе разное содержание кремния: спокойные – 0,12 – 0,30, полуспокойные – 0,05 – 0,17, кипящие – менее 0,07 %, например Ст3сп, БСт3пс или ВСт3сп5 (в конце 5-я категория). Спокойными и полуспокойными производят стали Ст1 – Ст6, кипящими – Ст1 – Ст4 всех трех групп. Сталь Ст0 по степени раскисления не разделяют.

Стали группы А поставляются с гарантированными механическими свойствами, без указания химического состава. Стали группы А используют в состоянии поставки для изделий, изготовление которых не сопровождается горячей обработкой. В этом случае они сохраняют структуру нормализации и механические свойства.

Стали группы Б поставляют с гарантированным химическим составом, но механические свойства не гарантируются. Стали этой группы применяют для изделий, изготавливаемых с применением горячей обработки, при которой исходная структура и механические свойства не сохраняются. Для таких сталей важны сведения о химическом составе, необходимые для определения режима горячей обработки.

Стали группы В поставляются с гарантированными механическими свойствами и химическим составом. Стали группы В применяют для ответственных деталей (для производства сварных конструкций).

Углеродистые стали обыкновенного качества широко используются в строительстве при изготовлении железобетонных конструкций. Способностью к свариванию и холодной обработке давлением отвечают стали групп Б и В номеров 1 – 4, поэтому из них изготавливают сварные фермы, различные рамы и строительные металлоконструкции, кроме того, крепежные изделия, часть из которых подвергают цементации.

Среднеуглеродистые стали номеров 5 и 6, обладающие большой прочностью, предназначаются для рельсов, железнодорожных колес, а также валов, шкивов, шестерен и других деталей грузоподъемных и сельскохозяйственных машин.

Углеродистые качественные стали.

В машиностроении применяют углеродистые качественные стали, поставляемые по ГОСТ 1050-88. содержание серы и фосфора в них допускается в пределах 0,03 – 0,04 % каждого из элементов. Маркируются эти стали двузначными цифрами 05, 08, 10, 15, 20, …, 75, 80, 85, обозначающими среднее содержание углерода в сотых долях процента.

К углеродистым сталям относятся так же стали с повышенным содержанием марганца (0,7 – 1,0 %) марок 15Г, 20Г, …, 70Г, имеющих повышенную прокаливаемость (до 25-30мм).

Спокойные стали маркируют без индекса, полуспокойные и кипящие – с индексом соответственно «пс» и «кп». Низкоуглеродистые стали 05кп, 08кп, 10кп, 15кп, 20кп отличаются малой прочностью и высокой пластичностью в холодном состоянии. Они легко штампуются из-за малого содержания углерода и незначительного количества кремния, что их делает очень мягкими. Их используют в автомобилестроении для изготовления деталей сложной формы.

Спокойные стали 08, 10 применяют в отожженном состоянии для конструкций невысокой прочности – емкости, трубы и т.д.

Стали марок 10, 15, 20 отличаются высокой пластичностью, хорошо свариваются, куются, штампуются. Они подвергаются цементации. Прочность этих сталей недостаточна высока. Из них делают мелкие детали простой формы: оси, валики, шпильки, гайки, втулки, трубы.

Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50 и аналогичные стали с повышенным содержанием марганца 30Г, 40Г и 50Г в нормализованном состоянии отличаются повышенной прочностью, но соответственно меньшей вязкостью и пластичностью. В зависимости от условий работы деталей из этих сталей к ним применяют различные виды термической обработки: нормализацию, улучшение, закалку с низким отпуском, закалку ТВЧ и др. Эти стали применяют для изготовления небольших валов, шатунов, зубчатых колес и деталей, испытывающих циклические нагрузки.

Высокоуглеродистые стали 60, 65, 70, 75, 80 и 85, а также с повышенным содержанием марганца 60Г, 65Г и 70Г в основном используют для изготовления пружин, рессор, высокопрочной проволоки и других изделий с высокой упругостью и износостойкостью.

Автоматные стали.

Эти стали отличаются хорошей обрабатываемостью резанием за счет повышенного содержания серы и фосфора. Оба этих элемента повышают стойкость инструмента. Автоматные стали маркируют буквой А (автоматная) и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Если автоматная сталь легирована свинцом, то обозначение марки начинается с сочетания букв «АС». Чтобы не проявлялась красноломкость, в сталях увеличено количество марганца. Добавление в автоматные стали свинца, селена и теллура позволяет в 2-3 раза сократить расход режущего инструмента.

Стали А11, А12, А20 используют для крепежных деталей и изделий сложной формы, не испытывающих больших нагрузок, но к ним предъявляются высокие требования по точности размеров и чистоты поверхности.

Стали А30 и А40Г предназначены для деталей, испытывающих более высокие напряжения.

Свинецсодержащие стали широко применяют для изготовления деталей двигателя.

Инструментальные углеродистые стали.

Инструментальной углеродистой называется сталь с содержанием углерода от 0,7 % и выше. Эта сталь отличается высокой твердостью и прочностью и применяется для изготовления инструмента. Инструментальная углеродистая сталь делится на качественную и высококачественную.

Углеродистые стали (ГОСТ 1435-90) производят качественные – (У7, У8, У9, …, У13) и высококачественные – (У7А, У8А, У9А,…, У13А).

Буква А в марке показывает, что сталь углеродистая, а цифра – среднее содержание углерода в десятых долях процента. Буква А в конце марки показывает что сталь высококачественная. Углеродистые стали поставляют после отжига на зернистый перлит. За счет невысокой твердости в состоянии поставки углеродистые стали хорошо обрабатываются резанием и деформируются, что позволяет применять накатку, насечку, и другие высокопроизводительные методы изготовления инструмента.

Стали У7 и У7А используют для инструментов и изделий, подвергающихся толчкам и ударам и требующих высокой вязкости при умеренной твердости (зубила, молотки, инструменты по дереву и т.д.).

У8 и У8А – для инструментов и изделий, требующих повышенной твердости и достаточной вязкости (кернеры, матрицы, ножи и ножницы по металлу, отвертки и т.д.).

У9, У9А – для инструментов, требующих высокой твердости при наличии некоторой вязкости.

У10, У10А – для инструментов, не подвергающихся сильным толчкам и ударам и требующих высокой твердости при незначительной вязкости (фрезы, метчики, развертки, строгальные резцы и т.д.).

У11, У11А, У12, У12А – для инструментов, требующих высокой твердости (напильники, шаберы, фрезы, сверла, острый хирургический инструмент, пилы по металлу и т.д.).

У13, У13А – для инструментов, которые должны иметь исключительно большую твердость – бритвы, шаберы, волочильный инструмент и др.

Недостатком инструментальной углеродистой стали является потеря прочности при нагреве выше 200ºС (отсутствие теплостойкости). Инструмент, изготавливаемый из этих сталей, принимают для обработки сравнительно мягких материалов при небольших скоростях резания.

Легированные стали.

Легированной называется сталь, в которой наряду с обычными примесями имеются легирующие элементы, резко улучшающие ее свойства.

Легирующие элементы и их влияние на свойства стали.

Хром – карбидообразующий элемент. Повышает прокаливаемость. Способствует получению твердых и износостойких рабочих поверхностей. При содержании более 12 % придает высокие антикоррозионные и жаростойкие качества. Недостаток – повышает склонность стали к отпускной хрупкости.

Никель – увеличивает прокаливаемость, в особенности в сочетании с хромом. Способствует повышению прочности и коррозионной стойкости при высоких температурах. В результате закалки обеспечивает получение мелкозернистой структуры, отличающейся повышенной прочностью, высокой пластичностью и вязкостью.

Вольфрам – эффективный карбидообразующий элемент. Главнейшее положительное качество – обеспечение после закалки и отпуска высокой твердости (HRC 64 – 66). Вольфрам препятствует росту зерна при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Благодаря высокой твердости широко применяется в инструментальных сталях и сплавах.

Ванадий – эффективный карбидообразующий элемент. В малых количествах способствует получению мелкозернистой структуры и повышению вязкости стали. Способствует сохранению твердости при отпуске. Один из немногих элементов улучшающих свариваемость.

Кремний – при содержании 1 – 1,5 % увеличивает прочность, причем вязкость сохраняется. Кремний увеличивает упругость, кислотостойкость, окалиностойкость.

Марганец – при содержании свыше 1 % увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности.

Кобальт – повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.

Молибден – эффективный карбидообразующий элемент. Повышает прокаливаемость. Снижает склонность к отпускной хрупкости. Обеспечивает получение равномерной мелкозернистой структуры, сообщает стали высокую прочность, пластичность и вязкость.

Титан – эффективный карбидообразующий элемент. Способствует получению мелкозернистой структуры, в особенности в сочетании с хромом и марганцем. В результате закалки обеспечивает высокую твердость рабочих поверхностей деталей. Повышает коррозионную стойкость.

Ниобий – улучшает кислотостойкость и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.

Алюминий – повышает жаростойкость и окалиностойкость. Измельчает зерно. Повышает ударную вязкость.

Медь – увеличивает антикоррозионные свойства.

Редкоземельные элементы.

Церий – повышает прочность и особенно пластичность.

Цирконий – оказывает особое влияние на величину и рост зерна в стали, измельчает зерно и позволяет получать сталь с заранее заданной зернистостью.

Лантан, цезий, неодим уменьшают пористость, улучшают качество поверхности, способствуют уменьшению содержания серы в стали, измельчают зерно.

Классификация легированных сталей.

В основу классификации легированных сталей заложены четыре признака: равновесная структура (после отжига), структура после охлаждения на воздухе (после нормализации), состав и назначение сталей.

По типу равновесной структуры стали подразделяются на доэвтектоидные, эвтектоидны, заэвтектоидные и ледебуритные. Эвтектоидные стали имеют перлитную структуру, а доэвтектоидные и заэвтектоидные наряду с перлитом содержат соответственно избыточный феррит и или вторичные карбиды (М₃С, где М – металл). В структуре ледебуритных сталей присутствует эвтектика (ледебурит). По структуре они могут быть отнесены к белым чугунам, но их причисляют к сталям с учетом меньшего, чем у чугунов, содержания углерода (меньше 2 % С) и возможности подвергать пластической деформации.

Классификация по структуре после нормализации предполагает разделение сталей на три основных класса: перлитный, мартенситный и аустенитный. Такое подразделение обусловлено тем, что с увеличением содержания легирующих элементов в стали возрастает устойчивость аустенита в перлитной области; одновременно снижается температурная область мартенситного превращения. Все это приводит к изменению получаемых при нормализации структур от перлита в относительно малолегированных сталях до мартенсита (в легированных) и аустенита (в высоколегированных).

Классификация по химическому составу.

— в зависимости от вводимых элементов (хромистые, марганцовистые, хромоникелевые и т.п.).

— по общему количеству легирующих элементов.

· низколегированные ( до 2,5 % легирующих элементов)

· легированные (от 2,5 до 10 %)

· высоколегированные (более 10 %)

— по качеству.

Качество стали – это комплекс свойств, обеспечиваемых металлургическим процессом, таких, как однородность химического состава, строения и свойств стали, ее технологичность.

· качественные (до 0,04 % S и до 0,035 % Р)

· высококачественные (до 0,025 % S и до 0,025 % Р)

· особовысококачественные (до 0,015 % S и до 0,026 % Р).

— по назначению.

· конструкционные

· инструментальные

· с особыми свойствами

Маркировка легированных сталей.

Обозначение марки включает в себя цифры и буквы, указывающие на примерный состав стали. В начале марки приводятся цифры, указывающие содержание углерода: для конструкционных сталей две цифры впереди марки указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, для инструментальных сталей одна цифра в начале марки означает среднее содержание углерода в десятых долях процента. Если в начале марки нет цифры, то количество углерода составляет 1 % и выше. Буквы справа от цифры обозначают легирующие элементы: А – азот, Б – ниобий, В – вольфрам, Г – марганец, Д – медь, Е – селен, К – кобальт, Н – никель, М – молибден, П. – фосфор, Р – бор, С – кремний, Т – титан, Ф – ванадий, Х – хром, Ц – цирконий, Ч – редкоземельные элементы, Ю – алюминий. Следующие после буквы цифры указывают примерное содержание (в целых процентах) соответствующего легирующего элемента (при содержании 1 – 1,5 % и менее цифра отсутствует). Высококачественные стали обозначаются буквой А, а особовысококачественные – буквой Ш, помещенными в конце марки. Если буква А расположена в середине марки (14Г2АФ), то это свидетельствует о том, что сталь легирована азотом. Некоторые группы сталей специального назначения содержат дополнительные обозначения. При обозначении автоматных сталей с повышенной обрабатываемостью резанием буква А ставится в начале марки. Если автоматная сталь легирована свинцом, то обозначение марки начинается с сочетания букв АС (АС35Г2, где цифра 35 обозначает среднее содержание углерода в сотых долях процента). Маркировка шарикоподшипниковой стали начинается с буквы Ш (ШХ15, где 15 – среднее содержание углерода в десятых долях процента). В начале обозначения марки быстрорежущих сталей стоит буква Р, за которой следует цифра, отражающая концентрацию вольфрама (Р18, Р6М5К8Ф2). Маркировка электротехнических сталей, выплавляемых на заводе «Электросталь» начинается с буквы Э. Опытные стали первоначально обозначают буквами ЭИ (электросталь исследовательская) или ЭП (электросталь пробная) с порядковым номером разработки, например ЭИ962 (11Х11Н2В2МФ), ЭП33 (10Х11Н23Т3МР).

Таблица.3. Примерное назначение некоторых конструкционной стали

Марка стали	Характеристика	Примерное назначение
	Углеродистая качественная сталь
08, 10	Детали, штампуемые в холодном состоянии; сварные детали; детали, подлежащие цементации и цианированию	Тяги, втулки, прокладки, втулки
20	Детали неответственного назначения; сварные и штампованные детали невысокой прочности; термически необработанные детали.	Штуцеры, стержни, вкладыши, втулки, оси, крепежные детали
25	Детали, изготовляемые ковкой, а так же подвергаемые термической обработке	Оси, валы, муфты, болты, шайбы, фланцы, крепежные детали
40	Детали повышенной прочности, подвергаемые термической обработке	Шестерни, шатуны, оси, валы
50, 55	Детали высокой прочности	Шестерни, прокатные валки, ленточные пружины.
35Г2	Детали, подвергающиеся средним напряжениям	Коленчатые валы автомобилей, цапфы, полуоси
	Низколегированная сталь
35ХГС	Обладает большой прокаливаемостью	Крупные валы сельскохозяйственных машин, детали, работающие на износ
45Г2, 50Г2	Обладают повышенной прочностью и износостойкостью	Оси, валы, рычаги, стойки и др.
	Легированная сталь
15Х, 20Х	Для деталей подвергаемых закалке, цементации и работающих в условиях износа при трении	Втулки, пальцы, валки, шестерни, толкатели
35Х,40Х	Для деталей высокой прочности и вязкости	Валы, оси, коленчатые валы, шестерни, болты, шпильки
40ХН, 50ХН	Для крупных деталей ответственного назначения	Коленчатые валы, зубчатые колеса, шатуны, болты

Таблица.4. Примерное назначение некоторых специальных сталей и сплавов

Марка стали или сплава	Характеристика	Область применения
	Хромистые нержавеющие стали
Х13, 2Х13	Наибольшую коррозионную стойкость получают после термообработки	Клапаны гидравлических прессов, турбинные лопатки, предметы домашнего обихода
2Х17Н2	Обладает повышенной твердостью	Для тяжелонагруженных деталей, работающих в агрессивных средах на удар и истирание
9Х18	Обладает высокой износо- и коррозионной стойкостью	Шарикоподшипники высокой твердости, втулки и другие детали, подвергаемые износу в агрессивных средах
	Сплавы с высоким омическим сопротивлением
Х13Ю4, Х15Н60	Обладают высоким электросопротивлением и удовлетворительной пластичностью	Проволоки и ленты для бытовых приборов
	Сплавы с аномальным тепловым расширением
36Н ( инвар)	Не упрочняются под воздействием термообработки	Детали машин и приборов которые должны сохранять постоянство размеров при нагреве до 100ºС
35НКТ		То же и высокую твердость
	Сплавы с заданными упругими свойствами (элинвары)
36НХ11	Деформационно-твердеющие сплавы; обладают высокой коррозионной стойкостью	Упругие чувствительные элементы, работающие в слабо агрессивной среде
42НХТЮА	Дисперсионно- твердеющие сплавы; обладают малым температурным коэффициентом модуля упругости, ферромагнитны	Волосковые спирали часов
44НХТЮ		Мембраны, плоские спиральные и цилиндрические пружины

Термическая обработка стали и чугуна.

Термической обработкой называется тепловая обработка, в результате которой изменяется структура и физико-механические свойства металлических сплавов.

Термической обработке подвергаются как заготовки, так и готовые детали. Заготовки обычно подвергаются термической обработке для улучшения структуры, снижения твердости, а обрабатываемые детали – для придания им требуемых свойств: твердости, прочности, износостойкости, упругости и др. В результате термической обработки свойства сплавов могут быть изменены в широких пределах. Возможность значительного повышения механических свойств после термической обработки деталей машин и изделий позволяет увеличить допускаемые напряжения, уменьшить размеры и вес деталей и механизмов, повысить надежность и срок службы изделий.

Научные основы термической обработки были заложены исследованиями выдающегося русского ученого Дмитрия Константиновича Чернова в середине XIX века. В результате коллективного труда многих ученых, развивающих идеи Д.К.Чернова, мы имеем весьма точную диаграмму состояния железоуглеродистых сплавов (см. Диаграмма состояния системы «железо – углерод» (Рис.37.)).

Цель термической обработки заключается в том, чтобы нагревом до определенной температуры и последующим охлаждением получить требуемое изменение строения металла.

На результат термической обработки оказывают влияние следующие факторы: скорость нагрева, температура нагрева, продолжительность выдержки, скорость охлаждения. Таким образом, основными факторами термической обработки являются температура и время.

Основными операциями термической обработки, общими как для стали и чугуна, так и для цветных металлов, являются отжиг, нормализация, закалка и отпуск.

Термическая обработка, может быть, простой и состоять только из одной операции и сложной, состоящей из нескольких операций.

Превращения в стали при нагреве и охлаждении.

Нагрев стали при термической обработке в большинстве случаев имеет целью перевод ее структуры в аустенит. Структура доэвтектоидной стали при нагреве до точки Ас, состоит из зерен феррита и перлита.

В точке Ас₁ начинается фазовая перекристаллизация перлита, который превращается в мелкозернистый аустенит. При нагреве стали от температуры Ас₁ до температуры Ас₃ феррит растворяется в аустените. В заэвтектоидной стали при нагреве выше точки Ас₁ перлит превращается в аустенит, а при дальнейшем нагреве цементит растворяется в аустените. Выше точки Ас_m сталь состоит только из аустенита, неоднородного по химическому составу. В тех местах где был цементит, аустенит богача углеродом, а там, где был феррит, – беднее. Поэтому при термической обработке для выравнивания химического состава аустенита сталь нагревают до температуры немного выше верхней критической точки Ас₃ мелкие зерна аустенита соединяются между собой, размеры их увеличиваются. Величину зерен определяют путем сравнения микроструктуры стали (при увеличении в 100 раз) со стандартной шкалой. Зерна с номера 1 по 4-й считаются крупными, а с 5-го по 10-й – мелкими (Рис.49.).

.

Аустенит устойчив только при температурах выше 727º С. При охлаждении стали, нагретой до аустенитного состояния, ниже точки Аr₁ начинается распад аустенита. Как уже было

сказано (см. Диаграмма состояния системы «железо – углерод»), при медленном охлаждении эвтектоидной углеродистой стали (0,81 %углерода) при температуре, соответствующей линии PSK, происходит превращение аустенита в перлит. Кристаллическая решетка – железа перестраивается в – железо, выделяется цементит.

Рис.50. Диаграмма изотермического превращения аустенита стали, содержащей 0,8% углерода

Для изучения изотермического превращения аустенита небольшие образцы стали нагревают до температур, соответствующих существованию стабильного аустенита, т.е. выше критической точки, а затем быстро охлаждают, например до 700, 600, 500, 400, 300ºС и т.д., и выдерживают при этих температурах до полного распада аустенита. Изотермическое превращение аустенита эвтектоидной стали происходит в интервале температур от 727 до 250ºС (температура начала мартенситного превращения – Мн).

На диаграмме (см. диаграмму изотермического превращения (Рис.50.)) видны две С-образные кривые. Кривая I указывает время начала превращения, кривая II- время конца превращения переохлажденного аустенита. Период времени до начала распада аустенита называют инкубационным. При 700ºС превращение аустенита начинается в точке а и заканчивается в точке в, в результате этого процесса образуется перлит. При 650ºС распад аустенита происходит между точками а₁и в₁ . в этом случае образуется сорбит.

Рис.51. Микроструктуры.

Сорбит – механическая смесь феррита и цементита, отличающаяся от перлита более тонким строением. Магнитен. Образуется при ускоренном охлаждении при распаде аустенита в интервале температур 600-700ºС или при отпуске мартенсита. НВ 270-320 (30-40 HRC) (Рис.51.). Такая сталь обладает высокой прочностью и пластичностью. При охлаждении стали до 550ºС (точка начала и конча распада а₂и в₂ соответственно) аустенит превращается в троостит.

Троостит – механическая смесь феррита и цементита, отличающаяся от сорбита еще более высокой степенью дисперсности. Магнитен. Образуется при ускоренном охлаждении при распаде аустенита в интервале температур 400 – 600ºС , а также при отпуске мартенсита. НВ 330-400 (40-45 HRC) (Рис.51.). Обладает достаточной прочностью, умеренной вязкостью и пластичностью.

Ниже температуры 550ºС в результате промежуточного превращения аустенита (в температурном интервале, расположенном ниже перлитного но, выше мартенситного превращения) образуется структура бейнита, состоящая из смеси перенасыщенного углеродом феррита и карбидов (цементита).

Различают верхний бейнит (перистого строения), появляющийся при 500-350ºС, и нижний (пластинчатого, игольчатого строения), образующийся при 350-250ºС.

Верхний бейнит имеет пониженную прочность, невысокую пластичность и вязкость, твердость его 43-46 HRC. У нижнего бейнита показатели прочности, пластичности и вязкости более высокие, твердость 52-55 HRC. Превращение аустенита при температурах Аr – 550ºС называют перлитными, при температурах 550ºС – Мн – промежуточными и при температурах Мн – Мк – мартенситными.

При медленном охлаждении аустенит превращается в перлит. При большей скорости охлаждения переохлажденный аустенит полностью перейдет в сорбит. При еще больших скоростях охлаждения образуется новая структура – троостит. При очень больших скоростях охлаждения образуется мартенсит.

Мартенсит – перенасыщенный твердый раствор углерода в – железе (Рис.52.), полученный из аустенита в результате бездиффузионного превращения (перестройки кристаллической решетки — железа без изменения концентрации углерода). Микроструктура игольчатого вида. Образуется в процессе быстрого охлаждения при температуре ниже 250 -200ºС. НВ 500-700.

При образовании мартенсита происходит перестройка гранецентрированной решетки аустенита в объемно-центрированную решетку — железа. Избыточное содержание углерода находящегося в — железе, искажает эту решетку и превращает ее в тетрагональную, в которой отношение параметров с/а не равно единице, как у куба.

Рис.52.Элементарная ячейка кристаллической решетки мартенсита

Степень тетрагональности тем выше, чем больше углерода в стали. Скорость охлаждения, при которой из аустенита образуется только мартенсит, называют критической скоростью закалки. При закалке стали ее охлаждают со скоростью больше критической.

Мартенситные превращения протекают при непрерывном охлаждении аустенита ниже точки Мн. по достижении определенной температуры (точка Мк) превращение аустенита в мартенсит заканчивается. Температуры в точках Мн и Мк зависят от химического состава стали. Углерод и легирующие элементы (за исключением алюминия и кобальта) понижают эти температуры.

Мартенсит обладает самой высокой твердостью, наряду со значительной хрупкостью. Он имеет пластинчатое строение, но в плоскости микрошлифа пластинки приобретают вид игл, поэтому мартенсит часто называют игольчатым (Рис.53.).

Рис.53.

У многих сталей температура в точке Мк ниже комнатной, поэтому распад аустенита не заканчивается, если сталь охлаждается только до комнатной температуры. Аустенит, который сохраняется в структуре стали при комнатной температуре, наряду с мартенситом, называют остаточным. Закаленные высоколегированные стали содержат остаточный аустенит в больших количествах, а низкоуглеродистые его почти не имеют.

Мартенсит, получаемый при закалке стали, представляет собой неустойчивую структуру, стремящуюся к превращению в более равновесное состояние. Нагрев ускоряет этот переход, так как подвижность атомов при этом сильно возрастает.

Отжиг стали.

Отжигом называется операция термической обработки, при которой путем нагрева, выдержки при установленных температурах и последующего медленного охлаждения в стали получают устойчивую (равновесную) структуру, свободную от остаточных напряжений.

Отжиг стальных изделий имеет целью снятие внутренних напряжений, устранение структурной неоднородности, улучшение обрабатываемости резанием и подготовку к последующей термической обработке.

Отжиг первого рода. Это отжиг, при котором, как правило, не происходит фазовых превращений (перекристаллизации), а если они имеют место, то не оказывают влияния на конечные результаты.

Различают следующие разновидности отжига первого рода: гомогенизационный (диффузионный), низкий и рекристаллизационный.

Гомогенизационный отжиг, или гомогенизация, применяется для выравнивания химической неоднородности (за счет диффузии) зерен твердого раствора, т.е. уменьшения микроликвации в фасонных отливках и в слитках главным образом из легированной стали.

В процессе гомогенизации слитки нагревают до 1100–1200 ºС, выдерживают при этой температуре 8 -15 часов, а затем медленно охлаждают до 200-250 ºС. Продолжительность отжига 80-110 часов.

Рекристаллизационному отжигу подвергают сталь, деформированную в холодном состоянии. Наклеп может оказаться столь большим, что сталь становиться мало пластичной и дальнейшая деформация становится невозможной. (После ковки холодного металла заметно возрастает его прочность и твердость. В то же время он становится хрупким. Это явление получило название «наклеп». Наклепом называют как сам процесс изменения внутреннего строения металла при холодной пластической деформации, так и получающийся при этом результат, т.е. повышение прочности и твердости, сопровождающееся уменьшением пластичности.) Для возвращения стали пластичности, и возможности дальнейшей деформации изделия проводят рекристаллизационный отжиг.

При нагреве холоднодеформированной стали до температуры 400-450 ºС изменений в строении стали не происходит, механические свойства изменяются незначительно и только снимается большая часть внутренних напряжений. При дальнейшем нагреве механические свойства стали резко изменяются: твердость и прочность понижаются, а пластичность повышается (Рис.54.).

.

Рис.54. Влияние температуры отжига на механические свойства деформированного металла

Это происходит в результате изменения строения стали. Вытянутые в результате деформации зерна становятся равноосными.

Рекристаллизация начинается с появления зародышей на границах деформированных зерен. В дальнейшем зародыши растут за счет деформированных зерен, в связи с чем происходит образование новых зерен, пока деформированных зерен совсем не останется.

Под температурой рекристаллизации подразумевается та температура, при которой в металлах, подвергнутых деформации в холодном состоянии, начинается образование новых зерен. Для ускорения процесса рекристаллизации, холоднодеформированные металлы и сплавы, нагревают до более высоких температур, например углеродистую сталь до 600-700 ºС.

Низкий отжиг. Если структура стали после горячей механической обработки хорошая и нет необходимости в перекристаллизации, внутренние напряжения, то нагревают сталь ниже Ас₁ . Нагрев осуществляется со скоростью 100-150 град/час, а после выдержки – охлаждение на воздухе. Углеродистые и легированные стали подвергают низкому отжигу перед обработкой резанием, волочением и т.д.

Отжиг второго рода. Это отжиг, при котором фазовые превращения (перекристаллизация) определяют его целевое назначение.

Различают следующие разновидности отжига второго рода: полный отжиг, неполный отжиг, изотермический отжиг.

Полный отжиг. При полном отжиге доэвтектоидная сталь нагревается выше Ас₃ на 30-50 ºС (Рис.55.), выдерживается при этой температуре до полного прогрева и медленно охлаждается. В этом случае ферритно-перлитная структура переходит при нагреве в аустенитную, а затем при медленном охлаждении превращается обратно в феррит и перлит. Происходит полная перекристаллизация.

На практике скорость нагрева обычно близка к 100 град/час, а продолжительность выдержки колеблется от 0,5 до 1 часа на тонну нагреваемого металла. Чрезмерное повышение температуры нагрева металла над точкой Ас₃ вызывает рост зерна аустенита, что ухудшает свойства стали.

Основные цели полного отжига: устранение пороков структуры, возникших при предыдущей обработке металла (сварка, литье, горячая деформация, термообработка), смягчение стали перед обработкой резанием и снятие внутренних напряжений.

Неполный отжиг. Неполный отжиг заключается в нагреве выше Ас₁ (Рис.55.) и медленном охлаждении. При этом происходит частичная перекристаллизация перлитной составляющей.

Неполному отжигу подвергают доэвтектоидные стали с целью снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости резанием в том случае, если предварительная горячая обработка не привела к образованию крупного зерна.

Неполный отжиг заэвтектоидных сталей называется также отжигом сфероидизации. В результате отжига сфероидизации получают структуру – зернистый перлит. Охлаждение при сфероидизации должно быть медленным, чтобы обеспечить распад аустенита на ферритно-карбидную смесь.

Стали со структурой зернистый перлит менее склонны к перегреву, образованию трещин и деформации при последующей закалке, а также хорошо обрабатываются резанием.

Изотермический отжиг. На практике с целью экономии времени часто проводят изотермический отжиг. В этом случае сталь нагревают, а затем быстро охлаждают (чаще переносом в другую печь) до температуры лежащей ниже Ас₁ на 50-100 ºС. При этой температуре сталь выдерживается до полного распада аустенита, после чего охлаждается на воздухе. Изотермический отжиг часто применяют для легированных сталей, так как он сокращает продолжительность процесса.

Светлый отжиг осуществляется по режимам полного и неполного отжига с применением защитных атмосфер или в печах с частичным вакуумом.

Светлый отжиг применяется для холоднокатаной ленты, проволоки и т.д., а также для деталей, подвергаемых гальваническим покрытиям с целью защиты поверхности металла от окисления и обезуглероживания.

Рис.55.

Нормализация.

Нормализацией называется нагрев доэвтектоидной стали до температуры выше Ас₃ (Рис.55.), а заэвтектоидной – выше Асm на 50-60 ºС с последующем охлаждением на воздухе. При нормализации происходит перекристаллизация стали, устраняющая крупнозернистую структуру, полученную при литье или ковке.

В результате охлаждения на воздухе распад аустенита на ферритно-цементитную смесь происходит при более низких температурах, а следовательно, повышается дисперсность смеси.

Назначение нормализации различно в зависимости от состава стали. Вместо отжига низкоуглеродистые стали подвергают нормализации. В результате твердость немного возрастает, но улучшается качество поверхности при резании.

Для среднеуглеродистых сталей нормализацию применяют вместо закалки и высокого отпуска (улучшения). Механические свойства при этом понижаются, но уменьшается деформация изделия по сравнению с получаемой при закалке.

Высокоуглеродистые (заэвтектоидные) стали подвергают нормализации с целью устранения цементитной сетки.

Нормализацию с последующим высоким отпуском применяют вместо отжига для исправления структуры легированных сталей.

Закалка.

Закалкой называется операция термической обработки, состоящая в нагреве до температур выше (Рис.56.) верхней критической точки Ас₃ доэвтектоидной стали и выше нижней критической точки Ас₁ заэвтектоидной стали и выдержки при данной температуре с последующим быстрым охлаждением (в воде, масле, водных растворах солей и пр.).

Закалкой можно считать такую термообработку, при которой сталь приобретает неравновесную структуру (сорбит, троостит, бейнит, мартенсит) что, прежде всего, выражается в повышении твердости стали.

Закалкой достигается повышение прочности конструкционных сталей и придание режущей способности инструментальной стали. Температура нагрева стали перед закалкой зависит в основном от химического состава стали. При закалке доэвтектоидных сталей нагрев следует вести до температуры, лежащей на 30-50 ºС выше точки Ас₃. В этом случае сталь имеет структуру однородного аустенита, который при последующем охлаждении со скоростью, превышающей критическую скорость закалки, превращается в мартенсит. Такая закалка называется полной.

Максимальная скорость охлаждения, при которой аустенит превращается в мартенсит без структур перлитного типа, называется критической скоростью закалки.

Рис.56. Интервал закалочных температур углеродистой стали

При нагреве доэвтектоидной стали до температур, лежащих в интервале Ас₁— Ас₃, в структуре мартенсита сохраняется некоторое количество феррита, снижающего твердость закаленной стали. Такая закалка называется неполной. Для заэвтектоидной стали наилучшая температура закалки – на 29-30 ºС выше Ас₁, т.е.неполная закалка. В этом случае сохранение цементита при нагреве и охлаждении будет способствовать повышению твердости, так как твердость цементита больше твердости мартенсита. Нагрев заэвтектоидной стали до температур выше Ас_m излишен, так как твердость получается меньшей, чем при закалки с температуры Ас₁, за счет растворения цементита и увеличения количества остаточного аустенита. Кроме того, при охлаждении с более высоких температур могут возникнуть большие внутренние напряжения.

Скорость охлаждения оказывает решающее влияние на результаты закалки.

Для каждой стали существует критическая скорость закалки, чем ниже эта скорость, тем легче закалить сталь. Фактическая скорость охлаждения при закалке должна быть меньше критической, иначе мартенсит в структуре стали либо не образуется совсем, либо образуется частично, тогда структура стали будет состоять в основном из троостита или сорбита. Однако не следует охлаждать сталь со скоростью, значительно превышающей критическую. При таком охлаждении сталь будет иметь структуру мартенсита, но чрезмерно резкая закалка может привести к весьма значительным внутренним напряжениям и трещинам.

Различна скорость охлаждения изделий при закалке достигается за счет применения охлаждающих жидкостей: воды, масла, растворов солей в воде и др. При охлаждении в жидкости изделие отдает часть своей теплоты соприкасающейся с ним жидкости, превращающейся в пар. Теплота, расходуемая на образование пара, называется скрытой теплотой парообразования. Чем выше теплота парообразования, тем выше закаливающая способность жидкости, так как изделие, отдавая большое количество тепла на образование пара, будет быстрее охлаждаться.

Самая распространенная закалочная среда – вода. Ее охлаждающая способность зависит от температуры. Чем выше температура воды, тем меньше ее закалочная способность. Обычно при закалке применяется вода с температурой 20-30 ºС.

Так же в качестве закалочной жидкости используют 5-10-процентный раствор едкого натра или поваренной соли в воде. Вода, в которой растворены хлористый натрий или едкий натр, имеет более высокую скрытую теплоту парообразования. Частицы соли, соприкасаясь с раскаленным металлом, взрываются и разрушают паровую рубашку, тем самым, увеличивая закаливающую способность воды.

Широкое распространение в качестве охлаждающей среды получило минеральное масло, преимущественно индустриальное. Масло, подогретое до 50-60 ºС, обладает более высокой закаливающей способностью, чем холодное. Это объясняется тем, что при нагреве масло становится менее вязким, его паровая рубашка разрушается быстрее.

Закалочная способность масла при 550-650 ºС в 4 – 5 раз меньше, чем холодной воды, однако при 200-300 ºС масло охлаждает изделие в 10 раз медленнее, чем вода, поэтому при закалке изделий в масле значительно уменьшается опасность их коробления и появления трещин.

Виды закалки стали.

Выбор способа закалки зависит от, состава стали из которой изготовлена деталь, ее размеров и формы.

Закалка в одном охладители. (кривая охлаждения 1) (Рис.57.) деталь нагретую до закалочной температуры погружают в закалочную среду, где она остается до полного охлаждения. Данный вид закалки применяют для деталей простой формы из углеродистой и легированной стали. В качестве охлаждающей жидкости для углеродистых сталей применяют воду, легированные стали охлаждают в масле.

Рис.57.

Закалка в двух средах (кривая охлаждения 2) (Рис.57.) широко применяется для инструмента из высокоуглеродистой стали. Сущность способа состоит в то, что деталь вначале охлаждают в воде, до температуры немного выше Мн (температура начала мартенситного превращении), а затем переносят в масло или другую охлаждающую среду, где оставляют до полного охлаждения.

Ступенчатая закалка (кривая охлаждения 3) (Рис.57.) выполняется путем быстрого охлаждения деталей в соляной ванне температура которой немного выше температуры мартенситного превращения (240-250 ºС). Выдержка при этой температуре должна обеспечить выравнивание температур по всему сечению детали. Затем детали охлаждают до комнатной температуры в масле или на спокойном воздухе, устраняя тем самым термические внутренние напряжения.

Изотермическая закалка (кривая охлаждения 4) (Рис.57.) проводится так же, как ступенчатая, но с более длительной выдержкой при температуре горячей ванны – для обеспечения полного распада аустенита. В результате такой закалки сталь приобретает структуру игольчатого троостита, с твердостью НRС 45-55 и с сохранением небольшой пластичности. В основном изотермической закалке подвергают легированные стали. В качестве охлаждающей среды используют расплавленные соли: 55 % KNO₃ + 45 % NaNO₂ (температура плавления 137 ºС), и 55 % KNO₃ + 45 % NaNO₃ (температура плавления 218 ºС).

Светлая закалка стальных деталей производится в специально оборудованных печах с защитной атмосферой.

Так же для получения чистой и светлой поверхности применяют ступенчатую закалку с охлаждением в расплавленной едкой щелочи. Деталь нагревают в соляной ванне из хлористого натрия при температуре на 30-50 ºС выше точки Ас₁ и охлаждают при температуре 180-200 ºС в ванне, состоящей из 75 % едкого калия и 25 % едкого натра с добавлением 6-8 % воды (от веса всей соли). Такая смесь имеет температуру плавления 145 ºС и благодаря наличию воды обладает очень высокой закаливающей способностью.

Закалка с самоотпуском. Детали выдерживают в охлаждающей среде не до полного охлаждения, а в определенный момент извлекают из нее с целью сохранения в сердцевине изделия некоторого количества тепла, за счет которого производится последующий отпуск. После достижения требуемой температуры отпуска за счет внутреннего тепла деталь окончательно охлаждают в закалочной жидкости. Закалка с самоотпуском применяется для различного инструмента, требующего высокой твердости на поверхности и сохранения вязкой сердцевины.

Отпуск стали.

Отпуском называется операция термической обработки, состоящая в нагреве закаленной стали до температуры ниже критической точки Ас₁, выдержке при этой температуре и последующем медленном или быстром охлаждении.

Отпуск имеет целью устранение или уменьшение напряжений в стали, повышение вязкости и понижение твердости.

Отпуск является заключительной операцией термической обработки.

В зависимости от температуры нагрева различают низкий, средний и высокий отпуск.

Низкий отпуск характеризуется нагревом в интервале 80-200 ºС, выдержки при этой температуре и последующем охлаждении на воздухе. Этот отпуск снижает внутренние напряжение в стали при сохранении высокой твердости (58-63 HRC). Он применяется преимущественно для инструмента из углеродистой и низколегированной стали, а также для деталей, подвергаемых поверхностной закалке, цементации и нитроцементации, к которым предъявляются высокие требования по твердости и износостойкости.

Средний отпуск осуществляется при температурах 350-500 ºС. Целью этого отпуска является получение структуры троостита. Твердость стали заметно понижается (40-50 HRC), предел упругости достигает максимальной величины. Средний отпуск применяют для пружин, рессор, а также инструмента, который должен иметь значительную прочность и упругость при средней твердости.

Высокий отпуск производится при температурах 550-680 ºС.

Сталь при этом приобретает структуру сорбита. Твердость закаленной стали снижается до 250-350 НВ, прочность уменьшается в 1,5-2 раза, пластичность и вязкость увеличиваются в несколько раз, внутренние напряжения полностью снимаются. Закалка с высоким отпуском называется улучшением. Улучшенная сталь по сравнению с отожженной или нормализованной имеет более высокие показатели прочности, пластичности и вязкости.

Старение – это процесс изменения свойств сплавов без заметного изменения микроструктуры. В результате старения прочность и твердость повышаются, а пластичность и вязкость снижаются. Старение приводит к изменению размеров и короблению изделий. Если старение протекает при комнатной температуре, его называют естественным, если при повышенной температуре – искусственным. Известны два вида старения: термическое и деформационное. Термическое старение происходит в результате изменения растворимости углерода в — железе в зависимости от температуры. Деформационное строение протекает в сплаве, подвергнутом пластической деформации при температуре ниже температуры рекристаллизации. Процесс этого старения длится 15 суток и более при комнатной температуре и всего несколько минут при температурах 200-350 ºС.

Искусственное старение закаленных и отпущенных при низкой температуре изделий производится после предварительной механической обработки при 100-180 ºС с выдержкой в течении 18-35 часов и медленным охлаждением. Естественное старение осуществляется на открытом воздухе под навесом, где на изделия воздействуют температурные изменения, влажность и давление воздуха. Оно длится от 3 месяцев до 2 лет. Результатом естественного старения является снижение внутреннего напряжения, стабилизация размеров и геометрической формы изделия.

Обработка стали холодом.

В некоторых сталях – углеродистых (при содержании более 0,4-0,5 % углерода) и легированных – в закаленном состоянии содержится повышенное количество остаточного аустенита – 3-12 %, а в быстрорежущих – 35 % и более. Это объясняется тем, что температура конца мартенситного превращения (Мк) указанных сталей ниже нуля градусов, а при закалке охлаждение производится только до комнатной температуры. Остаточный аустенит в стали снижает ее твердость и при постепенном самопроизвольном распаде вызывает изменение размеров детали из этой стали. Закаленные стали, в структуре которых имеется остаточный аустенит, подвергают охлаждению до температур ниже нуля градусов. Под действием отрицательных температур остаточный аустенит перестраивается в мартенсит, что способствует повышению твердости, улучшению магнитных характеристик, стабилизации размеров, повышению стойкости и усталостной прочности изделий. Твердость после обработки холодом возрастает на 1-5 HRC и более.

Необходимую температуру получают с помощью сухого льда (твердая углекислота), жидкого кислорода или жидкого воздуха. Термообработку с применением холода осуществляют по схеме: закалка – обработка холодом – низкий отпуск.

Термомеханическая обработка стали.

Термомеханической обработкой называется процесс, при котором термическая обработка совмещается с обработкой давлением. При такой обработке сталь нагревают до температуры выше критической точки Ас₃ и выдерживают при этой температуре с последующей пластической деформацией аустенита для получения в нем особой мартенситной структуры.

Термомеханическая обработка способствует повышению механических свойств стали.

Дефекты термической обработки и меры их предупреждения.

Дефекты при отжиге могут возникать вследствие неправильного хода нагрева, применения слишком высоких или слишком низких температур, чрезмерной продолжительности нагрева, из-за неподходящей атмосферы в печи и неправильного режима охлаждения.

Недогрев – дефект, образующийся при нагревании стали до температуры ниже критической, что приводит к снижению ее прочности, твердости и пластических свойств. Этот дефект устраняется отжигом или нормализацией с последующей повторной термической обработкой.

Перегрев – дефект, являющийся следствием нагревания стали до температуры намного выше критической или чрезмерно большой выдержки при заданной температуре. Из-за перегрева получается крупноигольчатый мартенсит, механические свойства которого ниже мелкоигольчатого. Перегретую сталь отжигают и вновь подвергают закалке.

Окисление и обезуглероживание – дефекты, являющиеся результатом химических реакций, происходящих при нагреве стали между поверхностным слоем металла и кислородом окружающей среды. Эти процессы оказывают отрицательное влияние на конструктивную прочность изделий, приводят к потерям металла на угар, обуславливают необходимость увеличение припусков для последующей механической обработки. Применяют ряд способов предохранения стальных изделий от окисления и обезуглероживания при нагреве (нагрев в печах с контролируемой атмосферой, нагрев в расплавленных солях, нагрев в ящиках наполненных чугунной стружкой и т.п.).

Коробление и образование трещин – наиболее распространенные дефекты, являющиеся следствием возникновения в деталях больших внутренних напряжений, связанных с изменением их объема при закалке. Объемные изменения и сопровождающее их внутренние напряжения обусловлены двумя причинами. Первая причина – быстрое и резкое охлаждение изделий при закалке, в результате чего объем их различных слоев изменяется неравномерно. Другая причина появления закалочных трещин и коробления – изменение объема изделий при превращении аустенита в мартенсит. Из всех структурных составляющих стали, аустенит имеет наименьший объем, а мартенсит – наибольший. Так как при закалке аустенит переходит в мартенсит не одновременно по всему сечению изделия, в нем возникают внутренние напряжения. В тех местах изделия, где внутренние напряжения выше предела прочности стали, появляются трещины. Если внутренние напряжения значительны, но не достигают предела прочности стали, происходит коробление изделия.

Одним из способов уменьшения внутренних напряжений при закалке является предварительная подготовка изделия путем – отжига, нормализации или высокого отпуска. Весьма эффективный способ уменьшения внутренних напряжений – медленное охлаждение изделий при температурах превращения аустенита в мартенсит.

Недостаточная твердость – такой дефект получается в результате недогрева или недостаточно быстрого охлаждения изделия при закалке. Этот дефект исправляется правильной повторной закалкой, перед которой отжигом, нормализацией или высоким отпуском снимаются внутренние напряжения.

Термическая обработка чугуна.

Термическую обработку чугунов производят с целью снятия внутренних напряжений, возникающих при литье и вызывающих с течением времени изменением размеров и формы оливки, снижения твердости и улучшения обрабатываемости резанием, повышения механических свойств.

Отжиг чугуна.

Отжиг для снятия внутренних напряжений. Этому отжигу подвергают чугуны при следующих температурах: серый чугун с пластинчатым графитом 500-570 ºС; высокопрочный чугун с шаровидным графитом 550-650 ºС; низколегированный чугун 570-600 ºС; высоколегированный чугун 620-650 ºС. Скорость нагрева составляет примерно 70-100 град/час, выдержка при температуре нагрева зависит от массы и конструкции отливки составляет от 1 до 8 часов. Охлаждение до 200 ºС (для предупреждения возникновения термических напряжений) медленное, со скоростью 20-50 град/час, что достигается охлаждением отливки вместе с печью. Далее отливки охлаждают на воздухе. Результатом этого вида отжига является снятие внутренних напряжений, повышение вязкости, исключается коробление и образование трещин в процессе эксплуатации.

Смягчающий отжиг (отжиг графитизирующий низкотемпературный) проводят для повышения обрабатываемости резанием и повышения пластичности. Его осуществляют длительной выдержкой при 680-700 ºС (ниже точки А₁). Время выдержки для серых чугунов 1-4 часа, для ковких чугунов до 60 часов. Охлаждение медленное для деталей сложной конфигурации и ускоренное для деталей простой формы. В результате этого отжига в чугуне увеличивается количество феррита.

Отжиг графитизирующий, в результате которого из белого чугуна получают ковкий чугун.

Нормализация (серого и ковкого чугуна) при температуре 850-950 ºС. Время выдержки должно быть достаточным для насыщения аустенита углеродом (1 -3 часа). Охлаждение ускоренное, чтобы аустенит смог превратится в перлит и чаще всего осуществляется на воздухе. В результате нормализации получается структура перлит + графит и повышается прочность и износостойкость. После нормализации для снятия внутренних напряжений применяется высокий отпуск при 650-680 ºС с выдержкой 1-1,5 часа.

Закалка и отпуск чугуна.

Для закалки чугун нагревают до температуры 850-950 ºС. Время нагрева обычно составляет от 1 до 3 часов (полное растворение углерода в — железе). Охлаждение осуществляется в воде или масле. При закалке аустенит превращается в мартенсит или троостит + графит. После закалки проводят отпуск при температуре 200-600 ºС. В результате повышается твердость, прочность и износостойкость чугуна.

При изотермической закалке чугун нагревают и выдерживают от 10 до 90 минут, после чего охлаждают в расплавленной соли при 200-400 ºС. В результате этого аустенит распадается с образованием структуры игольчатого троостита + графит. Изотермическая закалка позволяет повысить твердость и прочность, сохраняя пластичность.

Поверхностная закалка с нагревом поверхностного слоя кислородо-ацетиленовым пламенем, ТВЧ или в электролите. Нагрев до 900-1000 ºС. Охлаждение в воде, масле или масляной эмульсии. При поверхностной закалке в поверхностном слое образуется мартенсит + графит или троостомартенсит + графит. Отпуск при 200-600 ºС, охлаждение на воздухе. В результате повышается твердость, прочность и износостойкость поверхностного слоя при наличии мягкой сердцевины.

Старение чугуна.

Для стабилизации размеров литых чугунных деталей, предотвращения коробления и снятия внутренних напряжений применяют старение.

Различают два вида старения: естественное и искусственное. Естественное старение осуществляется на открытом воздухе или в помещении склада. Изделия после литья выдерживаются в течении 6-15 месяцев. При естественном старении снижение напряжений в отливках составляет 3-10 %.

Искусственное старение осуществляется при повышенных температурах; длительность несколько часов.

Нагрев до температуры 550-570 ºС со скоростью 30-60 ºС в час, выдержка при этой температуре 3-5 ч и охлаждение вместе с печью до 150-200 ºС, с последующим охлаждением на воздухе.

Химико-термическая обработка стали.

Химико-термической обработкой (ХТО) называют обработку, заключающуюся в сочетании термического и химического воздействия с целью изменения состава, структуры и свойств поверхностного слоя детали в необходимом направлении.

Такая обработка применима к деталям, от которых требуется наличие твердой и износоустойчивой поверхности при сохранении вязкой сердцевины, высокой коррозионной стойкости, высокого сопротивления усталости и т.д.

ХТО включает следующие основные взаимосвязанные стадии:

· образование активных атомов в насыщающей среде и диффузию их к поверхности обрабатываемого материала;

· адсорбцию образовавшихся активных атомов поверхностью насыщения;

· диффузию – перемещение адсорбированных атомов в поверхность металла.

Цементация – диффузионное насыщение поверхностного слоя детали углеродом. После цементации выполняется термическая обработка – закалка (780-850 ºС) и низкий отпуск (150-200 ºС). Цементации подвергают детали, работающие на истирание, испытывающие при работе вибрацию и удары. Цементации подлежат детали из стали, содержащей до 0,3 % углерода. Поверхность детали насыщается углеродом в пределах от 0,8 до 1 %. Цементация осуществляется в твердых, газообразных и жидких средах (карбюризаторах).

При цементации в твердом карбюризаторе используется металлический ящик (Рис.58.). Детали располагают в ящике в шахматном порядке. Вместе с деталями в ящик загружают цилиндрический образец – «свидетель», изготовленный из стали той же марки, из которой изготовлены детали. По «свидетелю» определяют глубину цементированного слоя. В качестве карбюризатора служит смесь древесного угля (60-90 %)и углекислых солей бария ВаСО₃ и натрия NаСО₃. ящики закрывают крышкой, устанавливают в печь и выдерживают при температуре 900-950 ºС.

Рис.58. Схема укладки деталей в цементационный ящик

При нагреве углерод древесного угля соединяется с кислородом воздуха, образуя окись углерода (СО), которая разлагается с образованием атомарного углерода, диффундирующего в деталь: 2СО СО₂ + С _{атомарный}. Двуокись углерода взаимодействует с древесным углем и вновь образует окись углерода: СО₂ + С 2СО и т.д.

Чаще всего карбюризатор имеет состав: 14-22 % ВаСО_3, 4 % Nа₂СО₃ , 2 % СаСО₃, 6 % патоки или крахмала, не более 5 % влаги и остальное – древесный уголь твердых парод с зерном 7-12 мм.

При температуре цементации углекислые соли разлагаются на окиси и углекислый газ: ( ВаСО₃ ВаО + СО₂; Nа₂СО₃ Nа₂О + СО₂). На поверхности цементированной стали образуется заэвтектоидная зона (перлит и сетка цементита(, далее располагается эвтектоидная зона (перлит), и при переходе к сердцевине – переходная доэвтектоидная зона (феррит и перлит). За толщину цементированного слоя принимают сумму толщин заэвтектоидной, эвтектоидной и половины переходной зоны (Рис.59.). С повышением температуры и времени выдержки толщина цементированного слоя увеличивается, глубина его достигает 0,5 – 2 мм. на каждые 0,1 мм толщины слоя требуется выдержка около 1 часа.

Рис.59.

В единичном производстве используется цементация пастами. При массовом и крупносерийном производствах применяют газовую цементацию в специальных герметически закрытых печах. Газовая цементация позволяет повысить скорость процесса (по сравнению с цементацией в твердом карбюризаторе), повысить производительность труда, осуществить автоматизацию и регулирование процесса насыщения металла углеродом. При газовой цементации атомарный углерод образуется при разложении углеводородов и окиси углерода. Основным углеводородом является метан СН₄, разложение которого идет по реакции СН₄ 2Н2 + С _{атомарный}. Для цементирования слоя глубиной 1мм при газовой цементации требуется 3-4 часа (при цементации в твердом карбюризаторе -10 часав).

Высокую скорость науглероживания (0,12 – 0,15 мм/ч) обеспечивает жидкостная цементация. Она осуществляется в соляной ванне следующего состава: 75-80 % Nа₂СО₃, 10-15 % NaCl и 6-10 % SiC (карборунд). Процесс ведется при температуре 850-860 ºС. Добавление в ванну хлористого аммония NH₄Cl интенсифицирует процесс. Жидкостная цементация создает возможность закалки зацементированных деталей прямо из соляной ванны, позволяет достигнуть равномерности нагрева.

Азотирование.

Азотированием называется процесс насыщения поверхности стали азотом с целью повышения твердости (до 72 НRC), износоустойчивости поверхности, усталостной прочности и коррозионной стойкости деталей.

Основоположником азотирования стали является русский ученый проф. Н.П.Чижевский, который впервые5 исследовал и применил этот процесс.

Азотирование проводят при температурах 500-520º С в течении 8-90 ч. Глубина азотированного слоя – 0,1 – 0,8 мм. По окончании процесса азотирования детали охлаждают до 200-300º С вместе с печью в потоке аммиака, а затем на воздухе. Повышение температуры ускоряет процесс, но снижает твердость азотированного слоя.

Для нагрева деталей служат специальные печи, в которые подается аммиак NH₃. при нагреве аммиак разлагается: 2NH₃ 3H₂ + 2N_{атомарный}. Атомарный азот N поглощается поверхностью стали и проникает в глубь детали. В поверхностном слое азот образует химические соединения – нитриды (железа Fe₂N, хрома CrN, молибдена МоN, алюминия АlN), которые придают стали большую твердость (до 1200 НV). Азотирование проводят по одноступенчатому и двухступенчатому режимам. По одноступенчатому режиму азотируют инструмент из быстрорежущей стали (метчики, зенкеры, сверла, фрезы). Стойкость такого инструмента повышается в 2-3 раза. Двухступенчатое азотирование применяют для упрочнения штампов горячей штамповки. На первой ступени процесс ведется при 500-590º С в выдержкой 8-10 ч, на второй ступени – при 570-590º С в течение 18-20 ч. Детали охлаждают вместе с печью до 200º С. При двухступенчатом режиме азотированный слой получается с меньшей хрупкостью.

Азотированию с целью повышения твердости поверхности подвергают зубчатые колеса, гильзы, валы и другие детали из сталей 38ХМЮА, 38ХВФЮА, 18Х2Н4ВА, 40ХНВАи др. Азотирование – последняя операция в технологическом процессе изготовления деталей.

Антикоррозионное азотирование любых сталей выполняют на небольшую глубину при температурах 600-700º С в течении 1-2 ч. Такое азотирование часто совмещают с закалкой при 770-850º С (стали У8, У10 и др.) с выдержкой 10-15 мин и охлаждением в воде или масле.

Жидкостное азотирование выполняется в расплавленных цианистых солях (40 % KCNO и 60 % NaCN), через которые при 570º С в течении 1-3 ч пропускают кислород. Толщина азотированного слоя – 0,15-0,5 мм. В результате распада солей в сталь диффундирует азот, на поверхности деталей образуется тонкий слой карбонитрида Fe₃(CN) с высоким сопротивлением износу и коррозии. Азотированный слой не склонен к хрупкому разрушению. Твердость азотированного слоя углеродистых сталей – до 350 HV, легированной – до 1100 HV.

Ионное азотирование осуществляется в герметичном контейнере, в котором создается разряженная азотосодержащая атмосфера. Для этой цели применяют чистый азот, аммиак или смесь азота и водорода. Размещенные внутри контейнера детали подключают к отрицательному полюсу источника постоянной электродвижущей силы. Они играют роль катода. Анодом служит корпус контейнера. Между катодом и анодом включают высокое напряжение (500-1000 В) – происходит ионизация газа. Образующиеся положительно заряженные ионы азота устремляются к отрицательному полюсу – катоду. Электрическое сопротивление газовой среды вблизи катода резко возрастает, вследствие чего почти все напряжение, подаваемое между анодом и катодом, падает на сопротивление вблизи катода. Возле катода создается высокая напряженность электрического поля. Ионы азота, входя в эту зону высокой напряженности, приобретают большие скорости и, ударяясь о деталь (катод), внедряются в ее поверхность. Высокая кинетическая энергия, которой обладают ионы азота, переходит в тепловую. Деталь за короткое время (15-30 мин) разогревается до 450-580º С, происходит диффузия азота в глубь металла, т.е. азотирование. При соударении ионов с поверхностью детали ионы железа выбиваются с ее поверхности, за счет чего обеспечивается очистка поверхности от окисных пленок, препятствующий азотированию. Это особенно важно для азотирования коррозионно-стойких сталей, у которых пассивирующая пленка обычными способами удаляется с большим трудом.

Цианирование. Процесс представляет собой одновременное насыщение поверхности стали углеродом и азотом для придания ей высокой твердости, сопротивляемости истиранию и коррозионной стойкости.

Результаты цианирования определяются глубиной слоя, а также концентрацией углерода и азота в поверхностном слое и зависят от температуры и продолжительности процесса. Повышение температуры приводит к увеличению содержания углерода в слое, снижение – к росту содержания азота.

В зависимости от температуры различают три вида цианирования: низко-, средне- и высокотемпературное. Низкотемпературное цианирование производиться при 550-570 º С в соляных ваннах, содержащих около 40 % цианистого калия (KCN) и 60 % цианистого натрия (NaCN), через которые пропускают сухой воздух. Насыщение стали азотом в этом случае происходит больше, чем углеродом. Низкотемпературное цианирование применяется с целью повышения твердости, износостойкости и теплостойкости инструмента из быстрорежущей стали, а также деталей из среднеуглеродистых сталей. Продолжительность процесса 0,5-3 ч. Глубина цианированного слоя – 0,0015-0,04 мм . среднетемпературное цианирование выполняется при 820-860º С в расплавленных солях, содержащих 40 % цианистого натрия (NaCN), 40 % хлористого натрия (NaCl), и 20 % кальцинированной соды (Na₂CO₃). Глубина цианированного слоя – 0,15-0,35 мм. детали закаливают прямо из цианистой ванны, а затем отпускают при 180-200º С. Твердость цианированного слоя после термической обработки – 52-62 HRC. Цианированный слой содержит 0,8-1,2 % азота и 0,6-0,7 % углерода.

Высокотемпературное цианирование проводится при 930-960º С в расплавленных солях, содержащих 8 % цианистого натрия, 10 % хлористого натрия и 82 % хлористого бария (BaCl)₂. Продолжительность процесса 1,5-6 ч. Глубина цианированного слоя – 0,15-2 мм. после цианирования детали сначала охлаждают на воздухе, а затем подвергают закалке и низкому отпуску. Твердость цианированного слоя после термической обработки – 63-65 HRC. Цианированный слой содержит 0,2-0,3 % азота и 0,8-1,2 % углерода.

Нитроцементацией называется процесс химико-термической обработки, при котором происходит одновременное насыщение поверхностных слоев стальных изделий в газовой среде. Процесс осуществляется в газовой смеси из науглероживающего газа и диссоциированного аммиака при 850-870º С, время выдержки -2-10 ч, толщина получаемого слоя -0,2-1 мм. После нитроцементации детали закаливают и затем подвергают низкому отпуску при 160-180º С. Твердость поверхностного слоя -60-62 HRC.

Диффузионная металлизация. Диффузионное насыщение поверхностного слоя стали металлом с целью изменения его состава и структуры называется диффузионной металлизацией.

Алитирование – процесс насыщения стальных и чугунных деталей алюминием с целью повышения их жаростойкости. Алитирование осуществляется в порошкообразных смесях, в ваннах с расплавленным алюминием при температурах 700-800º С в течении 45-90 мин, а также напылением с последующим диффузионным отжигом при 900-1000º С. Толщина алитированного слоя -0,2-1 мм. Алитированию подвергают детали из низкоуглеродистой и среднеуглеродистой стали, специальной стали и серого чугуна.

Хромирование – диффузионное насыщение поверхностного слоя стали хромом с целью повышения коррозионной стойкости, жаростойкости , твердости и износостойкости. Для хромирования используются жидкая, твердая и газообразная среды. Процесс ведут при 900-1100º С в течении 5-20 ч. Толщина слоя – 0,1-0,3 мм, твердость хромированного слоя средне- и высокоуглеродистой стали -1200-1300 HV.

Силицирование – процесс диффузионного насыщения стали кремнием, обеспечивающий повышение коррозионной стойкости и жаростойкости поверхностей стальных деталей, а также резкое увеличение жаростойкости молибдена и некоторых других металлов и сплавав. Силицирование проводят в порошкообразных смесях, 30 % окиси алюминия и 1 %хлористого аммония, а также в газовой среде во вращающихся ретортах, в которых происходит разложение хлорида кремния (SiCl₄), при 950-1050º С с выдержкой 2-5 ч. Толщина силицированного слоя – 0,5-1 мм, твердость -200-300 HV.

Борирование – диффузионное насыщение поверхностного слоя стали бором с целью повышения твердости, коррозионной стойкости, теплостойкости и жаростойкости поверхности стальных деталей. Толщина борированных слоев не превышает 0,3 мм, твердость 1800-2000 HV. Недостаток борированного слоя – хрупкость.

Методы поверхностной закалки.

Поверхностной закалкой называют процесс термической обработки, представляющий собой нагрев поверхностного слоя стали до температуры выше точки Ас₃ для доэвтектоидной стали и выше точки Ас₁ для заэвтектоидной стали и последующее охлаждение с целью получения в поверхностном слое структуры мартенсита.

Поверхностную закалку применяют для повышения износостойкости деталей и

Низкоуглеродистая сталь: состав и свойства

Низкоуглеродистая сталь встречается повсеместно. Ее популярность основана на физических, химических свойствах и невысокой стоимости. Этот сплав широко применяется в промышленности и в строительстве. Рассмотрим подробнее этот вид стали.

Состав

Сталь – железо, обогащенное углеродом в процессе плавки. Для углеродистых выплавок характерно наличие углерода, который определяет основные свойства металла, и примесей: фосфора (до 0,07%), кремния (до 0,35%), серы (до 0,06%), марганца (до 0,8%). Так, низкоуглеродистая сталь содержит не более 0,25% углерода.

Что касается других добавок, марганец и кремний служат раскислению (удалению кислорода из жидкого металла, что уменьшает хрупкость при горячей деформации). А вот повышенный процент серы может привести к растрескиванию сплава при термической обработке, фосфора – при холодной.

Способы получения

Производство низкоуглеродистого сплава можно разложить на несколько этапов: загрузку в печь чугуна и лома (шихты), термическое воздействие до состояния плавления, удаление из массы примесей.

Далее может происходить разливка стали или дополнительная обработка: шлаком или вакуумом и инертными газами.

Для исполнения таких процессов пользуются тремя способами:

• Мартеновские печи. Самое распространенное оборудование. Процесс плавки происходит в течение нескольких часов, что позволяет отслеживать лабораториям качество получаемого состава.
• Конвекторные печи. Производится за счет продувки кислородом. Следует отметить, что сплавы, полученные таким способом, не отличаются высоким качеством, так как содержат большее количество примесей.
• Индукционные и электропечи. Процесс производства идет с применением шлака. Таким способом получаются высококачественные и специализированные сплавы.

Рассмотрим особенности классификации сплавов.

Виды

Низкоуглеродистая сталь может быть трех видов:

• Обычного качества. В таких сплавах содержание серы не превышает 0,06%, фосфора 0,07%.
• Качественная. В составе наличие: серы до 0,04%, фосфора до 0,035%.
• Высококачественная. Содержание серы до 0,025%, фосфора до 0,025%
• Особого качества. Низкое содержание примесей: серы до 0,015%, фосфора — до 0,025%.

Как уже говорилось ранее, чем меньше примесей, тем лучше качество сплава.

Сталь низкоуглеродистая ГОСТ 380-94 обыкновенного качества делится еще на три группы:

• А. Определяется своими механическими свойствами. Форма поставки потребителю чаще всего встречается в виде многопрофильного и листового проката.
• Б. Основные показатели — химический состав и свойства. Оптимальные для механического воздействия давлением под термическим фактором (ковка, штамповка).
• В. Для таких видов сплавов важны такие свойства: технические, технологические, физические, химические и, соответственно, состав.

По процессу раскисления стали делят на:

• Спокойные. Процесс затвердевания происходит спокойно. Газы при таком процессе не выделяются. Усадка происходит в середине слитка.
• Полуспокойные. Промежуточный вид стали между спокойными и кипящими составами.
• Кипящие. Затвердевание происходит с выделением газа. Усадочная раковина скрытого типа.

Основные свойства

Низкоуглеродистая сталь отличается высокой пластичностью, легко деформируется в холодном состоянии и в горячем. Отличительной чертой такого сплава является хорошая свариваемость. В зависимости от добавочных элементов свойства стали могут меняться.

Чаще всего низкоуглеродистые сплавы применяются в строительстве и промышленности. Это обусловлено невысокой ценой и хорошими прочностными качествами. Такой сплав еще называют конструкционным. Свойства низкоуглеродистой стали зашифрованы в маркировке. Ниже мы рассмотрим ее особенности.

Особенности маркировки

Обычная низкоуглеродистая сталь имеет буквенное обозначение СТ и цифровое. Число следует делить на 100, тогда будет понятно процентное содержание углерода. Например, СТ15 (углерод 0,15%).

Рассмотрим маркировку и расшифруем обозначения:

• Первые буквы или их отсутствие говорит о принадлежности к той или иной группе качества. Это могут быть Б или В. Если нет буквы, значит сплав принадлежит к категории А.
• Ст обозначает слово «сталь».
• Цифровое обозначение – зашифрованное процентное содержание углерода.
• кп, пс – обозначает кипящий или полуспокойный сплав. Отсутствие обозначения говорит о том, что сталь спокойная (сп).
• Буквенное обозначение и цифровое после него раскрывают, какие примеси входят в состав, и их процентное содержание. Например, Г – марганец, Ю – алюминий, Ф – ванадий.

Для качественных низкоуглеродистых сталей в маркировке не ставится буквенное обозначение «Ст».

Также применяется цветовое обозначение. Например, низкоуглеродистая сталь марки 10 имеет белый цвет. Стали специального назначения могут обозначаться дополнительными буквами. Например, «К» — применяется в котлостроении; ОсВ – используется для изготовления вагонных осей и т. д.

Выпускаемые изделия

Можно выделить несколько групп стальной продукции:

• Листовая сталь. Подвиды: толстолистовая (ГОСТ 19903-74), тонколистовая (ГОСТ 19904-74), широкополостная (ГОСТ 8200-70), полосовая (ГОСТ 103-76), рифленая (ГОСТ 8568-78)
• Уголковые профили. Равнополочные (ГОСТ 8509-93), неравнополочные (ГОСТ 8510-86).
• Швеллеры (ГОСТ 8240-93).
• Двутавры. Балки двутавровые обыкновенные (ГОСТ 8239-89), Балки двутавровые широкополочные (ГОСТ 26020—83, СТО АСЧМ 20—93).
• Трубы.
• Профилированный настил.

К этому перечню добавляют вторичные профили, которые образуются за счет сварных работ и механической обработки.

Сферы применения

Область использования низкоуглеродистой стали достаточна широка и зависит от маркировки:

• Ст 0, 1, 3Гсп. Широкое применение в строительстве. Например, проволока арматурная из низкоуглеродистой стали,
• 05кп, 08, 08кп, 08ю. Хороша для штамповки и холодной вытяжки (высокая пластичность). Применяются в автомобилестроении: кузовные детали, топливные баки, змеевики, части сварных конструкций.
• 10, 15. Применяются для деталей, не подвергающихся высоким нагрузкам. Трубы для котлов, штамповки, муфты, болты, винты.
• 18кп. Характерное применение – конструкции, которые производят с помощью сварочных работ.
• 20, 25. Широко используется для производства крепежных материалов. Соединительные муфты, толкатели клапанов, рамы и другие детали сельскохозяйственных машин.
• 30, 35. Оси, на которые идет малая нагрузка, звездочки, шестерни и т. д.
• 40, 45, 50. Детали, испытывающие средние нагрузки. Например, коленчатые валы, фрикционные диски.
• 60-85. Детали, подвергающиеся высокой нагрузке. Это могут быть рельсы для железной дороги, колеса для кранов, рессоры, шайбы.

Как видно, производимый ассортимент обширен – это не только проволока низкоуглеродистой стали. Также это детали сложных механизмов.

Низколегированная и низкоуглеродистая сталь: отличия

Для улучшения каких-либо характеристик сплава добавляются легирующие элементы.

Стали, которые содержат в чебе низкое количество углерода (до четверти процента) и легирующих добавок (общий процент — до 4 %) называются низколегированными. Такой прокат сохраняет высокие сварные качества, но при этом усиливаются разные свойства. Например, прочность, антикоррозийные характеристики и так далее. Как правило, оба вида применяются в сварных конструкциях, которые должны выдерживать температурный диапазон от минус 40 до плюс 450 градусов Цельсия.

Особенности сварки

Сварка низкоуглеродистых сталей имеет высокие показатели. Тип сварки, электроды и их толщину подбирают на основе следующих технических данных:

• Соединение непременно должно быть прочно скреплено.
• Не должно быть дефектов швов.
• Химический состав шва должен выполняться в соответствии нормативам, указанных в ГОСТе.
• Сварные соединения должны соответствовать условиям эксплуатации (устойчивость к вибрациям, механическому воздействию, температурному режиму).

Могут использоваться различные виды сварки от газовой до сварки в среде углекислого газа плавящимся электродом. При подборе учитывают высокую плавкость низкоуглеродистых и низколегированных сплавов.

Что касается конкретно сферы применения, то низкоуглеродистый прокат используется в строительстве и машиностроении.

Марка стали подбирается на основе требуемых на выходе физических и химических свойств. Наличие легирующих элементов может улучшить одни свойства (стойкость к коррозии, температурным перепадам), но и ухудшить другие. Хорошая свариваемость — еще одно достоинство таких сплавов.

Итак, мы выяснили, что собой представляют изделия из низкоуглеродистой и низколегированной стали.

Углеродистая сталь

Углеродистая сталь – сплав железа и углерода – занимает порядка 80% от всего объема металлоизделий. Материал отличается удовлетворительными механическими свойствами, относительно небольшими затратами на производство. Плотность стали (от 7,7 до 7,9)*103 кг/м3.

Сплав хорошо подвергается обработке давлением и резанием. Следует отметить, что материал превосходит в этих свойствах легированный сплав. Вместе с этим, углеродистая сталь менее технологична при термической обработке. В связи с высокой критической скоростью закалки, сплав охлаждается в воде. Это, в свою очередь, приводит к значительным короблениям и деформациям изделий. Чтобы углеродистая сталь обладала одинаковой с легированным сплавом прочностью, ее необходимо отпускать при температуре более низкой. В связи с этим, сохраняются более высокие напряжения, что снижает конструкционную прочность материала.

Углеродистая сталь бывает двух видов: качественная и обыкновенного качества.

Второй вид представлен прокатными изделиями: швеллерами, трубами, уголками, листами, балками, прутками и прочим. В углеродистой стали обычного качества допустимо содержание неметаллических включений, вредных примесей. Разрешена и некоторая степень газонасыщенности материала.

В соответствии с комплексом свойств и назначением углеродистые сплавы подразделяются на группы А, Б и В.

Первая группа (А) применяется при изготовлении деталей без использования горячей обработки. Таким образом, материал сохраняет механические свойства.

Стали из группы Б используют при производстве деталей с применением горячей обработки (например, прокатки, ковки, сварки). В этом случае механические свойства и исходная структура изменяются. Для этих деталей важной является информация о химическом составе. В зависимости от сведений будет определяться и режим горячей обработки.

Стали из группы В используются для изготовления сварных конструкций, ответственных деталей.

Следует отметить, что способ обработки металлического материала влияет на теплопроводность стали. Так, любое воздействие на изделие давлением повышает свойство проводить тепло к менее нагретой его части от более нагретого участка.

Углеродистые стали указанных трех групп обыкновенного качества предназначены для производства разных металлоконструкций, слабонагруженных приборов и деталей машин. Данный тип материала применим в тех случаях, когда работоспособность изделий обеспечивается за счет жесткости. Углеродистые стали с обыкновенным качеством достаточно широко используются в строительной сфере при сооружении железобетонных конструкций. Отдельные сплавы групп В и Б хорошо подвергаются холодной обработке и свариванию. В связи с чем эти стали широко применяют при изготовлении рам, сварных ферм, строительных металлоконструкций, а также крепежных элементов, часть из которых подвергается впоследствии цементированию.

Стали подразделяют также на высоко-, средне- и низкоуглеродистые.

Последние характеризуются высокой пластичностью и малой прочностью в холодном состоянии. Как правило, эти низкоуглеродистые стали изготавливают в виде тонкого листа. Углерод и кремний содержатся в них в малом количестве, вследствие чего эти сплавы отличаются мягкостью.

Стали среднеуглеродистые (номеров 4 и 3), отличаются большой прочностью. Эти сплавы применяют при производстве шестерен, валов, шкивов и прочих деталей сельскохозяйственной и грузовой техники, а также железнодорожных колес, рельсов и других изделий.

Стали высокоуглеродистые (номеров 6 и 5) и с высоким содержанием марганца используют в большинстве случаев при изготовлении высокопрочной проволоки, рессор, пружин и прочих деталей, от которых требуется высокая упругость и износостойкость.

Механические свойства углеродистой стали | E-Z LOK

AISI 12L14 Сталь, холоднотянутая, круглая 19-38 мм

0,09

КОМПОНЕНТ	WT. %
C	Макс 0,15
Fe	97,91 — 98,7
Mn	0,85 — 1,15
P	0,09
Пб	0.15 — 0,35
S	0,26 — 0,35

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

METRIC

АНГЛИЙСКИЙ

3 АНГЛИЙСКИЙ

03 КОММЕНТАРИИ 0

7,87 г / куб.см

0,284 фунта / дюйм³

Типичное значение для стали

Твердость преобразована в

AISI

МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ	ENGLISH		COM
Твердость по Бринеллю	163	163
Твердость по Кнупу	184	184 0
Твердость по Роквеллу B	84	84	Преобразовано из твердости по Бринеллю
Твердость по Виккерсу	170	17020	17020
Предел прочности при растяжении, предельный	540 МПа	78300 фунтов на кв. Дюйм
Предел прочности при растяжении, предел текучести	415200 МПа20 0 415200 МПа
Удлинение при разрыве	10%	10%
Уменьшение площади	35%
9 0003 Модуль упругости	200 ГПа	29000 тысяч фунтов / кв. Дюйм	Типичный для стали
Объемный модуль упругости	140 ГПа 3	2030013 140 ГПа 3	20300140 ГПа
Коэффициент Пуассона	0.29	0,29	Типичный для стали
Обрабатываемость	160%	160%	На основе 100% обрабатываемости для стали
Модуль упругости при сдвиге	80 ГПа	11600 тысяч фунтов / кв. Дюйм	Типичный для стали

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ	МЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 03 03
Удельное электрическое сопротивление	1.74e-005 Ом-см	1.74e-005 Ом-см	Типичное значение для стали

ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА	ENG13 900	МЕТРИЧЕСКИЙ	КОММЕНТАРИИ
CTE, линейный 20 ° C	11,5 мкм / м- ° C	6,39 мкдюйм / дюйм-° F
CTE, линейный 250 ° C	12.2 мкм / м- ° C	6,78 мкдюймов / дюйм ° F	Преобразовано из твердости по Бринеллю
КТР, линейный 500 ° C	13,9 мкм / м- ° C	7,72 мкдюйм / дюйм-° F	Преобразовано из твердости по Бринеллю
КТР, линейный 1000 ° C	14,7 мкм / м- ° C	8,17 мкдюймов / дюйм- ° F	Преобразовано из твердости по Бринеллю
Удельная теплоемкость	0.472 Дж / г- ° C	0,113 БТЕ / фунт-° F
Теплопроводность	51,9 Вт / мК	360 БТЕ / дюйм / ч- фут²- ° F

Свойства и области применения высокоуглеродистой стали |

Автор: Монти Дейтон

Написано: 14 июля 2020 г.

Строитель сваривает сталь. Изображение Павла Лосевского из Fotolia.com

Сталь — один из важнейших строительных металлов в мире. Хотя это общеизвестно, многие люди не понимают разницы между высокоуглеродистой сталью и другими типами стали.

Как и любой другой особый тип стали, высокоуглеродистая версия этой медали не только обладает особыми уникальными свойствами, но также может похвастаться как уникальными преимуществами, так и недостатками по сравнению с другими типами стали.

Общие свойства

Высокоуглеродистой сталью будет любой тип стали с содержанием более 0.8% углерода, но менее 2,11% углерода в его составе. Средний уровень углерода в этом металле обычно падает примерно до отметки 1,5%. Высокоуглеродистая сталь имеет репутацию особенно твердой, но дополнительный углерод также делает ее более хрупкой, чем другие типы стали. Этот тип стали наиболее подвержен разрушению при неправильном использовании.

• Высокоуглеродистой сталью будет любой тип стали, которая содержит более 0,8% углерода, но менее 2,11% углерода в своем составе.

Преимущества

В зависимости от конкретных потребностей человека, использующего ее, высокоуглеродистая сталь может иметь множество преимуществ по сравнению с другими вариантами.Этот тип стали отлично подходит для изготовления режущих инструментов или гвоздей. Уровень твердости и износостойкость металла высокоуглеродистой стали также оценивается очень высоко. Высокоуглеродистая сталь также предпочитается многими производителями, которые создают инструменты для резки металла или прессовое оборудование, которое должно гнуть и формировать металл.

• В зависимости от конкретных потребностей человека, использующего ее, высокоуглеродистая сталь может иметь много преимуществ по сравнению с другими вариантами.
  
• Уровень твердости и износостойкость металла высокоуглеродистой стали также оценивается очень высоко.

Недостатки

Многие недостатки также связаны с использованием высокоуглеродистой стали. Этот вид стали не рекомендуется ни для каких сварочных или сварочных работ. Из обычно используемых типов стали эта с наибольшей вероятностью сломается или сломается из-за повышенной хрупкости. Этот тип стали не обязательно выдерживает износ, как другие виды специальной стали.

• Многие недостатки также связаны с использованием высокоуглеродистой стали.
  
• Этот тип стали не обязательно выдерживает износ так же, как другие типы специальной стали.

Обычное использование

Высокоуглеродистая сталь остается популярной для самых разных целей. Этот тип стали предпочтителен при производстве многих инструментов, таких как сверла, ножи, гвозди, пилы, металлорежущие инструменты и инструменты для резки дерева.

Заказать лист из углеродистой стали в небольших количествах с таблицей массы и свойств

Пластина из стали с низким / высоким содержанием углерода

• Стандартный :
• ASTM A36 , ASTM A283 , ASTM A572 , ASTM A656 , JIS G3101 SS400, EN10025-2, DIN 17100 , DIN 17102 , GB / T700 , GB / T700
• Обработка поверхности : Промасленный, черная окраска, дробеструйная обработка, горячее цинкование

• На примере приложений A36

Области применения плиты из углеродистой конструкционной стали ASTM A36
Детали машин	Рамки	Светильники	Подшипниковые пластины	Танки	Контейнеры	Подшипниковые пластины	Поковки
Опорные плиты	Шестерни	Кулачки	Звездочки	Приспособления	Кольца	Шаблоны	Светильники
Варианты изготовления стального листа ASTM A36
Холодная гибка	Мягкое горячее формование	Штамповка	Обработка	Сварка	Холодная гибка	Мягкое горячее формование	Штамповка

• A36 Химический состав:

ASTM A36 Горячекатаный стальной лист	Химический состав
	Элемент	содержание
	Углерод, C	0.25 — 0,290%
	Медь, Cu	0,20%
	Железо, Fe	98,0%
	Марганец, Mn	1,03%
	Фосфор, P	0,040%
	Кремний, Si	0.280%
	Сера, S	0,050%

Физическая собственность	Метрическая	Императорский
Плотность	7,85 г / см 3	0,284 фунта / дюйм 3

Горячекатаный стальной лист ASTM A36
Механические свойства	Метрическая	Императорский
Предел прочности на разрыв	400 — 550 МПа	58000 — 79800 фунтов на кв. Дюйм
Предел прочности при растяжении	250 МПа	36300 фунтов на кв. Дюйм
Относительное удлинение при разрыве (в 200 мм)	20.0%	20,0%
Относительное удлинение при разрыве (50 мм)	23,0%	23,0%
Модуль упругости	200 ГПа	29000 тысяч фунтов / кв. Дюйм
Модуль объемной упругости (типичный для стали)	140 ГПа	20300 тысяч фунтов / кв. Дюйм
Коэффициент Пуассона	0.260	0,260
Модуль сдвига	79,3 ГПа	11500 тысяч фунтов / кв. Дюйм

Углеродистая сталь — это сплав, состоящий из железа и углерода. В углеродистой стали допускаются несколько других элементов с низким максимальным процентным содержанием. Этими элементами являются марганец с максимумом 1,65%, кремний с максимумом 0,60% и медь с максимумом 0,60%. Другие элементы могут присутствовать в количествах, слишком малых, чтобы повлиять на его свойства.

Существует четыре типа углеродистой стали в зависимости от количества углерода, присутствующего в сплаве. Стали с низким содержанием углерода мягче и легче формуются, а стали с более высоким содержанием углерода тверже и прочнее, но менее пластичны, и их становится труднее обрабатывать и сваривать. Ниже приведены свойства поставляемых нами марок углеродистой стали:

• Низкоуглеродистая сталь — Состав углерода 0,05–0,25% и марганец до 0,4%.Также известный как низкоуглеродистая сталь, это недорогой материал, которому легко придать форму. Науглероживание не так твердо, как стали с более высоким содержанием углерода, но может повысить твердость поверхности.
• Среднеуглеродистая сталь — состав углерода 0,29-0,54%, марганца 0,60-1,65%. Среднеуглеродистая сталь пластичная и прочная, с длительным сроком службы.
• Высокоуглеродистая сталь — Состав углерода 0,55–0,95% с 0,30–0,90% марганца. Он очень прочный и хорошо сохраняет память формы, что делает его идеальным для изготовления пружин и проволоки.
• Очень высокоуглеродистая сталь — состав углерода 0,96–2,1%. Высокое содержание углерода делает его чрезвычайно прочным материалом. Из-за своей хрупкости этот сорт требует особого обращения.
  

Свяжитесь с

Механические свойства композитных материалов из углеродного волокна

Волокна @ 0 (UD), 0/90 (ткань) относительно оси загрузки, Сухая, Комната Температура, Vf = 60% (UD), 50% (ткань)

	Символ	Квартир	Стандартный CF Ткань	HMCF Ткань	E стекло Ткань	Кевлар Ткань	Стандартный CF UD	HMCF UD	M55 ** UD	E стекло UD	Кевлар UD	Бор UD	Сталь S97	Al. L65	Tit. dtd 5173
Модуль Юнга 0	E1	ГПа	70	85	25	30	135	175	300	40	75	200	207	72	110
Модуль Юнга 90	E2	ГПа	70	85	25	30	10	8	12	8	6	15	207	72	110
Модуль сдвига в плоскости	G12	ГПа	5	5	4	5	5	5	5	4	2	5	80	25
Майор Пуассона Коэффициент	v12		0.10	0,10	0,20	0,20	0,30	0,30	0,30	0,25	0,34	0,23
Ult.Предел прочности 0	Xt	МПа	600	350	440	480	1500	1000	1600	1000	1300	1400	990	460
Ult.Комп. Прочность 0	Xc	МПа	570	150	425	190	1200	850	1300	600	280	2800
Ult.Предел прочности 90	Yt	МПа	600	350	440	480	50	40	50	30	30	90
Ult.Комп. Прочность 90	Yc	МПа	570	150	425	190	250	200	250	110	140	280
Ult.Сдвиг в плоскости Stren.	S	МПа	90	35	40	50	70	60	75	40	60	140
Ult.Деформация растяжения 0	вн. Т.	%	0,85	0,40	1,75	1,60	1,05	0,55		2.50	1,70	0,70
Ult. Комп. Напряжение 0	отл	%	0,80	0.15	1,70	0,60	0,85	0,45		1,50	0,35	1,40
Ult.Деформация растяжения 90	eyt	%	0,85	0,40	1,75	1,60	0,50	0,50		0.35	0,50	0,60
Ult. Комп. Напряжение 90	eyc	%	0,80	0.15	1,70	0,60	2,50	2,50		1,35	2,30	1,85
Ult.Сдвиг в плоскости штамм	es	%	1,80	0,70	1,00	1,00	1,40	1,20		1.00	3,00	2,80
Тепловое исч. Co-ef. 0	Альфа1	Штамм / K	2,10	1.10	11,60	7,40	-0,30	-0,30	-0,30	6,00	4,00	18,00
Тепловое исч.Co-ef. 90	Alpha2	Штамм / K	2,10	1,10	11,60	7,40	28,00	25,00	28,00	35.00	40,00	40,00
Влажность Exp. Co-ef 0	Бета1	Штамм / K	0,03	0.03	0,07	0,07	0,01	0,01		0,01	0,04	0,01
Влажность Exp.Co-ef 90	Бета2	Штамм / K	0,03	0,03	0,07	0,07	0,30	0,30		0.30	0,30	0,30
Плотность		г / куб.см	1,60	1,60	1.90	1,40	1,60	1,60	1,65	1,90	1,40	2,00

** Расчетные значения

Волокна при +/- 45 град.к оси загрузки, сушка, комнатная температура, Vf = 60% (UD), 50% (ткань)

	Символ	Квартир	Std. CF	HM CF	E Стекло	Std. Ткань CF	E Стеклоткань	Сталь	Al
продольный Модуль	E1	ГПа	17	17	12.3	19,1	12,2	207	72
Поперечный Модуль	E2	ГПа	17	17	12.3	19,1	12,2	207	72
в плоскости Модуль сдвига	G12	ГПа	33	47	11	30	8	80	25
Пуассон Коэффициент	v12		.77	,83	.53	,74	.53
Растяжение Прочность	Xt	МПа	110	110	90	120	120	990	460
Компрессионный Прочность	Xc	МПа	110	110	90	120	120	990	460
в плоскости Прочность на сдвиг	S	МПа	260	210	100	310	150
Тепловой Коэф. Расширения	Альфа1	Штамм / K	2.15 E-6	0,9 E-6	12 E-6	4.9 E-6	10 E-6	11 E-6	23 E-6
Влажность Co-ef	Бета1	Штамм / K	3.22 E-4	2,49 E-4	6,9 E-4

** Расчетные значения

Эти таблицы предназначены только для справки / информации и составляют НЕ гарантия работоспособности
1 ГПа = 1000 МПа = 1000 Н / мм² = 145000 фунтов на кв. Дюйм

Эти таблицы относятся только к двум из множества ориентаций волокон. возможный.Большинство компонентов изготавливаются с использованием комбинаций вышеуказанные материалы и с указанием ориентации волокон требованиями к производительности продукта. Composites Ltd. может помочь с проектированием компонентов, где соответствующий.

Влияние скорости охлаждения на микроструктуру и механические свойства среднеуглеродистой стали

Md Israr Equbal ¹ , Parwez Alam ¹ , Rajkumar Ohdar ² , Kumar Aniket Anand ³ , Md.Серфрадж Алам ³

¹ Кафедра машиностроения, Кембриджский технологический институт, Татисилвай, Ранчи, Индия

² Кафедра кузнечной технологии, Национальный институт литейной и кузнечной технологии, Ранчи, Индия

³ Центр исследований и разработок в области чугуна и Steel, Steel Authority of India Limited, Ранчи, Индия

Для корреспонденции: Md Israr Equbal, Департамент машиностроения, Кембриджский технологический институт, Татисилвай, Ранчи, Индия.

Электронная почта:

Авторские права © 2016 Научно-академическое издательство. Все права защищены.

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution International License (CC BY).
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Аннотация

Среднеуглеродистая сталь широко используется для изготовления деталей конструкции машин.Микроструктура, характеристики при растяжении и ударе коммерческой среднеуглеродистой стали для ковки (AISI 1035) были определены до и после ковки в зависимости от различных условий охлаждения в гидравлическом прессе при 950 ° C. Окончательную микроструктуру и механические свойства оценивали с помощью оптической микроскопии, испытаний на твердость, растяжение и удар. Результаты показали, что в микроструктурах всех условий ковки и охлаждения преобладают фазы феррита и перлита с различной морфологией и размером зерна в зависимости от различной скорости охлаждения.Закалка в масле приводит к образованию относительно мелких зерен феррита и перлита по сравнению с обычным воздухом и принудительным воздушным охлаждением. Относительно мелкий феррит и перлит повышают прочность, но снижают пластичность. Скорость охлаждения оказывает заметное влияние на микроструктуру и механические свойства при комнатной температуре.

Ключевые слова: Ковка, Гидравлический пресс, Феррит, Перлит

Процитируйте этот документ: Md Israr Equbal, Parwez Alam, Rajkumar Ohdar, Kumar Aniket Anand, Md.Серфрадж Алам, Влияние скорости охлаждения на микроструктуру и механические свойства среднеуглеродистой стали, International Journal of Metallurgical Engineering , Vol. 5 No. 2, 2016, pp. 21-24. DOI: 10.5923 / j.ijmee.20160502.01.

1. Введение

Среднеуглеродистые стали широко используются для многих промышленных применений и производства из-за их низкой стоимости и простоты изготовления [1].Механические свойства этих сталей тесно связаны с их микроструктурой, полученной после различных термомеханических обработок, основанных на контролируемом охлаждении после горячей деформации. Среди процессов горячей деформации конкурентоспособным методом обработки таких сталей стала ковка. Технология ковки известна производством деталей с превосходными механическими свойствами с минимальными отходами. Это производственный процесс, при котором металл прессуется, толкается или сжимается под большим давлением в высокопрочные детали.При горячей штамповке нагретая заготовка прессуется между штампами в почти готовое изделие [2]. Большое количество твердых металлических деталей производится из алюминиевых сплавов, медных сплавов, стали или суперсплавов, где неправильная форма должна сочетаться с хорошими механическими свойствами. В процессе ковки металла качество и характеристики кованого продукта сильно зависят от различных параметров. Скорость охлаждения после завершающей стадии деформации оказывает существенное влияние на механические свойства за счет образования различных компонентов микроструктуры, которые значительно изменяют механические свойства.Более высокие скорости охлаждения приводят к уменьшению размера зерна феррита и образованию высокой прочности, твердости, плотности дислокаций и мелких фаз, поскольку это подавляет диффузию атомов. В то время как медленные скорости охлаждения приводят к превращению в мягкие, грубые и менее дислоцированные фазы, такие как полигональный феррит. Размер и процентное распределение феррита и перлита в микроструктуре играют важную роль в конечных механических свойствах [3]. Различные микроструктуры в среднеуглеродистых сталях могут быть получены в зависимости от используемых параметров штамповки и скорости охлаждения после штамповки [4-7].Настоящее исследование направлено на изучение влияния скорости охлаждения после контролируемой горячей штамповки на микроструктуру и механические свойства среднеуглеродистой стали 35С8 (AISI 1035). Различные механические свойства, такие как предел текучести, предел прочности при растяжении, относительное удлинение, ударная вязкость и полученная твердость, коррелируют с микроструктурой с помощью оптического микроскопа с большим увеличением.

2. Методика эксперимента

Химический состав и механические свойства образцов среднеуглеродистой стали, использованных для настоящего исследования, перечислены в таблицах 1 и 2 соответственно.Сталь поставлялась в виде 75 заготовок RCS длиной 100 мм. Перед горячей штамповкой образцы на механизированной ножовке были подготовлены на требуемый размер 60 × 90 мм. Подготовленные заготовки нагревали до 950 ° С в муфельной электропечи. Все поковки были выполнены между плоскими штампами 150-тонного гидравлического пресса за счет уменьшения толщины (соответственно, деформации на 40%) при постоянной скорости деформации. В процессе ковки требовался двух-трехкратный нагрев, чтобы получить необходимое обжатие.Образцы кованой стали охлаждались в нормальном воздухе (NA), нагнетании воздуха (FA) и закалочном масле (OQ) соответственно.

Таблица 1. Химический состав экспериментальной стали 35С8 в (мас.%)

Таблица 2 . Механические свойства экспериментальной стали 35С8

Образцы для металлографического анализа были вырезаны из горячих кованых образцов в поперечном направлении.Образцы были отполированы для наблюдения за микроструктурой. Микроструктурные характеристики были выполнены с помощью оптической микроскопии (ОМ) в поляризованном свете. Механические свойства были измерены с использованием испытаний на растяжение, удар по Шарпи и твердость по Бринеллю. На рисунке 1 показана схема образцов для испытаний на растяжение и удар по Шарпи.

Рис. ure 1 . Схема образцов для испытаний: (а) образец для испытаний на растяжение и (б) образец для испытаний по Шарпи.Размеры в мм.

Предел прочности на разрыв и энергия удара по Шарпи измерены при комнатной температуре в соответствии со стандартом ASTM A 370-05 [8]. Испытания на растяжение были выполнены на универсальной машине для испытаний на растяжение (INSTRON 1195), оснащенной датчиком нагрузки 100 кН и пристегивающимся экстензометром при скорости ползуна 2 мм / мин. Для испытаний использовались образцы круглого сечения с исходной расчетной длиной l ₀ = 30 мм и исходным диаметром d ₀ = 6 мм.Были измерены предел текучести (YS), предел прочности при растяжении (UTS) и удлинение до разрушения (% El). Испытания на удар по Шарпи проводились в приборной машине для испытаний на удар по Шарпи (M / S Tinius Olsen, США). Для испытаний использовались ударные образцы по Шарпи размером 10 x 10 x 55 мм ³ с V-образным надрезом 2 мм. Измерения твердости также проводились с использованием испытаний на твердость по Роквеллу с применением 100 кг воды (HRB).

3. Результаты и обсуждение

Микроструктура

Микроструктура полученного образца, а также образцов, деформированных при 950 ° C с последующим нормальным воздушным охлаждением, принудительным воздушным охлаждением и закалкой в ​​масле, показаны на рис.2. Замечено, что в зависимости от различных термомеханических условий может быть получено множество микроструктур. Различия в механических свойствах среднеуглеродистой стали AISI 1035 можно объяснить микроструктурой, полученной после ковки с разными скоростями охлаждения. Таблица 3 показывает объемную долю феррита и перлита и размер зерна (ASTM No.) в образцах в исходном состоянии, охлажденных нормальным воздухом, принудительным воздушным охлаждением и масляным охлаждением. Микроструктурный анализ показывает, что объемная доля феррита уменьшается с увеличением скорости охлаждения (таблица 3).Эти эффекты обычно связаны с влиянием скорости охлаждения на скорость коалесценции и роста ферритов [5]. Микроструктура исходного материала (рис. 2а) в основном состоит из более крупного феррита и перлитной структуры. В образце с нормальным воздушным охлаждением (рис. 2б) обнаруживаются крупные зерна феррита и перлита с объемной долей перлита около 40%. Образец с принудительным воздушным охлаждением (рис. 2c) показывает более мелкие зерна феррита и перлита, чем образец с воздушным охлаждением с большим количеством перлита.В то время как образец OQ (рис. 2г) показывает относительно более мелкие зерна феррита и перлита, чем нормальные образцы и образцы с принудительным воздушным охлаждением с максимальным содержанием перлита. С увеличением скорости охлаждения зерна становятся мельче из-за более высокой скорости охлаждения. Увеличение скорости охлаждения снижает температуру превращения, и феррит-перлит образуется при более низкой температуре, что приводит к более мелким зернам феррита и перлита [9].

Таблица 3. Объемная доля феррита и перлита и размер зерна (ASTM No.) образцов в исходном состоянии, с нормальным воздушным, принудительным воздушным и масляным охлаждением

Рисунок 2 . Микроструктуры стали 35С8 в условиях (а) в исходном состоянии, (б) нормальный воздух, (в) принудительный воздух и (г) масляное охлаждение

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Это видно из Рис 3а видно, что растяжение и предел текучести увеличиваются с увеличением скорости охлаждения (от NA до FA до OQ).Измерение твердости показало, что закаленные в воде образцы имели более высокую твердость по сравнению с образцами, охлаждаемыми обычным воздухом и с принудительным воздушным охлаждением. Было также обнаружено, что образцы с принудительным воздушным охлаждением имели более высокую твердость, чем образцы с обычным воздушным охлаждением, из-за более высоких скоростей охлаждения. Ожидалось, что высокая скорость охлаждения даст тонкую дисперсию мелких частиц в доэвтектоидном феррите и перлитном феррите, которые затруднят перемещение дислокаций и увеличат твердость. По мере увеличения прочности соответственно уменьшается относительное удлинение и значения энергии удара (рис.3б). Значения UTS и YS увеличиваются с 649,77 до 722,69 МПа и с 406,05 до 519,09 МПа соответственно при увеличении скорости охлаждения с NA до OQ. В то время как увеличение прочности от NA до FA было очевидным, закаленный в масле образец показал значительное увеличение UTS / YS с заметным уменьшением значения удлинения по сравнению с образцами NA и FA. Это связано с наличием более мелкой ферритно-перлитной структуры. Наименьшее значение UTS / YS, достигаемое в образце NA, связано с наличием микроструктуры, в которой преобладает более крупнозернистый феррит и структура перлита.Чем выше скорость охлаждения (от NA до FA), тем ниже температура превращения, что приводит к более мелким структурам феррит-перлит. Кроме того, ламели, полученные за счет более быстрого охлаждения, более мелкие. Это, в свою очередь, увеличивает силу. С увеличением скорости охлаждения от NA до FA до OQ значение энергии удара по Шарпи уменьшалось. Падение значения энергии удара между NA и FA было меньше, чем между FA и OQ. Увеличение скорости охлаждения привело к образованию более тонких и твердых фаз в микроструктуре с последующим уменьшением значений пластичности, а также CIE.В то время как образцы OQ показали наименьшее значение CIE из-за более твердых микрокомпонентов, образцы NA отражали самые высокие значения CIE из-за более мягкой и крупной ферритно-перлитной структуры.

Рис. 3. Сравнение механических свойств различных охлаждающих сред после ковки: (a) предел текучести, предел прочности и твердость (b) относительное удлинение и энергия удара

4. Выводы

В настоящем исследовании было исследовано влияние скорости охлаждения после горячей штамповки на конечную микроструктуру и механические свойства среднеуглеродистой стали AISI 1035.На основании результатов и обсуждений сделаны следующие выводы:

Ø При увеличении скорости охлаждения после горячей штамповки эффективный предел текучести, UTS и твердость увеличиваются. Однако эффективная энергия удара, а также относительное удлинение до разрушения значительно уменьшаются за счет увеличения скорости охлаждения.

Ø Хотя прочность стали высока, при охлаждении стали в масле происходит резкое падение удлинения до разрушения.Закалка в масле приводит к образованию относительно мелких ферритов и перлитов.

Ø Нормальное воздушное охлаждение от температуры ковки приводит к снижению прочности (текучести и предела прочности) вышеупомянутой стали. Это связано с тем, что более низкая скорость охлаждения приводит к крупнозернистой структуре феррита и перлита.

Ø Максимальный процент увеличения после ковки с последующей закалкой в ​​масле для UTS и YS составляет 24,5% и 72,3% соответственно, тогда как для процентного удлинения максимальный процент увеличения после ковки с последующим охлаждением на воздухе равен 2.5% относительно полученного материала.

БЛАГОДАРНОСТИ

Тема исследования поддерживается Национальным институтом литейного и кузнечного дела (Индия), предоставляя помещения для исследовательской работы.

Каталожные номера

---

[1]	Тукур С.А., Усман М.М., Мухаммад, Исяку и Сулайман Н.А., 2014, Влияние температуры отпуска на механические свойства среднеуглеродистой стали.Международный журнал инженерных тенденций и технологий, 9, 798-800.
[2]	Т. Алтан, Г. Нгайле и Г. Шен, Основы и приложения холодной и горячей штамповки, ASM International, 2005.
[3]	Гундуз, С. и Капар, А., 2006, Влияние скорости ковки и охлаждения на микроструктуру и свойства среднеуглеродистой микролегированной кузнечной стали. J MATER SCI, 41, 561–564.
[4]	Бабахани, А., Киани-Рашид А. Р. и Зиаи С. М. Р., 2012 г., Микроструктура и механические свойства горячекованой микролегированной ванадиевой стали. Материалы и производственные процессы, 27, 135-139.
[5]	Ceschini, L., Marconi, A., Martini, C., Morri, A. и Di Schino, A., 2013, Поведение при растяжении и ударе микролегированной среднеуглеродистой стали: Влияние условия охлаждения и соответствующая микроструктура. Материалы и дизайн, 45, 171–178.
[6]	Расули, Д., Хамене, А.С., Акбарзаде, А., Данеши, Г.Х., 2008, Влияние скорости охлаждения на микроструктуру и механические свойства микролегированной кузнечной стали. Журнал технологии обработки материалов, 206, 92.
[7]	Джахази, М., Эгбали Б., 2001, Влияние условий горячей штамповки на микроструктуру и механические свойства двух микролегированных сталей. Журнал технологии обработки материалов, 113, 594-598.
[8]	ASTM A 370-05, Стандартные методы испытаний и определения для механических испытаний стальных изделий, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2005, www.astm.org.
[9]	Кайнар, А., Гундуз, С. и Туркмен, М., 2013 г., Исследование поведения среднеуглеродистых и микролегированных сталей с ванадием методом горячей штамповки. Материалы и дизайн, 51, 819–825.

C45 Сталь — DIN 17200

Сталь C45 — DIN 17200 — EN 10083 Конструкционная сталь стандартная закаленная и отпущенная

Акционеры и поставщики стальных стержней C45 из Китая. OTAI SPECIAL STEEL Поставка стального круглого прутка, листа, листа, квадратного прутка, плоского прутка, трубы с 1999 года.наш стальной склад более 1000тонн

Стальной стержень C45 — это высококачественная закаленная и отпущенная углеродистая конструкционная сталь, она относится к высококачественной низкоуглеродистой конструкционной стали для машиностроения Сталь DIN C45 Твердость при отжиге менее 250HB.C45 С умеренным содержанием углерода ge.

Соответствующие спецификации ASTM A29 / A29M DIN EN 10083/3 DIN G4053 GB Китайский стандарт стали

---

Форма поставки стали C45

мы можем поставить круглый пруток, стальной плоский пруток, лист, шестигранный стальной пруток и стальной квадратный блок.Круглый пруток можно распилить на нужную длину как на одно, так и на несколько отрезков. Прямоугольные детали можно выпилить из полосы или пластины по вашим размерам. Может поставляться шлифованный пруток из инструментальной стали, обеспечивающий качественную прецизионную обработку прутка с жесткими допусками.

---

Химический состав стали C45

С (％)	0,42 ～ 0,50	Si (％)	≤0,40	Мн (％)	0,50 ～ 0,80	П (％)	≤0.045
S (％)	≤0,045	Cr (%)	≤0,040	Ni (%)	≤0,10	Cu (%)	0,40 макс

---

Эквивалент углеродистой стали C45 | плоский стальной пруток

США	Германия	Китай	Япония	Франция	Англия	Италия	Польша	ISO	Австрия	Швеция	Испания
ASTM / AISI / UNS / SAE	DIN, WN-r	ГБ	JIS	AFNOR	BS	UNI	PN	ISO	ОНОРМ	СС	UNE
1045 G10450	C45 / Ck45 / 1.1191 / C45	45 #	S45C	C45E Ck45	C40E 080M466					1660

---

Термическая обработка

• Отжиг из углеродистой конструкционной стали C45 плоский стержень

Температура термообработки / ℃ | отжиг: 650-700, затем выдержка до однородной температуры

Охлаждение в печи. Твердость после отжига ≤HBS: 156

• Упрочнение полосы проката из углеродистой конструкционной стали C45

Температура термообработки / ℃ | нормализация: от 880 до 910

Температура термообработки / ℃ | закалка: 860 ~ 890 вода

Температура термообработки / ℃ | Темперирование: от 540 до 680

После закалки и механические свойства | σb≥ / МПа: 550 ~ 700

После закалки и механические свойства | σs≥ / МПа: 350

Механические свойства после закалки | δ5≥ / (%): 20

Механические свойства после закалки | ψ≥ / (%): 50

После закалки и механические свойства | AKV①≥ / J: 55

Сталь Размеры / мм: ≤16

---

Кованый стержень из углеродистой конструкционной стали C45

Температура термической обработки / ℃: 1100 ~ 900

---

Механические свойства плоского стального прутка DIN C45

Механические свойства отожженной углеродистой стали DIN C45 приведены в таблице ниже

Предел прочности при растяжении σb (МПа): ≥600 (61)

Предел текучести σs (МПа): ≥355 (36)

Относительное удлинение δ5 (%): ≥23

Уменьшение площади ψ (%): ≥55

Энергия удара Akv (Дж): ≥98

Ударная вязкость αkv (Дж / см2): ≥49 (5)

Твердость: без термической обработки, ≤229HB; отожженная сталь, ≤197HB

Размер образца: Размер образца 25 мм

---

Применение прутка из плоской углеродистой стали C45

Плоский стальной пруток

DIN C45 широко используется во всех отраслях промышленности, требующих большей износостойкости и прочности.Типичные области применения в качестве поршневых валов

Валы Ролики Головки Оси Шпиндели Червяки Болты Храповики Легкие шестерни Шпильки Коленчатые валы Направляющие стержни Шатуны Торсионы, Гидравлические зажимы

---

Обычный размер и допуск для плоского стального прутка из низкоуглеродистой стали C45

Стальной круглый пруток: диаметр Ø 5 мм — 3000 мм

Стальной лист / плоский стальной пруток: толщина 5–3000 мм x ширина 100–3500 мм

Стальной шестигранный стержень: шестигранник 5 мм — 105 мм

У других сталей C45 размер не указан, пожалуйста, свяжитесь с нашим опытным отделом продаж.

---

Обработка

Круглый пруток и плоские профили из углеродистой стали

C45 можно разрезать на требуемые размеры. Также может поставляться шлифованный стержень из углеродистой стали C45, обеспечивающий получение высококачественного шлифованного стержня из инструментальной стали с требуемыми допусками. Сталь DIN W N-R C45 также доступна в виде шлифованной плоской заготовки / калибровочной пластины стандартных и нестандартных размеров.