Твердость hrc сталь 40х: Сталь 40х твердость в состоянии поставки

Содержание

Сталь 40х термообработка твердость hrc

При сильном нагреве практически все материалы изменяют свои физические характеристики. В некоторых случаях нагрев проводится целенаправленно, так как подобным образом можно улучшить некоторые эксплуатационные качества, к примеру, твердость. Термическая обработка на протяжении многих лет используется для повышения твердости поверхности стали. Выполнять закалку следует с учетом особенностей металла, так как технология повышения твердости поверхности создается на основании состава материала. В некоторых случаях провести закалку можно в домашних условиях, но стоит учитывать, что сталь относиться к труднообрабатываемым материалам и для придания пластичности нужно проводить сильный нагрев до высоких температур при помощи определенного оборудования. В данном случае рассмотрим особенности нагрева стали 40Х для повышения пластичности и проведения закалки или отпуска.

Сталь 40Х

Как ранее было отмечено, для правильного проведения закалки и отпуска стали следует учитывать ее состав и многие другие особенности. Выбрать правильно режимы термической обработки можно с учетом следующей информации:

  1. Рассматриваемая сталь относится к конструкционной легированной группе. Легированная группа характеризуется содержанием большого количества примесей, которые определяют изменение эксплуатационных качеств, в том числе твердости.
  2. Используется в промышленности при создании валов, осей, штоков, оправок, реек, болтов, втулок, шестерней и других деталей.
  3. Показатель твердости до проведения термической обработки HB 10 -1 = 217 Мпа.
  4. Температура критических точек определяет момент, при котором сталь 40Х начинает терять свои качества из-за термической обработки: c1= 743 , Ac3(Acm) = 815 , Ar3(Arcm) = 730, Ar1 = 693.
  5. При температуре отпуска 200 °С HB = 552.

Расшифровка стали 40Х говорит о том, что в составе материала находится 0,40% углерода и 1,5% хрома.

Скачать ГОСТ 4543-71 «Прокат из легированной конструкционной стали 40Х»

Процесс закалки

Процесс обработки высокой температурой стали 40Х и иного сплава называют закалкой. Стоит учитывать, что нагрев выполняется до определенной температуры, которая была определена путем многочисленных испытаний. Время выдержки, после которого проводится охлаждение, а также другие моменты можно узнать из специальных таблиц. Провести нагрев в домашних условиях достаточно сложно, так как в рассматриваемом случае нужно достигнуть температуры около 800 градусов Цельсия.

Химический состав стали 40Х

Результатом сильного нагрева и выдержки металла 40Х на протяжении определенного времени с последующим резким охлаждением в воде становится повышение твердости и уменьшение пластичности. При этом результат зависит от нижеприведенных показателей:

  1. скорости нагрева металла 40Х;
  2. времени выдержки;
  3. от скорости охлаждения.

При проведении работы в домашних условиях следует учитывать температуру обработки и время охлаждения.

Механические свойства стали 40Х в зависимости от температуры отпуска

При выборе метода разогрева поверхности следует обратить внимание на ТВЧ. Этот метод более популярен, чем обычная объемная обработка по причине достижения необходимой температуры за более короткое время.

В домашних условиях ТВЧ используется крайне редко. После проведения работы при использовании ТВЧ повышается эксплуатационная прочность детали, что связано с появлением поверхностных сжимающих напряжений.

Провести закалку 40Х на примере изделия болта М24 можно следующим образом:

  1. разогревается электропечь;
  2. следует провести разогрев до 860 °C, для чего в некоторых случаях необходимо 40 минут;
  3. время, необходимое для аустенизации, после которого проводится охлаждение, составляет 10-15 минут. Равномерный желтый цвет изделия – признак правильного прохождения процесса закалки 40Х;
  4. завершающим этапом становится охлаждение в ванной с водой или другой жидкостью.

Определить самостоятельно момент, после которого следует охладить металл, в промышленных и домашних условиях невозможно. Именно поэтому по проведенным исследованиям было принято, что для нагрева металла в электропечах необходимо 1,5-2 минуты на один миллиметр, после чего структура может быть перегрета.

Определение твердости проводится по методу Роквелла. Улучшение, проведенное путем отпуска или закалки, можно измерить при помощи обозначения HRC. Стандартное обозначение HR, к которому проводится добавление буквы в соответствии с типом проведенного испытания. Обозначение HRC наиболее часто встречается, последняя буква означает использование алмазного конуса с углом 120 0 при испытании.

Отпуск и нормализация

Отпуск проводится непосредственно сразу после завершения закалки, так как есть большая вероятность возникновения трещин в структуре. Разогревается изделие в этом случае до точки ниже критической, проводится выдерживание на протяжении определенного промежутка времени и выполняется охлаждение. Отпуск обеспечивает улучшение структуры, устраняет напряжение и повышает пластичность, устраняет хрупкость стали 40Х.

Механические свойства стали 40Х в зависимости от температуры отпуска

Различают три вида рассматриваемой термообработки:

  1. Низкий отпуск определяет разогрев поверхности до 250 °С с выдержкой и охлаждение на воздухе. Применяется для снятия напряжений и незначительного повышения пластичности практически без потери твердости. В случае конструкционного сплава применяется крайне редко.
  2. Средний отпуск позволяет нагревать изделие до 500 °С. В этом случае вязкость значительно повышается, а твердость снижается. Используют этот метод термообработки при получении пружин, рессор и некоторого инструмента.
  3. Высокий позволяет раскаливать деталь до 600 °С. В этом случае происходит распад мартенсита с образованием сорбита. Подобная структура представлена лучшим сочетанием прочности и пластичности. Также повышается показатель ударной вязкости. Используют этот метод термообработки для получения деталей, применяемых при ударных нагрузках.

Еще одним видом распространенной термообработки является нормализация. Зачастую нормализация проводится путем разогрева металла до верхней критической точки с последующей выдержкой и охлаждением в обычной среде, к примеру, на открытом воздухе. Проводят нормализацию для придания мелкозернистой структуры, что приводит к повышению пластичности и ударной вязкости.

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

МГТУ им. Н. Э. Баумана

по курсу материаловедения

Студент: Клёнкин А. В.

Преподаватель: Силаева В. И.

Для изготовления шестерней, валов, осей применяется улучшаемая хромистая сталь, легированная бором.

1. Подберите легированную сталь для изготовления оси диаметром 20мм.

Укажите оптимальный режим термической обработки, обеспечивающей получение твердости 265HB, постройте график термической обработки в координатах “температура – время”.

2. Опишите все структурные превращения, происходящие при процессе улучшения стали.

3. Приведите основные сведения об этой стали: ГОСТ, химический состав, свойства, влияние легирующих элементов на прокаливаемость достоинства, недостатки и т.д.

Для изготовления шестерней, осей, валов применяют улучшаемую хромистую сталь, легированную бором.

Особенности работы деталей типа оси состоят в том, что в них используют прочность и сопротивление усталости стали. В связи с этим стали должны иметь большой запас прочности и высокий предел выносливости. Детали этого типа работают при статических нагрузках.

Для обеспечения этих свойств вводят легирующие элементы, что повышает конструкционную прочность стали. Их применяют после закалки и отпуска, поскольку в отожженном состоянии они по механическим свойствам практически не отличаются от углеродистых. Высокие механические свойства при улучшении возможны лишь при обеспечении требуемой прокаливаемости, поэтому она служит важнейшей характеристикой при выборе этих сталей. Кроме прокаливаемости важно получить мелкое зерно и не допустить развития отпускной хрупкости.

К группе легированных конструкционных сталей относятся среднеуглеродистые стали с содержанием углерода 0,3. 0,5% , которые для улучшения свойств (прокаливаемость, мелкозернистая структура, предел выносливости) дополнительно легируют хромом

( до 2%), никелем (от 1 до 5%), марганцем (до 1,5%), кремнием (до 2%), молибденом и вольфрамом (0,2-0,4 Mo и 0,8-1,2 W), ванадием и титаном (до 0,3% V и 0,1% Ti), а так же микро легируют бором

Среднеуглеродистые стали приобретают высокие механические свойства после термического улучшения – закалки и высокого отпуска (500-650град) на структуру сорбита.

В соответствии с заданием необходимо подобрать легированную сталь. Выбираем сталь 40Х, так как она относится к широко используемым дешевым конструкционным материалам. Хромистые стали склонны к отпускной хрупкости, устранение которой требует быстрого охлаждения от температуры высокого отпуска. Эта сталь прокаливается на глубину 15-25 мм и применяется для деталей небольшого сечения.

Примем первый вариант термической обработки: закалку и высокий отпуск. По данным ГОСТ 4543-71 температура закалки для стали 40Х составляет 850 С (Ас3 – 815 С). В качестве охлаждающей среды выбираем воду. Последующий отпуск назначаем при температуре 600 С

(выше интервала температур необратимой отпускной хрупкости).

Указанный режим термообработки обеспечивает получение следующих свойств (минимальные значения):

0.2 > 720 Мпа;  > 14 %

в > 860 Мпа;  > 60 %

HB  265 после отпуска при 600 С.

Сталь 40Х – сталь перлитного класса до термообработки имеет структуру:

Феррит (Ф) + Перлит (П). П (Ф+Fe3C).

Ф=Fe(C) – твердый раствор, С’ в Fe.

На практике при обычных скоростях нагрева (электропечи) под закалку перлит сохраняет свое пластинчатое или зернистое строение до температуры Ас1. При нагреве до Ас1 (743 С.) никаких превращений не происходит. При температуре Ас1 в стали происходит превращение перлита в аустенит. Кристаллы (зерна) аустенита зарождаются в основном на границах фаз феррита и цементита. При этом параллельно развиваются 2 процесса: полиморфный переход Fe  Fe и растворение цементита в аустените.

Представим общую схему превращения:

Ф+П (Ф+Ц) Ас1Ф+Ц+АА+ЦАнеоднородн.Агомогенный

Образование зерен аустенита происходит с большей скоростью, чем растворение цементита перлита, поэтому необходима выдержка стали при температуре закалки для полного растворения цементита и получения гомогенного аустенита. Фазовая перекристаллизация приводит к измельчению зерна в стали. При этом, выше дисперсность структуры перлита (Ф+Ц) и скорость нагрева стали, тем больше возникает центров зарождения аустенита, а следовательно возрастает дисперсность продуктов его распада, что приводит к увеличению пластичности, вязкости, уменьшению чувствительности к концентрации напряжений.

При охлаждении при Vохл. > Vкрит будет образовываться мартенсит – неравновесная фаза – пересыщенный твердый раствор внедрения углерода в Fe и остаточный аустенит (А). Кристаллы мартенсита М, имея пластинчатую форму, растут с огромной скоростью, равной скорости звука в стали(5000м/с). Росту кристаллов мартенсита препятствует граница зерна аустенита или ранее образовавшаяся пластина мартенсита(рис. 2).

Мартенситное превращение состоит в закономерной перестройке решетки, при которой атомы не обмениваются местами, а лишь смещаются на расстояния, не превышающее межатомные. При этом перестройка решетки происходит по тем кристаллографическим плоскостям исходной модификации, которая по строению одинаковая, а по параметрам близки к определенным плоскостям кристаллической решетки образующей фазы, т.е. выполняется принцип структурного и размерного соответствия. Для мартенситного превращения характерно, что растущие кристаллы мартенсита когерентно связаны с кристаллами исходной фазы. Два кристалла считаются когерентными, если они соприкасаются по такой поверхности раздела, которая является общей для их кристаллических решеток. При нарушении когерентности решеток интенсивный упорядоченный переход атомов из аустенита в мартенсит становится невозможным, и рост кристалла мартенсита прекращается. Мартенсит имеет тетрагональную пространственную решетку. Чем больше углерода было в аустените, тем большее число элементарных ячеек мартенсита будет содержать атом углерода и тем большими окажутся средние искажения пространственной решетки.

Свойства мартенсита сталей зависят от растворенного в нем углерода.

Мартенсит имеет очень высокую твердость равную или превышающую HRC 60, при содержании углерода большем 0,4%.

После мартенситного превращения в стали сохраняется небольшое количество остаточного аустенита(1 – 3%). Затрудненность распада последних порций аустенита связывают с появлением значительных сжимающих напряжений, возникающих вследствие увеличения объема при переходе ГЦК решетки в ОЦК решетку.

Для придания стали требуемых эксплуатационных свойств, после закалки всегда проводят отпуск. При отпуске снижается уровень напряженного состояния ( в, НВ,, КСV).

До t =80C не происходит никаких структурных изменений. Первое превращение при отпуске развивается в диапазоне 80. 200C и приводит к формированию структуры отпущенного мартенсита – смеси пересыщенного углеродом -раствора и когерентных с ним частиц карбида. В результате этого существенно уменьшается степень тетрагональности мартенсита (часть углерода выделяется в виде метастабильного -карбида ), уменьшается его удельный объем, снижаются остаточные напряжения.

Второе превращение при отпуске развивается в интервале температур 200. 260 C (300 C) и состоит из следующих этапов:

превращение остаточного аустенита в отпущенный мартенсит;

распад отпущенного мартенсита: степень его пересыщенности уменьшается до 0,15. 0,2% , начинается преобразование -карбида в Fe3C –цементит и его обособление, разрыв когерентности;

снижение остаточных напряжений:

некоторое увеличение объема, связанное с переходом АостМотп.

Третье превращение при отпуске развивается в интервале 300. 400C. При этом заканчивается распад отпущенного мартенсита и процесс карбидообразования. Формируется ферритокарбидная смесь, существенно снижается остаточные напряжения; повышение температуры отпуска выше 400C активизирует процесс коалесценции карбидов, что приводит к уменьшению дисперсности феррито-цементитной смеси.

В стали 40Х после полной закалки в воде и высокого отпуска при 600C образуется структура сорбита отпуска.

Сталь 40Х. Основные данные. ГОСТ 4543 – 71.

Химический состав: С – 0,36. 0,44 %; Ni – не более 0,3%;

Si – 0,17. 0,37 %; Cu – не более 0,3%;

Мn – 0,50. 0,80 %; S – не более 0,035%

Сr – 0,80. 1,10 %; P – не более 0,035%

Назначение – оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, зубчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.

Прокаливаемость 18 – 25 мм.

Улучшение механических свойств обусловлено влиянием легирующих элементов на свойства феррита, дисперсность карбидной фазы, устойчивость мартенсита при отпуске, прокаливаемость, размер зерна.

Легирующие элементы, растворяясь в феррите, упрочняют его. Наиболее сильно повышают твердость медленно охлажденного (нормализованного) феррита кремний, марганец, никель, т.е. элементы, имеющие отличную от Fe кристаллическую решетку. Слабее влияют молибден вольфрам и хром, изоморфные Fe. Упрочняя феррит и мало влияя на пластичность, большинство легирующих элементов снижают его ударную вязкость, особенно если их концентрация выше 1%. Исключение составляет никель, который не снижает вязкости. Марганец и хром при содержании до 1% повышают ударную вязкость; при большей концентрации она снижается, достигая уровня нелегированного феррита, примерно при 3% Cr и 1,5% Mn.

Вид поставки – сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543 –71,

ГОСТ 2590 – 71, ГОСТ 2591 – 71, ГОСТ 2879 – 69, ГОСТ 10702 – 78.

Калиброванный пруток ГОСТ 7417 – 75, ГОСТ 8559 – 75, ГОСТ 8560–78,

ГОСТ 1051 – 73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955 – 77.

Лист толстый ГОСТ 1577- 81, ГОСТ 19903 – 74. Полоса ГОСТ 103 – 76,

ГОСТ 1577 – 81, ГОСТ 82 – 70. Поковки ГОСТ 8479 – 70. Трубы

ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8733 – 87, ГОСТ 13663 – 68.

Направления работы

На сайте: 1 посетитель(ей)

Статистика за сегодня

Просмотров за сегодня: 48
Посетителей за сегодня: 17

Статистика за всё время

Достижимая максимальная твердость сталей
Термообработка

Достижимая максимальная твердость сталей

Марка

Твердость HRC

Рекомен-дуемый вид термооб-работки

Марка

Твердость HRC

Рекомен-дуемый вид термооб-работки

Конструкционная углеродистая сталь

Конструкционная легированная и высоколегированная сталь

10

56-62

40ХН2МА

35-39

20

56-62

(40Х1НВА)

(HV640*)

25

27-33

40ХН2МА

35-39

40

40-45

(40ХНМА)

(HVбОО*)

45

48-52

Инструментальная углеродистая сталь

50

50-55

65

50-58

У ,7 У7А

61-63

65Г

57 – 62

У8, У8А

61-63

Конструкционная легированная и высоколегированная сталь

У9, У9А

62-64

У10, У10А

62-64

15Х

58-62

У11, У11А

62-63

38ХА

45-50

У12, У12А

62-63

30Х

50-54

У13, У13А

62-63

(HV610*)

Инструментальная легированная сталь

Закалка стали 40х: твердость, режимы, время, температура, технология

Из всех материалов, применяемых в машиностроении, станкостроении, приборостроении и других промышленных областях, самое широкое распространение получила сталь. Выбор ее марок огромен, в зависимости от своего состава любая сталь обладает теми или иными качествами и относится к различным группам по своим показателям. Сталь 40Х относится к классу конструкционных легированных сталей.

Химические компоненты, входящие в состав

Если рассматривать процентный состав представленного сплава, цифра 40 обозначает, что в нем содержится в процентном соотношении углерод до значения 0,44%, буква Х – обуславливает наличие легирующей добавки – хрома до 1,1%. Более подробный состав химических компонентов представлен в таблице ниже. Равноценной заменой для этой марки могут служить такие сплавы, как 40ХН, 45Х, 40ХН, 40ХС.

Химический состав стали марки 40Х
Углерод,% Хром,% Кремний,% Марганец,% Никель,% Фосфор,% Сера,% Медь,%
0,36-0,44 0,8-1,1 0,17-0,37 0,5-0,8 до 0,3 до 0,035 до 0,3 до 0,035

Легированные стали получают путем переплава или производством на свежей шихте.

Если используется шихта, предварительный расчет содержания в ней хрома должен учитывать потери при выплавке, но это значение не должно превышать параметра 0,4%, иначе в процессе получатся высоколегированные отходы.

Рафинирование металла легирующими элементами проводится сильными раскислителями, после чего вводится шлак, обработанный углеродом и кремнием. После воздействия восстановительного шлака конструкционная сталь хорошо раскисляется, что обеспечивает хорошее затвердение.

Термическая обработка

Для стали 40Х последовательность термообработки следующая. Сначала выполняется закалка в масляной среде, а затем отпуск в масле или на воздухе. Для каждой детали выбирается свой режим термообработки, он зависит от нагрузок, в которых эта деталь применяется, так как разные режимы дают различную твердость изделия. Режим термообработки рассчитывается в зависимости от критических точек, достигая которые материал претерпевает физические и химические изменения и меняет свои свойства и характеристики. Сталь 40Х имеет следующие критические точки: Ac1 = 743 , Ar1 = 693 Ac3 = 782 , Ar3 = 730. Закалка осуществляется при температуре 860 ºС, средой служит масло, часовой интервал составляет 4 часа. Затем выполняется низкий отпуск при температуре 200 ºС на воздухе либо можно применить температурный параметр 500 ºС и провести обработку в масляной среде. После такого режима термообработки достигается следующая прочность стали НВ – 217 и HRC – 45.

Качественные показатели

Прочный и твердый материал, способный выдерживать большие нагрузки и не подвергаться разрушению — так можно оценить сталь 40Х. Характеристики, которыми она обладает:

  • хорошие коррозионные свойства;
  • стойкость к колебаниям температуры;
  • высокие прочностные показатели;
  • эстетические качества.

Но помимо положительных показателей сталь 40Х имеет и отрицательные свойства. Сюда можно отнести:

  • склонность к образованию флокенов;
  • отпускную хрупкость;
  • плохую свариваемость.

Флокеночувствительность

Это дефект, который получается во время ускоренного охлаждения сплава после отливки, в виде внутренних трещин. Он может возникнуть во время горячей деформации легированной стали. Также он может проявляться на поверхности в виде четких участков овальной или зигзагообразной формы. Образование этого дефекта может происходить вследствие переизбытка выделения водорода во время термообработки. Бороться с этим недостатком можно с помощью высокотемпературной термообработки и оптимального режима охлаждения. Еще можно применять метод вакуумизации сплава, что поможет снизить содержание водорода в процентном отношении.

Отпускная хрупкость

Возникает во время медленного охлаждения легированных конструкционных сталей после отпуска, вызвана она резким снижением вязкости.

Для сравнения значение вязкости может упасть в 5-10 раз по сравнению с этим же показателем при быстром охлаждении стали. Медленное охлаждение влияет только на ударную вязкость, остальные характеристики стали оно не понижает.

Слишком быстрое охлаждение может вызывать внутренние напряжения, которые могут приводить к деформации изделия.

Трудности сварочных работ

Сталь 40Х относится к четвертой группе по свариваемости. Выполнение сварочных швов может приводить к образованию трещин. Снизить проявление этих дефектов можно с помощью предварительного подогрева. Также требуется предварительная подготовка кромок.

Выполнять сварочные работы этой марки можно дуговой сваркой: ручной или электрошлаковой, также можно применить контактную сварку. После контактно-точечной потребуется дополнительная термообработка. Для ручной сварки применяются специальные электроды для легированных сталей Э85 УОНИ-13/85.

Тип и положение свариваемого шва могут быть любые.

Область применения

Эта марка стали обладает рядом свойств, благодаря которым она охватывает достаточно обширную область применения.

Из нее выполняют заготовки сортового и фасонного металлопроката различных профилей, а также изготавливают листы, трубы, поковки, полученные методом ковки. Применяют такой металлопрокат для режущего инструмента.

Сталь 40, которая не была подвержена термообработке, очень выгодно использовать для нерабочих хвостовых частей – корпусов метчиков, насадок, разверток.

Улучшенный сплав, полученный под воздействием термической обработки, которую мы рассмотрели ранее, используется для ответственных конструкций.

К таким относятся: венцы зубчатых колес, валы, оси, втулки, болты, плунжеры.

Нашла эта марка свое применение в конструкциях, которые эксплуатируются при низких температурах на открытом воздухе, ее используют в северных широтах для обустройства железнодорожных и автомобильных мостов.

Источник: https://www.syl.ru/article/160107/mod_konstruktsionnaya-legirovannaya-stal-h

Закалка стали

Закалкой  называется операция термической обработки, состоя­щая из нагрева до температур выше верхней критической точки AC3  для доэвтектоидной стали и выше нижней критической точки АС1

 для заэвтектоидной стали и выдержки при данной температуре с последующим быстрым охлаждением (в воде, масле, водных раство­рах солей и пр.).

  • В результате закалки сталь получает структуру мартенсита и благодаря этому становится твердой.
  • Закалка повышает прочность конструкционных сталей, придает твердость и износостойкость инструментальным сталям.
  • Режимы закалки определяются скоростью и температурой на­грева, длительностью выдержки при этой температуре и особенно скоростью охлаждения.
  • Выбор температуры закалки.

Температура нагрева стали для закалки зависит в основном от химического состава стали. При за­калке доэвтектоидных сталей нагрев следует вести до температуры на 30 — 50° 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.

При нагреве доэвтектоидной стали до температур AC1 — АC3 в структуре мартенсита сохраняется некоторое количество оставше­гося после закалки феррита, снижающего твердость закаленной ста­ли. Такая закалка называется неполной.

Для заэвтектоидной ста­ли наилучшая температура закалки — на 20—30° 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.

Нагревать заэвтектоидную сталь до температуры выше Аст не следует, так как твердость получается меньшей, чем при закалке с температуры выше 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.

Для получения структуры мартенсита требуется переохладить аустенит путем быстрого охлаждения ста­ли,находящейся при температуре наименьшей устойчивости аусте­нита, т. е.при 650—550° С.

В зоне температур мартенситного превращения, т. е,ниже 240°С, наоборот, выгоднее применять замедленное охлаждение, так как образующиеся структурные напряжения успевают выравняться, а твердость образовавшегося мартенсита практически не снижается.

Правильный выбор закалочной среды имеет большое значение для успешного проведения термической обработки.

Наиболее распространенные закалочные среды —вода, 5—10%-ный водный раствор едкого натра или поваренной соли и минераль­ное масло. Для закалки углеродистых сталей можно рекомендовать воду с температурой 18° С; а для закалки большинства легирован­ных сталей — масло.

Закаливаемость и прокаливаемость стали.

При закалке стали важно знать еезакаливаемость и прокаливаемость. Эти характерис­тикине следует смешивать.

Закаливаемость показывает способность стали к повы­шению твердости при закалке. Некоторые стали обладают плохой закаливаемостью, т. е.имеют недостаточную твердость после за­калки. О таких сталях говорят, что они «не принимают» закалку.

Закаливаемость стали зависит восновном от содержания в ней углерода. Это объясняется тем, что твердость мартенсита зависит отстепени искажения его кристаллической решетки. Чем меньше вмартенсите углерода, тем меньше будет искажена его кристалли­ческая решетка и, следовательно, тем ниже будет твердость стали.

Стали, содержащие менее 0,3% углерода, имеют низкую зака­ливаемость и поэтому, как правило, закалке не подвергаются.

Прокаливаемость стали характеризуется ееспособ­ностью закаливаться на определенную глубину.

При закалке по­верхность детали охлаждается быстрее, так как она непосредствен­носоприкасается с охлаждающей жидкостью, отнимающей тепло.

Сердцевина детали охлаждается гораздо медленнее, тепло из цент­ральной части детали передается через массу металла к поверх­ности итолько на поверхности поглощается охлаждающей жидкостью.

Прокаливаемость стали зависит от критической скорости за­калки: чем ниже критическая скорость, тем на большую глубину прокаливаются стальные детали.

Например, сталь с крупным при­родным зерном аустенита (крупнозернистая), которая имеет низ­кую критическую скорость закалки, прокаливается на большую глу­бину, чем сталь с мелким природным зерном аустенита (мелкозернистая), имеющая высокую критическую скорость закалки.

Поэто­му крупнозернистую сталь применяют для изготовления деталей, которые должны иметь глубокую или сквозную прокаливаемость, амелкозернистую — для деталей с твердой поверхностной закален­ной   коркой и вязкой незакаленной сердцевиной.

  1. На глубину прокаливаемости влияют также исходная структура закаливаемой стали, температура нагрева под закалку и закалочная среда.
  2. Прокаливаемость     стали можно определить по излому, по микроструктуре и по твер­дости.
  3. Виды закалки стали.
  4. Су­ществует несколько способов закалки, применяемых в за­висимости от состава стали, характера обрабатываемой де­тали, твердости, которую не­обходимо получить, и усло­вий охлаждения.

Закалка в  одной  среде схематично показана на рис. 1 в виде кривой 1.

Такую закалку проще выполнять, но ее можно применять не для каждой стали и не для любых деталей, так как быстрое охлаждение деталей переменного сечения в боль­шом интервале температур способствует возникновению температур­ной неравномерности и больших внутренних напряжений, что может вызвать коробление детали, а иногда и растрескивание (если вели­чина внутренних напряжений превзойдет предел прочности).

Чем больше углерода в стали, тем больше объемные изменения и структурные напряжения, тем больше опасность возникновения трещин.

 

Рис. 1.   Кривые охлаждения   для различных способов закалки

Заэвтектоидные стали закаливают в одной среде, если детали имеют простую форму (шарики, ролики и т. д.). Если детали слож­ной формы, применяют либо закалку в двух средах, либо ступенча­тую закалку.

Закалку в двух средах (кривая 2)применяют для инструмента из высокоуглеродистой стали (метчики, плашки, фре­зы). Сущность способа состоит в том, что деталь вначале замачива­ют в воде, быстро охлаждая ее до 300—400° С, а затем переносят в масло, где оставляют до полного охлаждения.

Ступенчатую закалку (кривая 3) выполняют путем быстрого охлаждения деталей в соляной ванне, температура кото­рой намного выше температуры начала мартенситного превращения (240—250° С).

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.

Ступенчатая закалка уменьшает внутренние напряжения, ко­робление и возможность образования трещин.

Недостаток этого вида закалки в том, что горячие следы не мо­гут обеспечить большую скорость охлаждения при температуре 400—600° С. В связи с этим ступенчатую закалку можно применять для деталей из углеродистой стали небольшого сечения (до 8—10 мм). Для легированных сталей, имеющих небольшую критическую ско­рость закалки, ступенчатая закалка применима к деталям большого сечения (до 30 мм).

Изотермическую  закалку (кривая 4)проводят так же, как ступенчатую, но с более длительной выдержкой при темпера­туре горячей ванны (250—300° С), чтобы обеспечить полный распад аустенита. Выдержка, необходимая для полного распада аустенита, определяется по точкам а и b и по S-образной кривой (см. рис. 1).

В результате такой закалки сталь приобретает структуру игольча­того троостита с твердостью HRC45 55 и с сохранением необхо­димой пластичности. После изотермической закалки охлаждать сталь можно с любой скоростью.

В качестве охлаждающей среды ис­пользуют расплавленные соли: 55% KNO3 + 45% NaNO2 (темпе­ратура плавления 137° С) и 55% KNO3 + 45% NaNO3 (температура плавления 218° С), допускающие перегрев до необходимой темпера­туры.

  • Изотермическая закалка имеет следующие преимущества перед обычной:
  • минимальное коробление стали и отсутствие трещин; большая вязкость стали.
  • В настоящее время широко используют ступенчатую и изотерми­ческую светлую закалки.

Светлую  закалку стальных деталей проводят в специ­ально оборудованных печах с защитной средой. На некоторых инст­рументальных заводах для получения чистой и светлой поверхности закаленного инструмента применяют ступенчатую закалку с ох­лаждением в расплавленной едкой щелочи.

Перед закалкой инстру­мент нагревают в соляной ванне из хлористого натрия при темпера­туре на 30—50° С выше точки АС1 и охлаждают при 180—200° С в ванне, состоящей из смеси 75% едкого калия и 25% едкого натра сдобавлением 6—8% воды (от веса всей соли).

Смесь имеет тем­пературу плавления около 145° С и, благодаря тому что в ней находится вода, обладает очень высокой закаливающей способ­ностью.

При  ступенчатой  закалке стали с переохлажде­нием аустенита в расплавленной едкой щелочи с последующим окон­чательным охлаждением на воздухе детали приобретают чистую светлую поверхность серебристо-белого цвета; в этом случае отпа­дает необходимость в пескоструйной очистке деталей и достаточна промывка их в горячей воде.

Закалка  с  самоотпуском широко применяется в инструментальном производстве.

Сущность ее состоит в том, что детали не выдерживают в охлаждающей среде до полного охлажде­ния, а в определенный момент извлекают из нее, чтобы сохранить в сердцевине изделия некоторое количество тепла, за счет которого производится последующий отпуск. После достижения требуемой температуры отпуска за счет внутреннего тепла деталь окончатель­но охлаждают в закалочной жидкости.

Проконтролировать отпуск можно по цветам побежалости (см. рис. 2), появляющимся на зачищенной поверхности стали при 220—330° С.

 

Рис. 2. Цвета побежалости при отпуске

Закалку ссамоотпуском применяют для зубил, кувалд, слесарных молотков, кернеров и другого инструмента, требующего высокой твердости на поверхности и сохранения вязкой сердцевины.

Способы охлаждения при закалке.

Быстрое охлаждение стальных деталей при закалке является причиной возникновения в них боль­ших внутренних напряжений. Эти напряжения иногда приводят к короблению деталей, а в наиболее тяжелых случаях — к трещинам.

Особенно большие и опасные внутренние напряжения возни­кают при охлаждении в воде. Поэтому там, где можно, следует ох­лаждать детали в масле.

Однако в большинстве случаев для деталей из углеродистой стали это невозможно, так как скорость охлаждения в масле значительно меньше критической скорости, необходи­мой для превращения аустенита в мартенсит.

Следовательно, мно­гие детали из углеродистых сталей рекомендуется закаливать с ох­лаждением в воде, но при этом уменьшать неизбежно возникающие внутренние напряжения. Для этого пользуются некоторыми из описанных способов закалки, в частности, закалкой в двух средах, закалкой с самоотпуском и т. д.

Внутренние напряжения зависят также от способа погружения деталей в закалочную среду. Необходимо придерживаться следую­щих основных правил:

детали, имеющие толстую и тонкую части, погружать в закалоч­ную среду сначала толстой частью;

детали, имеющие длинную вытянутую форму (метчики, сверла развертки), погружать в строго вертикальном положении, иначе они покоробятся (рис. 3).

 

Рис. 3. Правильное погружение деталей и инструментов в за­каливающую среду

Иногда по условиям работы должна быть закалена не вся деталь, а лишь часть ее. В этом случае применяют местную закалку: деталь нагревают не полностью, а в закалочную среду погружают целиком. В этом случае закаливается только нагретая часть детали.

Местный нагрев мелких деталей производят в соляной ванне, погружая в нее только ту часть детали, которую требуется закалить; так закаливают, например, центры токарных станков. Можно по­ступать и так: нагреть деталь полностью, а охладить в закалочной среде только ту часть, которая должна быть закалена.

  1. Дефекты, возникающие при закалке стали.
  2. Недостаточ­ная твердость закаленной детали — следствие низкой тем­пературы нагрева, малой выдержки при рабочей температуре или недостаточной скорости охлаждения.
  3.  Исправление де­фекта: нормализация или отжиг с последующей закалкой; при­менение более энергичной закалочной среды.

Перегрев связан с нагревом изделия до температуры, значительно превышающей необходимую температуру нагрева под закалку. Перегрев сопровождается образованием крупнозернистой структуры, в результате чего повышается хрупкость стали.

И справление  дефекта: отжиг (нормализация) и последущая закалка с необходимой температуры.

Пережог возникает при нагреве стали до весьма высоких температур, близких к температуре плавления (1200—1300° С) в окислительной атмосфере. Кислород проникает внутрь стали, и по границам зерен образуются окислы. Такая сталь хрупка и исправить ее невозможно.

Окисление и  обезуглероживание стали ха­рактеризуются образованием окалины (окислов) на поверхности дета­лей и выгоранием углерода в поверхностных слоях.

Этот вид брака термической обработкой неисправим. Если позволяет припуск на механическую обработку, окисленный и обезуглероженный слой нужно удалить шлифованием.

Чтобы предупредить этот вид брака, детали рекомендуется нагревать в печах с защитной атмосфе­рой.

Коробление и трещины — следствия внутренних напряжений.

Во время нагрева и охлаждения стали наблюдаются объемные изменения, зависящие от температуры и структурных пре­вращений (переход аустенита в мартенсит сопровождается увеличе­нием объема до 3%).

Разновременность превращения по объему за­каливаемой детали вследствие различных ее размеров и скоростей охлаждения по сечению ведет к развитию сильных внутренних нап­ряжений, которые служат причиной трещин и коробления деталей в процессе закалки.

Образование трещин обычно наблюдается при температурах ниже 75—100° С, когда мартенситное превращение охватывает значительную часть объема стали.

Чтобы предупредить образова­ние трещин, при конструировании деталей необходимо избегать резких выступов, заостренных углов, резких переходов от тонких сечений к толстым; следует также медленно охлаждать сталь в зоне образования мартенсита (закалка в масле, в двух средах, ступенча­тая закалка). Трещины являются неисправимым браком, коробле­ние же можно устранить последующей рихтовкой или правкой.

Источник: Остапенко Н.Н.,Крапивницкий Н.Н. Технология металлов. М. Высшая школа,1970г.

Источник: https://markmet.ru/tehnologiya_metallov/zakalka-stali

40Х

МГТУ
им. Н. Э. Баумана

  • Кафедра
    МТ8
  • Домашнее задание
  • по
    курсу материаловедения

Студент: Клёнкин
А. В.

Группа:
М2-51

Преподаватель:
Силаева В. И.

Москва,
2000г.

Для
изготовления шестерней, валов, осей
применяется улучшаемая хромистая
сталь, легированная бором.

1. Подберите
легированную сталь для изготовления
оси диаметром 20мм.

Укажите
оптимальный режим термической обработки,
обеспечивающей получение твердости
265HB,
постройте график термической обработки
в координатах “температура
— время”.

2. Опишите все
структурные превращения, происходящие
при процессе улучшения стали.

3.
Приведите основные сведения об этой
стали: ГОСТ, химический состав, свойства,
влияние легирующих элементов на
прокаливаемость достоинства, недостатки
и т.д.

Отчет

Для
изготовления шестерней, осей, валов
применяют улучшаемую хромистую сталь,
легированную бором.

Особенности
работы деталей типа оси состоят в том,
что в них используют прочность и
сопротивление усталости стали. В связи
с этим стали должны иметь большой запас
прочности и высокий предел выносливости.
Детали этого типа работают при статических
нагрузках.

Для
обеспечения этих свойств вводят
легирующие элементы, что повышает
конструкционную прочность стали. Их
применяют после закалки и отпуска,
поскольку в отожженном состоянии они
по механическим свойствам практически
не отличаются от углеродистых.

Высокие
механические свойства при улучшении
возможны лишь при обеспечении требуемой
прокаливаемости, поэтому она служит
важнейшей характеристикой при выборе
этих сталей.

Кроме прокаливаемости
важно получить мелкое зерно и не допустить
развития отпускной хрупкости.

К
группе легированных конструкционных
сталей относятся среднеуглеродистые
стали с содержанием углерода 0,3…0,5% ,
которые для улучшения свойств
(прокаливаемость, мелкозернистая
структура, предел выносливости)
дополнительно легируют хромом

(
до 2%), никелем (от 1 до 5%), марганцем (до
1,5%), кремнием (до 2%), молибденом и вольфрамом
(0,2-0,4
Mo
и 0,8-1,2 W),
ванадием и титаном (до 0,3% V
и 0,1% Ti),
а так же микро легируют бором

(0,002-0,005%).

В
соответствии с заданием необходимо
подобрать легированную сталь. Выбираем
сталь 40Х, так как она относится к широко
используемым дешевым конструкционным
материалам. Хромистые стали склонны к
отпускной хрупкости, устранение которой
требует быстрого охлаждения от
температуры высокого отпуска. Эта сталь
прокаливается на глубину 15-25 мм и
применяется для деталей небольшого
сечения.

Примем
первый вариант термической обработки:
закалку и высокий отпуск. По данным ГОСТ
4543-71 температура закалки для стали 40Х
составляет 850 С (Ас3 – 815 С).
В качестве охлаждающей среды выбираем
воду. Последующий отпуск назначаем при
температуре 600 С

  1. (выше
    интервала температур необратимой
    отпускной хрупкости).
  2. Указанный
    режим термообработки обеспечивает
    получение следующих свойств (минимальные
    значения):
  3. 0.2
    >
    720 Мпа; 
    > 14 %
  4. в
    >
    860 Мпа; 
    >
    60 %
  5. HB 
    265 после отпуска при 600 С.
  6. Сталь 40Х – сталь
    перлитного класса до термообработки
    имеет структуру:

Феррит
(Ф) + Перлит (П). П (Ф+Fe3C).

Ф=Fe(C)
– твердый
раствор, С’ в
Fe.

На
практике при обычных скоростях нагрева
(электропечи) под закалку перлит сохраняет
свое пластинчатое или зернистое строение
до температуры Ас1.
При нагреве до Ас1
(743
С.)
никаких превращений не происходит.

При
температуре Ас1 в
стали происходит превращение перлита
в аустенит. Кристаллы (зерна) аустенита
зарождаются в основном на границах фаз
феррита и цементита.

При этом параллельно
развиваются 2 процесса: полиморфный
переход Fe

Fe
и
растворение цементита в аустените.

Представим
общую схему превращения:

Ф+П
(Ф+Ц) Ас1Ф+Ц+АА+ЦАнеоднородн.Агомогенный

Образование
зерен аустенита происходит с большей
скоростью, чем растворение цементита
перлита, поэтому необходима выдержка
стали при температуре закалки для
полного растворения цементита и получения
гомогенного аустенита. Фазовая
перекристаллизация приводит к измельчению
зерна в стали.

При этом, выше дисперсность
структуры перлита (Ф+Ц) и скорость нагрева
стали, тем больше возникает центров
зарождения аустенита, а следовательно
возрастает дисперсность продуктов его
распада, что приводит к увеличению
пластичности, вязкости, уменьшению
чувствительности к концентрации
напряжений.

Мартенситное
превращение состоит в закономерной
перестройке решетки, при которой атомы
не обмениваются местами, а лишь смещаются
на расстояния, не превышающее межатомные.

При этом перестройка решетки происходит
по тем кристаллографическим плоскостям
исходной модификации, которая по строению
одинаковая, а по параметрам близки к
определенным плоскостям кристаллической
решетки образующей фазы, т.е. выполняется
принцип структурного и размерного
соответствия.

Для мартенситного
превращения характерно, что растущие
кристаллы мартенсита когерентно связаны
с кристаллами исходной фазы. Два кристалла
считаются когерентными, если они
соприкасаются по такой поверхности
раздела, которая является общей для их
кристаллических решеток.

При нарушении
когерентности решеток интенсивный
упорядоченный переход атомов из аустенита
в мартенсит становится невозможным, и
рост кристалла мартенсита прекращается.
Мартенсит имеет тетрагональную
пространственную решетку. Чем больше
углерода было в аустените, тем большее
число элементарных ячеек мартенсита
будет содержать атом углерода и тем
большими окажутся средние искажения
пространственной решетки.

Свойства
мартенсита сталей зависят от растворенного
в нем углерода.

Мартенсит
имеет очень высокую твердость равную
или превышающую HRC
60,
при содержании углерода большем 0,4%.

После
мартенситного превращения в стали
сохраняется небольшое количество
остаточного аустенита(1 – 3%). Затрудненность
распада последних порций аустенита
связывают с появлением значительных
сжимающих напряжений, возникающих
вследствие увеличения объема при
переходе ГЦК решетки в ОЦК решетку.

Для
придания стали требуемых эксплуатационных
свойств, после закалки всегда проводят
отпуск. При отпуске снижается уровень
напряженного состояния ( в,
НВ,,
КСV).

До t =80C
не
происходит никаких структурных изменений.
Первое превращение при отпуске развивается
в диапазоне 80…

200C
и приводит к формированию структуры
отпущенного мартенсита – смеси
пересыщенного углеродом -раствора
и когерентных с ним частиц карбида.

В
результате этого существенно уменьшается
степень тетрагональности мартенсита
(часть углерода выделяется в виде
метастабильного -карбида
), уменьшается его удельный объем,
снижаются остаточные напряжения.

Второе
превращение при отпуске развивается в
интервале температур 200…260 C
(300 C)
и состоит из следующих этапов:

  1. превращение остаточного аустенита в отпущенный мартенсит;

  2. распад отпущенного мартенсита: степень его пересыщенности уменьшается до 0,15…0,2% , начинается преобразование -карбида в Fe3C –цементит и его обособление, разрыв когерентности;

  3. снижение остаточных напряжений:

  4. некоторое увеличение объема, связанное с переходом АостМотп.

Третье
превращение при отпуске развивается в
интервале 300…400C.
При этом заканчивается распад отпущенного
мартенсита и процесс карбидообразования.
Формируется ферритокарбидная смесь,
существенно снижается остаточные
напряжения; повышение температуры
отпуска выше 400C
активизирует процесс коалесценции
карбидов, что приводит к уменьшению
дисперсности феррито-цементитной смеси.

В
стали 40Х после полной закалки в воде и
высокого отпуска при 600C
образуется структура сорбита отпуска.

Сталь
40Х. Основные данные. ГОСТ 4543 – 71.

Химический
состав: С – 0,36…0,44 %; Ni
– не
более 0,3%;

Si
– 0,17…0,37
%; Cu
– не более 0,3%;

Мn
– 0,50…0,80
%; S – не более 0,035%

Сr
– 0,80…1,10
%; P – не
более 0,035%

  • Назначение – оси,
    валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки,
    коленчатые и кулачковые валы, кольца,
    шпиндели, оправки, рейки, зубчатые венцы,
    болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые
    детали повышенной прочности.
  • Прокаливаемость 18 –
    25 мм.
  • Улучшение
    механических свойств обусловлено
    влиянием легирующих элементов на
    свойства феррита, дисперсность карбидной
    фазы, устойчивость мартенсита при
    отпуске, прокаливаемость, размер зерна.

Легирующие
элементы, растворяясь в феррите, упрочняют
его. Наиболее сильно повышают твердость
медленно охлажденного (нормализованного)
феррита кремний, марганец, никель, т.е.
элементы, имеющие отличную от Fe
кристаллическую решетку. Слабее влияют
молибден вольфрам и хром, изоморфные
Fe.

Упрочняя
феррит и мало влияя на пластичность,
большинство легирующих элементов
снижают его ударную вязкость, особенно
если их концентрация выше 1%. Исключение
составляет никель, который не снижает
вязкости.

Марганец и хром при содержании
до 1% повышают ударную вязкость;
при большей концентрации она снижается,
достигая уровня нелегированного феррита,
примерно при 3% Cr
и
1,5% Mn.

  1. Вид
    поставки – сортовой прокат, в том числе
    фасонный: ГОСТ 4543 –71,
  2. ГОСТ
    2590 – 71, ГОСТ 2591 – 71, ГОСТ 2879 – 69, ГОСТ
    10702 – 78.
  3. Калиброванный
    пруток ГОСТ 7417 – 75, ГОСТ 8559 – 75, ГОСТ
    8560–78,

ГОСТ
1051 – 73. Шлифованный пруток и серебрянка
ГОСТ 14955 – 77.

Лист
толстый ГОСТ 1577- 81, ГОСТ 19903 – 74. Полоса
ГОСТ 103 – 76,

ГОСТ
1577 – 81, ГОСТ 82 – 70. Поковки ГОСТ 8479 – 70.
Трубы

ГОСТ
8731-87, ГОСТ 8733 – 87, ГОСТ 13663 – 68.

Литература:

  1. Материаловедение. Учебник для вузов под ред. Арзамасова Б.Н. 2-ое издание исправленное и дополненное. М.: Машиностроение, 1986. 384 с.

2. Марочник сталей и сплавов, под ред.
Сорокина В.Г. М.: Машиностроение, 1989 г.
640с.

Источник: https://studfile.net/preview/786830/

Закалка стали 45

Слово «термообработка» для обывателей не ново. Все прекрасно понимают, для чего она необходима. Повышение прочности стали.

Но почему так происходит? Какие процессы протекают в металле в этот момент? Большинство пожимает плечами.

Если Вы хотите понять, что такое термообработка, узнать в чем разница между отжигом и отпуском, и почему закалка стали 45 производится в масле, а не в воде, то тогда эта статья для Вас.

Общие сведения о термической обработке

Термообработка – это последовательность процессов нагревания, выдержки и охлаждения, направленных на изменение сталью механических свойств.

Улучшения свойств металла происходит за счет трансформации внутренней структуры. После осуществления термической обработки сталь может находиться в 2-х состояниях: устойчивом и неустойчивом.

Устойчивое состояние характеризуется полным завершением всех протекающих процессов в стали. Неустойчивое, соответственно, наоборот, когда на сталь еще воздействуют факторы, мешающие стабилизации внутренних напряжений. Ярким примером является химическая неоднородность закаленной стали.

Повышение теплового движения молекул способствует ускорению выхода стали из неустойчивого состояния. Достигается это путем нагрева.

Для большего понимания процессов, происходящих в стали во время термообработки, введем несколько понятий о структуре металла. Под этим понимается размер внутренних зерен и их положение относительно друг друга. Каждой структуре соответствует определенная температура и определенное содержание углерода.

Основные их виды и свойства, которыми они обладают:

  • Феррит – твердый раствор железа с углеродом и небольшой долей других химических элементов. Ферромагнитен. Ферритная сталь обладает высокой тепло- и электропроводимостью. Пластична. Твердость порядка 70-140 единиц по шкале Бринелля.
  • Цементит – неустойчивое соединение углерода с железом. Очень тверд и хрупок (НВ 790-810). Не поддается намагничиванию.
  • Перлит – фазовый раствор феррита и цементита. На его механические свойства в первую очередь оказывает влияние расстояние между фазами. Чем они ближе, тем сталь прочнее. Твердость находится в пределах 160-230 НВ, при относительном удлинении 9-12%.
  • Мартенсит – перенасыщенная физико-химическая смесь углерода и железа. Значение его механических характеристик зависит от количества углерода в составе. Мартенситная сталь с концентрацией 0,2% С обладает твердостью около 35 HRC. При 0,6% твердость составляет 60 HRC.
  • Аустенит – твердый раствор углерода в железе. Аустенитная сталь парамагнитна и пластична. Относительное удлинение составляет 42%.

Сам процесс термообработки включает в себя:

  • Закалка.
  • Отжиг.
  • Нормализация.
  • Отпуск.

Отжиг

Процесс отжига состоит из нагревания, выдержки и медленного охлаждения в печной среде.

Существует две его основные разновидности:

  • Отжиг первого рода, при котором структура в сталях не претерпевает изменений.
  • Отжиг второго рода, сопровождающийся трансформациями структурных зон.

Каждая из представленных видов термообработки имеет определенное назначение.

Отжиг первого рода выполняет следующие технологические задачи:

  • Выравнивание химсостава стали. При обработке металла давлением ликвация становится причиной образования изломов и микротрещин. Для уменьшения их вероятности появления сталь нагревают до 1250 ºС и выдерживают ее при такой температуре на протяжении 8-15 ч.
  • Увеличение обрабатываемости стали давлением. Термообработка проходит при 670 ºС с выдержкой 40-120 мин. Отжиг увеличивает зерна феррита, что положительно влияет на пластичность.
  • Уменьшение остаточных напряжений, возникших после технологической обработки сталей: резание, сварка и прочее. Для этого сталь выдерживают при 500-620 ºС на протяжении двух часов.

Отжиг второго рода измельчает зерна стали и способствует образованию структуры феррит+перлит. Как результат, происходит увеличение механических свойств. Температура нагрева для стали 45 составляет 780-830 ºС.

Отжиг второго рода считается подготовительной термообработкой. Его проводят перед операциями резания для повышения обрабатываемости металла.

Нормализация

Это процесс нагревания стали и последующее охлаждение на воздухе, в результате которого происходит измельчение крупнозернистой структуры.

Если сравнивать с отжигом, то нормализация дает в среднем на 10% выше показатель вязкости и прочности. Причина этого кроется в охлаждении на воздухе, которое способствует разложению аустенитных фаз в нижней зоне температур. Как следствие, наблюдается увеличение перлита, что и является причиной повышения механических свойств.

Нормализация — альтернатива закалке и высокому отпуску. Конечно, на выходе механические свойства получаются ниже, но и сама нормализация менее трудоемка. К тому же, по сравнению с закалкой она вызывает меньшие тепловые деформации детали.

Отпуск

Это термообработка, которая всегда проводится на заключительном этапе. Она включает в себя нагревание закалённой стали до температурной точки трансформации перлита в аустенит и дальнейшее ее охлаждение. С его помощью механические характеристики сталей доводятся до требуемых значений.

Помимо этого, в задачу отпуска входит снятие напряжений, оставшихся после закалки.

Отпуск подразделяется на 3 типа по температуре нагрева:

  • Низкий отпуск. Проводится при 230-260 ºС. Способствует упрочнению с одновременным снижением внутренней напряженности. Закаленная сталь 45 после низкого отпуска обладает твердостью 55-60 HRC.
  • Средний отпуск. Температура нагревания 340-550 ºС. Позволяет достичь наиболее высокого значения упругих свойств. Из-за этого в основном применяется при изготовлении пружин. Твердость находится на уровне 45-52 HRC.
  • Высокий отпуск. Выполняется при 550 ºС. Снимает внутренние напряжения после закаливания.

Механические свойства уменьшаются, но значение их при этом не меньше, чем после нормализации и отжига. Также происходит увеличение ударной вязкости. Самой оптимальной термообработкой с точки зрения соотношения вязкости и прочности считается закалить сталь, а после провести высокий отпуск.

Закалка

Представляет собой процесс нагрева  до температуры на 20-40 ºС выше точки растворения феррита в аустените и последующее быстрое охлаждение в воде или масле.

Образование значительных внутренних напряжений при закалке не позволяет ей быть окончательной термообработкой. Обычно за ней следует отпуск или нормализация.

В результате нагрева сталь получает аустенитную структуру, которая, охлаждаясь, переходит в мелкоигольчатый мартенсит.

Закалка стали 45 осуществляется при 840-860 ºС.

  • Если сталь закалить, не достигнув значения требуемой температуры, то в результате останутся ферритные зоны, чье присутствие значительно снижает прочность металла.
  • Если сталь 45 закалить при температуре выше 1000 ºС, это спровоцирует увеличение зерна мартенсита, что влечет за собой ухудшение вязкости и повышение риска образования трещин.
  • Нагрев сталей под закалку осуществляется в электропечах периодического или непрерывного действия.
  • Время нагрева зависит от:
  • Химсостава стали.
  • Формы и габаритов деталей.

Чем больше размеры и содержание углерода, тем большее количество времени необходимо для нагрева стали.

После нагревания стали идет ее выдержка при заданной температуре. Это необходимо для выравнивания неоднородности аустенита.

При сильном перегреве сталь начинает вступать в реакцию с печными газами. Это может повести за собой процессы окисления и обезуглероживания.

Окисление – химический процесс взаимодействия кислорода с железом. Оно отрицательно сказывается на свойствах стали, является причиной снижения качества поверхности и окалин.

Обезуглероживание возникает как следствие химической реакции углерода с водородом и кислородом. Как следствие, образуя такие соединения как угарный газ и метан. Полученные газы уносят вместе с собой с поверхности стали молекулы углерода, вызывая тем самым резкое снижение прочности.

Защитой стали от окисления и обезуглероживания служит осуществление нагревания в вакууме или расплавленной соли.

В качестве закалочных сред применяется вода или масло.

Вода обладает большой скоростью охлаждения, но она резко падает при увеличении температуры. Также недостатком воды является возникновение значительных напряжений и, соответственно, коробление деталей.

Масло в этом плане охлаждает более равномерно, что уменьшает риск образования микротрещин при закалке. Среди ее недостатков стоит отметить низкую температуру воспламенения и загустение, что уменьшает ее закалочные свойства.

Разная сталь имеет разную закаливаемость, т.е. способность увеличивать прочность посредством закалки. Как правило, чем выше концентрация углерода, тем выше закалочные свойства.

Закалка ТВЧ

Если сталь закалить таким образом, то она будет лучше справляться с переменной и ударной нагрузкой. Закалка ТВЧ считается разновидностью поверхностной закалки, основная задача которой получение более прочного наружного слоя, сохраняя при этом вязкость сердцевины. 

Нагрев под закалку ТВЧ осуществляют в индукционных печах, используя ток высокой частоты. Принцип данной термообработки заключается в неравномерном нагреве сечения изделия. Плотность тока на наружней части стали значительно выше в сравнении с сердцевиной. Основная часть тепла приходится на поверхность, соответственно, именно в этой зоне и происходит упрочнение.

Охлаждение осуществляется непосредственно в печи специальными распрыскивающими устройствами. После закалки обычно требуется отпуск для выравнивания тепловых напряжений.

Структура стали в результате всех этих операций получается неоднородной. Верхний закалённый слой полностью состоит из мартенсита, а нетронутая сердцевина из феррита. Прочность глубинного слоя повышается предварительным проведением нормализации.

Преимущества закалки ТВЧ:

  • Повышенная производительность.
  • Сталь изолирована от влияния окисления и обезуглероживания.
  • Возможность регулировать толщину закаленного слоя. Чем частота токов выше, тем глубина закалки меньше.
  • Автоматизация процесса.

Источник: https://prompriem.ru/stati/zakalka-stali-45.html

Термообработка стали 45

jpg» alt=»Закалка стали 45″ class=»adimg»>

Термообработка стали 45, так же как и термическая обработка любой другой марки стали выполняется для улучшения технических характеристик данного материала.

Такая обработка подразумевает первоначальный нагрев металла и последующее его охлаждение. Собственно, в зависимости от времени нагрева материала и скорости охлаждения, термообработка стали 45 и других марок подразделяется на 3 последовательно выполняемых операции:

  1. Отжиг стали 45
  2. Закалка стали 45
  3. Отпуск стали 45

Отжиг стали 45 — это нагрев материала в специальной печи до очень высокой температуры и последующее его охлаждение, которое выполняется естественным образом, то есть вместе с печью.

Существует отжиг первого рода, при котором нагрев идет до критических значений, но не превышает их.

Также существует и отжиг второго рода, при котором температура уже превышает критическую отметку и приводит к некоторым изменениям в структуре.

Так или иначе, любой из данных способов позволяет избавиться от неоднородности состава, а также снять внутреннее напряжение материала и достичь зернистой структуры.

Кроме того, проведение отжига стали 45 поможет снизить твердость сплава, что значительно облегчит в дальнейшем процесс переработки.

Примечательно, что отжиг второго рода подразделяется на несколько следующих категорий, различающихся по их назначению и исполнению:

  • диффузионный отжиг
  • полный отжиг
  • неполный отжиг
  • изотермический отжиг
  • рекристализационный

Как правило, для углеродистых сталей применяется полный отжиг.

Суть данной технологии состоит в том, что заготовки нагреваются до температуры, которая превышает критическую отметку (верхняя точка Ас3) примерно на значение от +30°С до +50°С.

После этого сталь 45 охлаждают с медленной скоростью от +150°С до +200°С до тех пор, пока ее температура не сравняется со значением температуры в рабочем интервале от +500°С до +550°С.

Кстати говоря, при отжиге первого и второго рода охлаждение материала происходит в печи, в которой был произведен нагрев.

Если же процесс охлаждения производят уже на открытом воздухе, то такая технология будет называться не отжиг стали 45, а нормализация.

Поскольку при нормализации стали охлаждение происходит быстрее, перлит получает тонкое строение и наибольшую твердость. Поэтому нормализованная сталь тверже отожженной.

Закалка стали 45

В целом, отжиг стали или же ее нормализация являются подготовкой сплава к последующим процессам термообработки.

Вторым по счету процессом обработки идет закалка стали 45. С виду может показаться, что этот этап полностью дублирует отжиг и нормализацию: Закалка стали 45 также состоит из двух основных технологических операций: нагрева и охлаждения.

Однако у него имеются свои довольно важные отличительные характеристики.

Если быть точнее, то этой важной отличительной чертой будет скорость охлаждения стали. В случае с закалкой стали 45 заготовка сперва нагревается до температуры, которая превышает критическую.

После этого сталь будет сразу же охлаждена в специальной жидкости.

В роли такой жидкости может выступать чистая вода, вода с растворами солей, вода с содержанием в составе 5%-й каустической соды, либо же различные минеральные масла (рис. 1)

Рисунок 1

Закалка стали 45 в воде производится при температуре жидкости от +20°С до +30°С. Если в качестве закалочной среды используют раствор каустической соды, то его температура будет составлять от +50°С до +60°С.

Температура закалки стали 45, при которой этот материал помещают в охлаждающую жидкость, составляет от +820°С до +860°С.

Визуально подобные температуры соответствует диапазону от светло-красного до темно-оранжевого цвета.

Нагрев стали до этих значений обычно выполняется в специальных печах. Но в некоторых случаях также применяется закалка стали 45 токами высокой частоты (ТВЧ).

Между этими двумя методами существует разница во времени выдержки заготовки. Это обусловлено тем, что данные установки имеют различные режимы нагрева.

При этом с помощью ТВЧ сталь 45 будет нагрета за более быстрый промежуток времени в сравнении с обычной печью.

Устройство для нагрева стали Температура нагрева стали
Печь От +820°С до +860°С
ТВЧ От +880°С до +920°С

Несмотря на то, что при использовании ТВЧ нагрев стали 45 нужно выполнять до чуть более высоких температур, как такового перегрева материала не происходит.

Размер и структура у зерна остается прежним, так как для нагрева через ТВЧ требуется намного меньше времени.

Кстати говоря, с помощью проведения закалки токами высокой частоты, твердость стали 45 возрастает по шкале Роквелла (HRC) возрастает приблизительно на 2-3 единицы.

При нагреве стали 45 до температуры, превышающей критическое значение на отметку в +30°С — +50°С, материал достигнет своего аустенитного состояния.

Иначе говоря, атомная решетка железа (Fe) изменит объемно-центрированной вид на решетку гранецентрированной формы.

Углерод (С), содержащийся в перлите как кристаллы соединения Fe3C (цементита) примет вид твердого раствора — атомы внедрятся в гранецентрированную решетку.

После помещения раскаленного материала в охлаждающую ванну для закалки, температура стали 45 очень быстро понижается до значения комнатной от +20°С до +25°С.

Само собой, в связи с этим в структуре сразу происходит процесс обратной перестройки атомной решетки металла — из гранецентрированной она возвращается в исходную объемно-центрированную.

Именно это и придает итоговому материалу высокую твердость и прочность.

Дело в том, что при комнатной температуре рабочей среды атомы будут иметь крайне малую степень подвижности.

Поэтому при резком охлаждении они попросту не успевают выйти из состояния раствора и образовать цементит.

Получается, что сам углерод силой удерживается в решетке железа, тем самым образовывая перенасыщенный твердый раствор. В решетке при этом создается избыточное внутреннее напряжение от атомов углерода.

Они попросту распирают решетку, за счет чего она вытягивается вдоль одного направления. Таким образом, все ячейки из кубической формы переходят в тетрагональную.

Иначе говоря, ячейки решетки образуют форму прямоугольной призмы (рис. 2). Естественно, это влияет на структуру материала, которая становится игольчатой.

Подобную игольчатую конфигурацию у материала принято называть специальным термином — мартенсит.

Рисунок 2

Сами кристаллы мартенсита имеют вид пластин с небольшой толщиной. Если рассматривать данные пластины в поперечном сечении микрошлифа, то они будут иметь форму игл.

Кстати, раствор мартенсит отличается достаточно высокими показателями по твердости и прочности.

В первую очередь, это объясняется тем, что удельный объем мартенсита будет чуть больше в сравнении с удельным объемом аустенита, из которого он образован.

Это объясняется тем, что образование самого мартенсита обуславливается возникновением в кристаллах мартенсита множества дислокаций, которые образуются за счет большого числа внутренних напряжений.

Напряжения вызваны тем, что возникающая пластина мартенсита воздействует на аустенит, который, в свою очередь, отвечает уже обратным сопротивлением к мартенситу, создавая тем самым ответное давление к данной пластине.

Таким образом, при попытке деформировать закаленную сталь с мартенситной структурой, можно встретить серьезное препятствие.

Этим препятствием будут движущиеся в различных направлениях дислокации, которые взаимно блокируют друг друга, не давая перемещаться.

Именно эти препятствия передвижения дислокаций увеличивают сопротивление деформации материала, соответственно, увеличивая степень твердости и прочности.

Кроме того, с учетом воздействия внутренних напряжений, кристаллы мартенсита образуют раздельные блоки (рис. 3).

При этом те плоскости, которые должны быть параллельными в пределах одного кристалла, на самом деле имеют искажение под небольшим углом.

Но такие искажения у атомной решетки как раз и оказывают препятствие к перемещению дислокаций. За счет этих особенностей мартенсита сталь и имеет высокую прочность.

Рисунок 3

Отпуск стали 45

Отпуск стали 45 производят сразу после этапа закалки.

Эта разновидность термообработки нужна для того, чтобы существенно уменьшить или полностью снять остаточное напряжение в материале, которое появилось после изменения структуры посредством его закаливания.

В целом, отпуск стали 45 позволяет также повысить вязкость заготовок и уменьшить степень их хрупкости. Однако этот процесс немного уменьшает твердость стали.

Технология процесса отпуска стали 45, в зависимости от температуры, выполняется через:

  • печи с принудительной циркуляцией воздуха;
  • специальные ванны с селитровым раствором;
  • специальные ванны с минеральным маслом;
  • ванны, заполненные расплавленной щелочью.

Принцип отпуска стали 45 состоит в том, что материал первоначально нагревают до отметки ниже, чем критический уровень, а после этого охлаждают.

Однако такой режим термической обработки имеет несколько различных способов проведения, которые будут отличаться друг от друга в зависимости от скорости охлаждения заготовки и температуры её нагрева.

Отпуск углеродистых сталей принято классифицировать на 3 следующие категории:

  1. Высокий. Температура нагрева стали составит от +350°С до +600°С до критической отметки. Как правило, такой метод используют для металлических конструкций.
  2. Средний. Температура обработки составляет от +350°С до +500°С. Этот способ по большей части используется для пружинных изделий и рессор.
  3. Низкий. Температура нагрева заготовки не превышает +250°С. Подобный способ принято задействовать для достижения высокой прочности и износостойкости.

 Таблица значений термической обработки стали 45

Марка стали Твёрдость (HRC) Температура закалки, °С Температура отпуска, °С Температура закалки ТВЧ, °С Температура отжига, °С Среда закалки
Сталь 45 20…25 820…860 550…600 Вода
20…28 550…580
24…28 500…550
30…34 490…520
42…51 180…220
49…57 200…220 880…920
До 22 780…860

Источник: https://s-agroservis.ru/inform/company-news/termoobrabotka-stali-45/

Структурно-фазовый состав сталей р6м5и 40Х после совместной термической обработки Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

о 6 /1 (69]

г: кътжпъ

(69), 2013-

жm

The paper discusses special features of heat treatment\ of axial (end) cutting tool bimetallic billets made using the resource-saving technology with the aid of simultaneous hot plastic deforming through a forming die. The microstructure and hardness of 40X and P6M5 steels have been investigated after subjecting them to various conditions of heat treatment.

А. М. МИЛЮКовА, гну «физико-технический институт нАнБеларуси»

УДК 621.785:669.14.018.25

структурно-фазовый состав сталей р6м5 и 40х после совместной термической обработки

Введение

Использование ресурсосберегающей технологии формообразования горячим выдавливанием дает возможность инструментальной промышленности при минимальном расходе высоколегированной стали получать заготовки концевого режущего инструмента по форме, близкой к готовому изделию, и одновременно повышать его эксплуатационные свойства. В Физико-техническом институте Национальной академии наук Беларуси разработана ресурсосберегающая технология получения биметаллического концевого режущего инструмента, в основу которой положена операция образования соединения рабочей (быстрорежущая сталь Р6М5) и хвостовой (конструкционная сталь 40Х) частей путем совместной горячей пластической деформации при выдавливании профильной рабочей части через матрицу соответствующей конфигурации [1].

На рис . 1 представлены поперечный и продольный разрезы биметаллической заготовки . Поперечный образец (рис . 1, а), на котором хорошо виден профиль заготовки, вырезан из середины режущей части заготовки

Продольный образец (рис . 1, б) демонстрирует конструкцию заготовки [2] и содержит ее режу-

щую и хвостовую части Вдоль всей линии контакта режущей и хвостовой частей заготовки нет дефектов, которые могут получиться при сварке трением (раковины, кольцевые трещины, свищи) . Соединение представляет собой однородную, без микротрещин и расслоений адгезионную связь

Поскольку высоколегированная быстрорежущая сталь Р6М5 относится к малопластичным материалам, что связано с ее низкой технологической пластичностью, высоким сопротивлением деформированию, умеренной теплостойкостью и узким температурным интервалом деформирования, а сталь 40Х относится к низколегированным сталям невысокой прокаливаемости, их высокопрочное соединение горячим выдавливанием получено при оптимальных режимах технологического процесса

С целью определения оптимальных температурных режимов обработки биметаллических заготовок, полученных горячим выдавливанием из сталей Р6М5 и 40Х, были проведены предварительные исследования образцов сталей Р6М5 и 40Х после проведения совместной термообработки при различных температурах: 950, 1050, 1150 и 1220 °С и последующего отпуска, а также различных участков биметаллической заготовки до и после отжига и закалки

Рис . 1 . Образцы биметаллической заготовки метчика машинного: а — поперечный; б — продольный

г: к<тшглтгг; /07

-1(69), 2013 / VI

о 5

Рис . 2 . Микроструктуры сталей в исходном состоянии: а — сталь Р6М5; б — сталь 40Х . х500

Представляет интерес состояние части хвостовика из стали 40Х, внедренной в рабочую часть из стали Р6М5 (рис . 1, б) после закалки рабочей части заготовки биметаллического инструмента, поскольку термическая обработка сталей Р6М5 и 40Х значительно отличается по температуре (1220 и 850 °С) .

В исходном состоянии сталь Р6М5 имеет фер-ритную основу с выделениями карбидов Cr, W, V, Mo (рис . 2, а), а сталь 40Х в исходном состоянии имеет перлитную структуру (рис . 2, б) . Твердость их приблизительно одинакова и составляет HRC 21-26 .

Методика эксперимента

Для проведения исследований структурно-фазовых превращений сталей Р6М5 и 40Х были изготовлены образцы цилиндрической формы диаметром 20 мм и высотой 15 мм из сталей Р6М5 и 40Х . Сталь 40Х использовали в состоянии поставки с ферритно-перлитной структурой . На образцах из стали Р6М5 была проведена предварительная закалка с температуры 1220 °С (четыре образца) и закалка с отпуском 1220 + 560 °С (4 образца) в заводских условиях с использованием соляной ванны для предотвращения обезуглероживания . Окончательную термообработку (закалка с различных температур) проводили в лабораторной печи LH 09/13 Sokol Therm с максимальной температурой нагрева 1340 °С . Отпуск образцов из стали 40Х производили при температуре 460 °С в течение 2 ч, образцов из стали Р6М5 — при температуре 560 °С в течение 1,5 ч не менее 3 раз . На печном пульте управления выставляли указанные выше температуры с выдержкой 15-20 мин . По достижении нужной температуры в печь помещали образцы При этом снижалась температура в печи . Время нахождения образцов в печи около 3 мин . По достижении установленной температуры в печи образцы извлекали из нее и закаливали в воде Таким же образом производили закалку образцов при температурах 950, 1050, 1150, 1220 °С .

Микроструктурный анализ осуществляли на металлографическом комплексе МГК-1 на основе микроскопа МКИ-2М, а измерение твердости — на твердомере ТК-2М типа «Роквелл» по ГОСТ 901259 . Измерения микротвердости образцов биметаллической заготовки метчика выполняли на компьютеризированном микротвердометре Duramin-5 с нагрузкой 50 кгс в течение 12 с на двух образцах (поперечном и продольном) .

Результаты исследований и их обсуждение

Твердость образцов сталей Р6М5 и 40Х после различных видов термической обработки приведена в таблице

Твердость образцов сталей Р6М5 и 40Х

Сталь Твердость образцов HRC при различных температурах закалки, °С

950 1050 1150 1220

Р6М5 после закалки и отпуска 50 58 63,5 63

Р6М5 после закалки 55 56 63 63,5

40Х после закалки 54,6 51,4 57 54

40Х после закалки и отпуска 39 38,5 40 40

Анализ микроструктур образцов из быстрорежущей стали Р6М5, прошедших предварительную закалку от температуры 1220 °С и отпуск от температуры 560 °С в заводских условиях в соляных ваннах, показал, что сталь Р6М5 при различных температурах закалки имеет основу, состоящую из мартенсита и карбидов типа М23С6 . Чем выше температура закалки, тем больше растворяется карбидов . Даже при очень высокой температуре нагрева растворяется лишь часть карбидов — около 70% . Выдержка при низких температурах (950-1000 °С) приводит к растворению только карбида М23С6, что насыщает аустенит хромом, углеродом и частично ванадием Растворение основного карбида

98 а (69]

г: кътжпъ

(69), 2013-

М6С протекает при более высокой температуре (1050-1300 °С), что позволяет перевести в аусте-нит до 6% W, 0,5% Сг и около 1% V, присутствующих в карбиде Структура стали Р6М5 после выдержки и закалки с 950 °С, кроме мартенситной основы, состоит из достаточно большого количества крупных карбидов (рис 3, а) В соответствии с вышесказанным при этой температуре растворяется в основном карбид типа М23С6 . Поэтому сталь имеет низкую твердость — 50 HRC . С повышением температуры закалки до 1050 °С растворяется большее количество карбидов (рис . 3, б) . Кроме карбида типа М23С6, частично растворяется основной карбид М6С и соответственно увеличивается твердость стали до 58 HRC . Повышение температуры закалки до 1150 и 1220 °С приводит к дальнейшему растворению карбида М6С (рис . 3, в, г) . Количество и размер карбидов уменьшаются и соответственно увеличивается твердость стали до 63,0-63,5 HRC .

Аналогичным образом выглядит структура стали Р6М5, прошедшей только закалку с 1220 °С в заводских условиях и закалку с выдержкой при температурах 950, 1050, 1150 и 1220 °С в лабораторных условиях Микроструктура их представлена на рис 4

По данным [3], для получения высоких эксплуатационных свойств режущего инструмента оптимальной температурой закалки стали Р6М5 является 1220 °С и это подтвердили наши исследования

Температура закалки стали Р6М5 для закалки стали 40Х является явно завышенной . Тем не менее, представляет интерес исследование структуры и механических свойств (твердости) стали 40Х после закалки с температур 950, 1050, 1150 и 1220 °С . Микроструктура образцов стали 40Х, закаленных с различных температур с 3-минутной выдержкой при вышеуказанных температурах, представлена на рис 5

Все они имеют мартенситную структуру и отличаются только размером игл мартенсита. Чем выше температура закалки, тем более грубый образуется мартенсит Твердость стали при всех температурах закалки приблизительно одинакова и составляет 52-57 HRC .

На закаленных образцах из стали 40Х проведена операция отпуска (460 °С, 2 ч) в лабораторных условиях Структура их показана на рис 6 и представляет собой мартенсит отпуска Чем выше предыдущая температура закалки, тем он более грубый Твердость стали после отпуска не зависит от пред-

Рис . 3 .оггт,

(69), 2013

■ ул

Рис . 6 . Микроструктура стали 40Х после закалки и отпуска при 460 °С: а — температура закалки 950 °С; б — 1050; в — 1150;

г — температура закалки 1220 °С . х250

варительной температуры закалки и составляет 38,5-40 ЖС .

По условиям проведения экспериментов нам удалось ограничить время нагрева образцов в печи при температуре закалки до 3 мин, что в 2 раза превышает время выдержки под закалку рабочей части метчика из стали Р6М5 с внедренным в нее хвостовиком из стали 40Х Тем не менее, при этом времени выдержки при температуре 1220 °С сохраняется высокая твердость стали 40Х — 40 HRC .

С целью определения влияния горячего деформирования, а также закалки на структуру и механические свойства исследуемых сталей проведены металлографические исследования образцов биметаллической заготовки в различных направлениях

После получения биметаллической заготовки горячим выдавливанием проведено измерение твердости ее составных частей: твердость рабочей части (сталь Р6М5) составила HRC 60, а хвостовика (сталь 40Х) — HRC 33, т. е . горячее деформиро-

Рис . 7. Микроструктура сталей после проведения горячего деформирования биметаллической заготовки: а — сталь Р6М5;

б — сталь 40Х, центр образца . а — х500; б — *400

Рис . 8 . Измерение микротвердости поперечного сечения биметаллической заготовки в зоне перехода сталь Р6М5 — 40Х до ТО . х400

вание увеличило твердость сталей по сравнению с исходным металлом .

На рис . 7 представлены микроструктуры сталей из поперечного образца биметаллической заготовки (см . рис . 1, а), полученной прямым горячим выдавливанием до закалки . Сталь Р6М5 (рис . 7, а) имеет основу из а-твердого раствора с мелкими округлыми выделениями карбидов легирующих элементов (Сг, W, V и др . ) . По периметру централь-

/хгк: г г^гштлтп / 1п1

-1 (69), 2013 I IUI

ной части сталь 40Х (рис . 7, б) имеет ферритно-перлитную структуру с заметно большим размером зерен, чем в центральной части . За счет больших усилий всестороннего сжатия при выдавливании зерна в центральной части значительно измельчены и имеют однородный характер

Измерения микротвердости проводили до термообработки на поперечном образце, представленном на рис 1, а, в области от края зуба к краю стружечной канавки через центральную часть и переходную зону (рис . 8) .

Результаты измерений микротвердости в поперечном сечении биметаллической заготовки представлены на рис 9

Из рисунка видно, что микротвердость в поперечном сечении биметаллической заготовки меняется в зависимости от части образца: самую высокую микротвердость имеет переходная зона между сталями Р6М5 и 40Х, а самую низкую — центральная часть образца (сталь 40Х)

При горячем выдавливании биметаллической заготовки через профильную матрицу наибольшей деформации подвергается рабочая часть заготовки в области стружечной канавки концевого инструмента (76%) . Горячее деформирование измельчило

Расстояние от края, ллм

Рис . 9. Изменение микротвердости поперечного сечения биметаллической заготовки в направлении от края зуба через центр

к краю стружечной канавки

Рис . 10 . Зоны измерения микротвердости в продольном сечении биметаллической заготовки: а — поперек заготовки от края к центру; б — сталь 40Х в центре заготовки в направлении от режущей части к хвостовику, а — *5; б — *3

102/

/хггггг: кътжпъ

1 (69), 2013

структуру, что улучшило механические свойства готового инструмента

На рис 10 показаны области в продольном образце биметаллической заготовки, на которых проведены измерения микротвердости, а на рис 11 -результаты измерений

Анализ результатов измерения микротвердости показал, что поперек продольного сечения от края к центру микротвердость соответствует исследуемой стали и переходная зона имеет самую высокую микротвердость HV 360 . Сталь 40Х в центре продольного сечения в направлении от режущей части к хвостовику имеет относительно стабильные значения микротвердости в интервале НУ 210240

На рис 12 представлены микроструктуры выдавленной биметаллической заготовки метчика в поперечном сечении после основной термообработки заготовки (закалка, отпуск) После деформи-

рования, закалки и отпуска сталь Р6М5 имеет такую же структуру, как в исходном состоянии, но выделения карбидов более дисперсны, и твердость составляет HRC 64 После горячего выдавливания и термообработки биметаллической заготовки сталь 40Х, находящаяся внутри рабочей части, имеет структуру мартенсита отпуска и твердость HRC 33, а хвостовик — HRC 37 Вследствие термомеханического воздействия на структуру стали в процессе деформации и последеформационный период происходит измельчение и формоизменение исходного аустенитного зерна, что влияет на характер структурных превращений при отпуске, дисперсность и распределение карбидов

Металлографические исследования микроструктуры биметаллических заготовок показали, что прочностные показатели биметаллического изделия, полученного методом горячего выдавливания, возрастают за счет образования текстуры вдоль на-

Рис 11 Изменение микротвердости продольного сечения биметаллической заготовки: а — поперек от края к центру; сталь 40Х в центре образца в направлении от режущей части к хвостовику

б

Рис 12 Микроструктура сталей в поперечном сечении биметаллической заготовки метчика после ТО: а — сталь Р6М5;

б — сталь 40Х. х400

Рис . 13 . Микроструктура продольного разреза биметаллической заготовки метчика: 1 — сталь 40Х; 2 — переходная зона; 3 — сталь Р6М5

правления деформирования как в стали Р6М5, так и в стали 40Х, а также за счет мелкодисперсной однородной структуры в центральной части заготовки (сталь 40Х), которая играет роль прочного и в то же время пластичного стержня, увеличивая прочность изделия на изгиб и кручение [4]

Экспериментальные исследования на прочность полученных биметаллических заготовок по-

/

-1 (69), 2013/ Ши

казали, что прочность соединения составных частей в полученных биметаллических заготовках инструмента (550 МПа) превосходит прочность биметаллических заготовок, полученных сваркой, трением и пайкой на 13% [5]

Выводы

Металлографический анализ и исследование механических свойств образцов сталей 40Х и Р6М5 после различных режимов термообработки и биметаллических образцов, полученных горячим выдавливанием, позволили определить оптимальную температуру проведения термообработки для получения биметаллического изделия высокого качества Рассмотрены особенности структурно-фазовых превращений сталей Р6М5 и 40Х Ресурсосберегающая, упрочняющая технология позволяет повысить прочность соединения составных частей инструмента, улучшить физико-механические свойства и работоспособность готового инструмента, а также экономить до 70% дорогостоящей быстрорежущей стали

Литература

1. Способ изготовления биметаллической заготовки концевого режущего инструмента / А . В . Алифанов, В . Г Кантин, А . М. Милюкова; заявитель ГНУ «Физико-технический институт НАН Беларуси» . № а20091356; заявл . 21.09. 09. Положительное решение от 18. 02.2011.

2 . Биметаллическая заготовка концевого режущего инструмента: пат. 6813 Респ. Беларусь, МПК (2009) В 2П 13/02 В 21С 25/02 / А . В . Алифанов, В . Г. Кантин, А . М . Милюкова; заявитель Физико-технический институт НАН Беларуси . № и20090773; заявл . 21. 09. 09; опубл . 30 . 12 .10 // Афщыйны бюл . / Нац . цэнтр штэлектуал . уласнасцi . 2010 . № 4 .

3 .Г е л л е р, Ю .А . Инструментальные стали / Ю . А . Геллер . Изд . 4-е, перераб . и доп . М . : Металлургия, 1975 .

4 .А л и ф а н о в, А .В . Влияние структуры биметаллических заготовок концевого режущего инструмента, полученных горячим выдавливанием, на их прочностные характеристики / А . В . Алифанов, Г. П . Горецкий, А . М. Милюкова // Литье и металлургия. 2010 . № 4 . С . 141-145 .

5 .А л и ф а н о в, А .В . Прочностные испытания биметаллического концевого инструмента, полученного методами сварки, пайки и горячего пластического деформирования / А В Алифанов, Л А Исаевич, В Г Кантин, А М Милюкова // Современные методы и технологии создания и обработки материалов: материалы II Междунар . науч . -техн . конф . Минск, 2007 г. Минск: Экоперспектива. В 2-х ч. Ч. 2. 2007. С . 135-141.

Твердость HRC. Число твердости инструментов и крепежа.

Выбирая инструмент для работы, мы сталкиваемся с такой его характеристикой как твердость, которая характеризует его качество. Чем выше этот показатель, тем выше его способность сопротивляться пластической деформации и износу при воздействии на обрабатываемый материал. Именно этот показатель определяет, согнется ли зуб пилы при распиловке заготовок, или какую проволоку смогут перекусить кусачки.

Метод Роквелла

Среди всех существующих методов определения твердости сталей и цветных металлов самым распространенным и наиболее точным является метод Роквелла.

Метод Роквелла — определение твердости металла

Проведение измерений и определение числа твердости по Роквеллу регламентируется соответствующими документами ГОСТа 9013-59. Этот метод реализуется путем вдавливания в тестируемый материал инденторов – алмазного конуса или твердосплавного шарика. Алмазные инденторы используются для тестирования закаленных сталей и твердых сплавов, а твердосплавные шарики – для менее твердых и относительно мягких металлов.  Измерения проводят на механических или электронных твердомерах.

Методом Роквелла предусматривается возможность применения целого ряда шкал твердости A, B, C, D, E, F, G, H (всего – 54), каждая из которых обеспечивает наибольшую точность только в своем, относительно узком диапазоне измерений.

Для измерения высоких значений твердости алмазным конусом чаще всего используются шкалы «А», «С». По ним тестируют образцы из закаленных инструментальных сталей и других твердых стальных сплавов. А сравнительно более мягкие материалы, такие как алюминий, медь, латунь, отожженные стали испытываются шариковыми инденторами по шкале «В».

Пример обозначения твердости по Роквеллу: 58 HRC или 42 HRB.

Впереди стоящие цифры обозначают число или условную единицу измерения. Две буквы после них – символ твердости по Роквеллу, третья буква – шкала, по которой проводились испытания.

(!) Два одинаковых значения от разных шкал – это не одно и то же, например, 58 HRC ≠ 58 HRA. Сопоставлять числовые значения по Роквеллу можно только в том случае, если они относятся к одной шкале.

Диапазоны шкал Роквелла по ГОСТ 8.064-94:

 A  70-93 HR
 B  25-100 HR
 C  20-67 HR


Слесарный инструмент

Инструменты для ручной обработки металлов (рубка, резка, опиливание, клеймение, пробивка, разметка) изготавливают из углеродистых и легированных инструментальных сталей. Их рабочие части подвергают закаливанию до определенной твердости, которая должна находиться в пределах:

 Ножовочные полотна, напильники  58 – 64 HRC
 Зубила, крейцмессели, бородки, кернеры, чертилки  54 – 60 HRC
 Молотки (боек, носок)  50 – 57 HRC


Монтажный инструмент

Сюда относятся различные гаечные ключи, отвертки, шарнирно-губцевый инструмент. Норму твердости для их рабочих частей устанавливают действующие стандарты. Это очень важный показатель, от которого зависит, насколько инструмент износостоек и способен сопротивляться смятию. Достаточные значения для некоторых инструментов приведены ниже:

 Гаечные ключи с размером зева до 36 мм  45,5 – 51,5 HRC
 Гаечные ключи с размером зева от 36 мм  40,5 – 46,5 HRC
 Отвертки крестовые, шлицевые  47 – 52 HRC
 Плоскогубцы, пассатижи, утконосы  44 – 50 HRC
 Кусачки, бокорезы, ножницы по металлу  56 – 61 HRC


Металлорежущий инструмент

В эту категорию входит расходная оснастка для обработки металла резанием, используемая на станках или с ручными инструментами. Для ее изготовления используются быстрорежущие стали или твердые сплавы, которые сохраняют твердость в холодном и перегретом состоянии.

 Метчики, плашки  61 – 64 HRC
 Зенкеры, зенковки, цековки  61 – 65 HRC
 Сверла по металлу  63 – 69 HRC
 Сверла с покрытием нитрид-титана  до 80 HRC
 Фрезы из HSS  62 – 66 HRC


Примечание:
Некоторые производители фрез указывают в маркировке твердость не самой фрезы, а материала, который она может обрабатывать.

Крепежные изделия

Существует взаимосвязь между классом прочности крепежа и его твердостью. Для высокопрочных болтов, винтов, гаек эта взаимосвязь отражена в таблице:

   Болты и винты  Гайки  Шайбы
Классы прочности

8.8

 10.9  12.9

8

10

12

 Ст.  Зак.ст.
 d<16 мм  d>16 мм  d<16 мм  d>16 мм
 Твердость по Роквеллу, HRC  min  23  23  32  39  11  19  26  29.2  20.3  28.5
 max  34  34  39  44  30  36  36  36  23.1  40.8


Если для болтов и гаек главной механической характеристикой является класс прочности, то для таких крепежных изделий как стопорные гайки, шайбы, установочные винты, твердость не менее важна. 

Стандартами установлены следующие минимальные / максимальные значения по Роквеллу:

 Стопорные кольца до Ø 38 мм  47 – 52 HRC
 Стопорные кольца Ø 38 -200 мм  44 – 49 HRC
 Стопорные кольца от Ø 200 мм  41 – 46 HRC
 Стопорные зубчатые шайбы  43.5 – 47.5 HRB
 Шайбы пружинные стальные (гровер)  41.5 – 51 HRC
 Шайбы пружинные бронзовые (гровер)  90 HRB
 Установочные винты класса прочности 14Н и 22Н  75 – 105 HRB
 Установочные винты класса прочности 33Н и 45Н  33 – 53 HRC


Относительное измерение твердости при помощи напильников

Стоимость стационарных и портативных твердомеров довольно высока, поэтому их приобретение оправдано только необходимостью частой эксплуатации. Многие мастеровые по мере надобности практикуют измерять твердость металлов и сплавов относительно, при помощи подручных средств.

Измерение твердости при помощи напильников

Опиливание образца напильником – один из самых доступных, однако далеко не самый объективный способ проверки твердости стальных деталей, инструмента, оснастки. Напильник должен иметь не затупленную двойную насечку средней величины №3 или №4. Сопротивление опиливанию и сопровождающий его скрежет позволяет даже при небольшом навыке отличить незакаленную сталь от умеренно (40 HRC) или твердо закаленной (55 HRC).

Для тестирования с большей точностью существуют наборы тарированных напильников, именуемые также царапающий твердомер. Они применяются для испытания зубьев пил, фрез, шестерен. Каждый такой напильник является носителем определенного значения по шкале Роквелла. Твердость измеряется коротким царапанием металлической поверхности поочередно напильниками из набора. Затем выбираются два близко стоящие – более твердый, который оставил царапину и менее твердый, который не смог поцарапать поверхность. Твердость тестируемого металла будет находиться между значениями твердости этих двух напильников.

Переводная таблица твердости

Для сопоставления чисел твердости Роквелла, Бринелля, Виккерса, а также для перевода показателей одного метода в другой существует справочная таблица:

 Виккерс, HV  Бринелль, HB  Роквелл, HRB
 100  100  52.4
 105  105  57.5
 110  110  60.9
 115  115  64.1
 120  120  67.0
 125  125  69.8
 130  130  72.4
 135  135  74.7
 140  140  76.6
 145  145  78.3
 150  150  79.9
 155  155  81.4
 160  160  82.8
 165  165  84.2
 170  170  85.6
 175  175  87.0
 180  180  88.3
 185  185  89.5
 190  190  90.6
 195  195  91.7
 200  200  92.8
 205  205  93.8
 210  210  94.8
 215  215  95.7
 220  220  96.6
 225  225  97.5
 230  230  98.4
 235  235  99.2
 240  240  100

 Виккерс, HV  Бринелль, HB  Роквелл, HRC
 245  245  21.2
 250  250  22.1
 255  255  23.0
 260  260  23.9
 265  265  24.8
 270  270  25.6
 275  275  26.4
 280  280  27.2
 285  285  28.0
 290  290  28.8
 295  295  29.5
 300  300  30.2
 310  310  31.6
 320  319  33.0
 330  328  34.2
 340  336  35.3
 350  344  36.3
 360  352  37.2
 370  360  38.1
 380  368  38.9
 390  376  39.7
 400  384  40.5
 410  392  41.3
 420  400  42.1
 430  408  42.9
 440  416  43.7
 450  425  44.5
 460  434  45.3
 470  443  46.1
 490  -  47.5
 500  -  48.2
 520  -  49.6
 540  -  50.8
 560  -  52.0
 580  -  53.1
 600  -  54.2
 620  -  55.4
 640  -  56.5
 660  -  57.5
 680  -  58.4
 700  -  59.3
 720  -  60.2
 740  -  61.1
 760  -  62.0
 780  -  62.8
 800  -  63.6
 820  -  64.3
 840  -  65.1
 860  -  65.8
 880  -  66.4
 900  -  67.0
 1114  -  69.0
 1120  -  72.0


Примечание:
В таблице приведены приближенные соотношения чисел, полученные разными методами. Погрешность перевода значений HV в HB составляет ±20 единиц, а перевода  HV в HR (шкала C и B) до ±3 единиц.

При выборе инструмента желательно предпочесть модели известных производителей. Это дает уверенность в том, что приобретаемый продукт изготовлен с соблюдением технологий, а его твердость отвечает заявленным значениям.

Соотношение твердости по Роквеллу и Бринеллю различных изделий.

Статьи о продукции 19.11.2020 10:40:56

Дмитрий

Спасибо за статью, как раз то, что искал) Хотел удостовериться, что взял нормальные отвертки, а не фуфлыжные)

02.04.2020 17:33:07

Объемная закалка деталей из стали / Термообработка металла / Услуги / Гальванокама

 Предоставляем услуги по термообработке — обьемной закалке изделий из стали, в печах с защитной атмосферой. Защитная среда -–азот.                                                                                                                                                                

Закалка деталей проводится в новых современных шахтных электропечах сопротивления СШЗ (пр-во «Накал»), при максимальной t до 950 градусов, с одновременной загрузкой до 500 кг. Охлаждение изделий после нагрева под закалку, происходит в ванне с водно-полимерной средой импортного производства.

Отпуск производим в новых электропечах шахтного типа ПШО (пр-во «Накал»). Нагрев изделий в воздушной среде при t до 700 градусов, с загрузкой до 800 кг..                                     

Отпуск разделяется на :                                                                                                                                                                                                                                                                                        

Низкотемпературный (низкий) отпуск – нагрев до 150-200С ;                                                                                                                                                                                                       

Среднетемпературный (средний) отпуск— нагрев при t 350-500 C ;                                                                                                                                                                                            

Высокотемпературный (высокий) отпуск— нагрев при t 500-680 С .                                                                                                                                                                                                                              

А так же производим следующие виды термообработки:                                                                                                                                                                                                                                    

Улучшение – техника термообработки состоящая из закалки и высокого отпуска.                                                                                                                                                                            

 Нормализация – нагрев изделий до аустенитного состояния и охлаждения на спокойном воздухе.                                                                                                                                                          

Отжиг – нагрев и выдержка при определенной температуре и в течение нужного времени, с последующим замедленным охлаждением до комнатной температуры. Задачи отжига – снятие внутренних напряжений, снижение твердости для упрощения токарной обработки. С помощью отжига достигается большая однородность и улучшение микроструктуры металла.

 Стоимость термообработки (обьемной закалки) от 25 руб/кг (включ. НДС 29,5 руб/кг). Данная цена является базовой. Окончательная цена формируется путем переговоров. 

  Режимы термообработки наиболее распространенных марок стали.

№ п/п

Марка стали

Твёрдость (HRC)

Температура закалки, град. С

Температура отпуска, град. С

Температура отжига, град. С

Закал. среда

Прим.

1.

Сталь 40Х

24…28

840…860

500…550

 

Масло

 

 

30…34

490…520

 

 

 

47…51

180…200

 

Сечение до 30 мм

 

47…57

 

 

Водный раствор

Водно-полимерная среда

 

48…54

 

 

 

Азотирование

 

<= 22

 

 

840…860

 

 

2.

Сталь 35

30…34

830…840

490…510

 

Вода

 

 

33…35

450…500

 

 

 

42…48

180…200

 

 

3.

Сталь 45

20…25

820…840

550…600

 

Вода

 

 

20…28

550…580

 

 

 

24…28

500…550

 

 

 

30…34

490…520

 

 

 

42…51

180…220

 

Сечение до 40 мм

 

49…57

200…220

 

 

 

<= 22

 

 

780…820

 

Охлаждение в печи

4.

Сталь 20Х

57…63

800…820

160…200

 

Масло

 

 

59…63

 

180…220

 

Водный раствор

Водно-полимерная среда

 

«—

 

 

840…860

 

 

5.

Сталь 20

57…63

790…820

160…200

 

Вода

 

6.

Сталь 65Г

28…33

790…810

550…580

 

Масло

Сечение до 60 мм

 

43…49

340…380

 

Сечение до 10 мм (пружины)

 

55…61

160…220

 

Сечение до 30 мм

7.

Сталь 12ХН3А

57…63

780…800

180…200

 

Масло

 

 

50…63

 

180…200

 

Водный раствор

Водно-полимерная среда

 

<= 22

 

 

840…870

 

Охлаждение в печи до 550…650

8.

Сталь 38Х2МЮА

23…29

930…950

650…670

 

Масло

Сечение до 100 мм

 

<= 22

 

650…670

 

 

Нормализация 930…970

 

HV > 670

 

 

 

 

Азотирование

9.

Сталь 50Х

25…32

830…850

550…620

 

Масло

Сечение до 100 мм

 

49…55

180…200

 

Сечение до 45 мм

 

53…59

180…200

 

Водный раствор

Водно-полимерная среда

 

< 20

 

 

860…880

 

 

10.

Сталь 35ХГС

<= 22

 

 

880…900

 

Охлаждение в печи до 500…650

 

50…53

870…890

180…200

 

Масло

 

11.

Сталь 7ХГ2ВМ

<= 25

 

 

770…790

 

Охлаждение в печи до 550

 

28…30

860…875

560…580

 

Воздух

Сечение до 200 мм

 

58…61

210…230

 

Сечение до 120 мм

12.

Сталь 50ХФА

25…33

850…880

580…600

 

Масло

 

 

51…56

850…870

180…200

 

Сечение до 30 мм

 

53…59

 

180…220

 

Водный раствор

Водно-полимерная среда

13.

Сталь 60С2А

<= 22

 

 

840…860

 

Охлаждение в печи

 

44…51

850…870

420…480

 

Масло

Сечение до 20 мм

14.

Сталь У7, У7А

НВ <= 187

 

 

740…760

 

Охлаждение в печи до 600

 

44…51

800…830

300…400

 

Вода до 250, масло

Сечение до 18 мм

 

55…61

200…300

 

 

61…64

160…200

 

 

61…64

160…200

 

Масло

Сечение до 5 мм

№ п/п

Марка стали

Твёрдость (HRC)

Температура закалки, град. С

Температура отпуска, град. С

15.

Сталь ШХ15

<= 18

 

 

 

59…63

840…850

160…180

 

51…57

300…400

 

42…51

400…500

16.

Сталь ХВГ

<= 25

 

 

 

59…63

820…850

180…220

 

36…47

500…600

 

55…57

280…340

17.

Сталь 9ХС

<= 24

 

 

 

45…55

860…880

450…500

 

40…48

500…600

 

59…63

180…240

18.

Сталь У8, У8А

НВ <= 187

 

 

 

37…46

790…820

400…500

 

61…65

160…200

 

61…65

160…200

 

61…65

 

160…180

19.

Сталь Х12М

61…63

1000…1030

190…210

 

57…58

320…350

20.

Сталь У10, У10А

НВ <= 197

 

 

 

    

40…48

770…800

400…500

 

 

50…63

160…200

 

 

61…65

160…200

 

 

59…65

 

160…180

21.

Сталь Р18

18…26

 

 

 

62…65

1260…1280

560…570 3-х кратно

22.

Сталь 5ХНМ, 5ХНВ

>= 57

840…860

460…520

 

42…46

 

39…43

 

37…42

 

НV >= 450

23.

Сталь Р6М5

18…23

 

 

 

64…66

1210…1230

560…570 3-х кратн.

 

26…29

780…800

24.

Пружинная сталь Кл. II

 

 

250…320

25.

Сталь 30ХГСА

19…27

890…910

660…680

 

27…34

580…600

 

34…39

500…540

 

«—

 

 

26.

Сталь 40Х13

49,5…56

1000…1050

200…300

27.

Сталь 40ХН2МА, 40ХН2ВА

30…36

840…860

600…650

 

34…39

550…600

28.

Сталь 20Х13

27…35

1050

550…600

 

43,5…50,5

200

29.

Сталь ЭИ961Ш

27…33

1000…1010

660…690

 

34…39

560…590

30.

Сталь 12Х18Н9Т

<= 18

1100…1150

 

Таблица соответствия HB — HRC

Твёрдость — это сопротивление тела внедрению индентора — другого твёрдого тела. Способы испытания твёрдости подразделяются на статические и динамические. 

К статическим относятся способы измерения твёрдости по Бринеллю, Викерсу, Роквеллу, Кнупу; к динамическим — способы измерения твёрдости по Шору, Шварцу, Бауману, Польди, Морину, Граве. 

Измерения твёрдости осуществляют при 20±10°С. 

 

Измерение твёрдости по Бринеллю

Бринелля метод [по имени шведского инженера Ю.А.Бринелля (J.A.Brinell)] — способ определения твёрдости материалов вдавливанием в испытываемую поверхность стального закалённого шарика диаметром 2,5; 5 и 10 мм пр нагрузке P от 625 H до 30 кН. Число твёрдости по Бринеллю HB — отношение нагрузки (кгс) к площади (мм2) поверхности отпечатка. Для получения сопоставимых результатов относительной твёрдости материалы (HB свыше 130) испытывают при отношении P:D2=30, материалы средней твёрдости (HB 30-130) — при P:D2=10, мягкие (HB<30) — при P:D2=2,5. Испытания по методу Бринелля проводят на стационарных твердомерах — прессах Бринелля, обеспечивающих плавное приложение заданной нагрузки к шарику и постоянство её при выдержке в течение установленного времени (обычно 30 секунд). 

Метод измерения твердости металлов по Бринеллю регламентирует ГОСТ 9012-59 «Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю»: Стандарт устанавливает метод измерения твердости по Бринеллю металлов с твердостью не более 650 единиц. Сущность метода заключается во вдавливании шарика (стального или из твердого сплава) в образец (изделие) под действием усилия, приложенного перпендикулярно к поверхности образца, в течение определенного времени, и измерении диаметра отпечатка после снятия усилия. ГОСТ 9012-59, в частности, определяет требования, предъявляемые к отбору образцов металла для измерения твёрдости по Бринеллю — размер образцов, шероховатость поверхности и др. 

 

Измерение твёрдости по Роквеллу

Роквелла метод [по имени американского металлурга С.Роквелла (S.Rockwell), разработавшего этод метод] — способ определения (измерения) твёрдости материалов (главным образом металлов) вдавливанием в испытываемую поверхность алмазного индентора с углом при вершине 120° (шкалы А и С) или стального закалённого шарика диаметром 1/16 дюйма или 1,588 мм (шкала B. Твёрдость по Роквеллу выражается в условных единицах. За единицу твёрдости принята величина, соответствующая перемещению индентора на 0,002 мм. Испытание методов Роквелла проводят на специальном настольном приборе, снабжённом индикатором, который показывает число твёрдости. ГОСТ 23677-79.

Таблица соответствия HB – HRC (Перевод значений твёрдости)

(соотношение твёрдости по Бриннелю твёрдости по Роквеллу,определяемых методами в соответствии с ГОСТ 8.064-79)

Твердость по Роквеллу (эталонная)

Твердость по Роквеллу

Твердость по Бринеллю

HRCэ

HRC

D=10мм HB

Р=3000кг диаметр отпечатка в мм

HB   95,0

6

HB   100

5,87-5,89

HB   111

5,60-5,62

HB   115

5,51-5,53

HB   116

5,49-5,50

HB   120

5,41-5,42

HB   125

5,31-5,42

HB   130

5,22

HB   135

5,13

HB   137

5,09-5,10

HB   138

5,07-5,08

HB   140

5,04-5,05

HB   141

5,02-5,03

HB   142

5,01

HB   143

5

HB   143

4,99

HB   144

4,98

HB   144

4,97

HB   145

4,96

HB   146

4,95

HB   152

4,86

HB   161

4,72-4,73

HB   164

4,68-4,69

HB   167

4,64-4,65

HB   170

4,60-4,61

HB   174

4,55-4,56

HB   179

4,49-4,50

HB   185

4,42-4,43

HB   197

4,29-4,30

HB   198

4,28

HB   199

4,27

HB   200

4,26

HB   201

4,25

HB   202

4,24

HB   203

4,23

HB   204

4,22

HB   205

4,21

HRCэ   20,0

HRC   17,9

HB   206

4,2

HRCэ   20,5

HRC   18,3

HB   209

4,18

HRCэ   21,0

HRC   19,0

HB   212

4,15

HRCэ   21,5

HRC   19,7

HB   215

4,12

HRCэ   22,0

HRC   20,1

HB   217

4,1

HRCэ   22,5

HRC   20,5

HB   219

4,08

HRCэ   23,0

HRC   20,9

HB   222

4,06

HRCэ   23,5

HRC   21,3

HB   224

4,04

HRCэ   24,0

HRC   22,0

HB   229

4

HRCэ   24,5

HRC   22,4

HB   231

3,98

HRCэ   25,0

HRC   22,8

HB   234

3,96

HRCэ   25,5

HRC   23,6

HB   239

3,92

HRCэ   26,0

HRC   24,0

HB   241

3,9

HRCэ   26,5

HRC   24,4

HB   244

3,88

HRCэ   27,0

HRC   24,8

HB   246

3,86

HRCэ   27,5

HRC   25,6

HB   252

3,82

HRCэ   28,0

HRC   26,0

HB   255

3,8

HRCэ   28,5

HRC   26,4

HB   257

3,78

HRCэ   29,0

HRC   27,3

HB   263

3,74

HRCэ   30,0

HRC   28,1

HB   269

3,7

HRCэ   30,5

HRC   28,6

HB   272

3,68

HRCэ   31,0

HRC   29,0

HB   275

3,66

HRCэ   31,5

HRC   29,4

HB   278

3,64

HRCэ   32,0

HRC   29,9

HB   282

3,62

HRCэ   32,5

HRC   30,3

HB   285

3,6

HRCэ   33,0

HRC   30,8

HB   288

3,58

HRCэ   33,5

HRC   31,6

HB   295

3,54

HRCэ   34,0

HRC   32,1

HB   298

3,52

HRCэ   34,5

HRC   32,5

HB   302

3,5

HRCэ   35,0

HRC   33,0

HB   306

3,48

HRCэ   35,5

HRC   33,8

HB   313

3,44

HRCэ   36,0

HRC   34,3

HB   317

3,42

HRCэ   36,5

HRC   34,7

HB   321

3,4

HRCэ   37,0

HRC   35,2

HB   325

3,38

HRCэ   37,5

HRC   35,6

HB   329

3,36

HRCэ   38,0

HRC   36,0

HB   333

3,34

HRCэ   38,5

HRC   36,5

HB   337

3,32

HRCэ   39,0

HRC   36,9

HB   341

3,3

HRCэ   39,5

HRC   37,8

HB   350

3,26

HRCэ   40,0

HRC   38,2

HB   354

3,24

HRCэ   40,5

HRC   38,7

HB   359

3,22

HRCэ   41,0

HRC   39,1

HB   363

3,2

HRCэ   41,5

HRC   40,0

HB   373

3,16

HRCэ   42,0

HRC   40,5

HB   378

3,14

HRCэ   42,5

HRC   40,9

HB   383

3,12

HRCэ   43,0

HRC   41,4

HB   388

3,1

HRCэ   43,5

HRC   41,9

HB   393

3,08

HRCэ   44,0

HRC   42,4

HB   398

3,06

HRCэ   44,5

HRC   42,9

HB   403

3,04

HRCэ   45,0

HRC   43,3

HB   409

3,02

HRCэ   45,5

HRC   43,8

HB   415

3

HRCэ   46,0

HRC   44,4

HB   420

2,98

HRCэ   46,5

HRC   44,9

HB   426

2,96

HRCэ   47,0

HRC   45,4

HB   432

2,94

HRCэ   47,5

HRC   45,9

HB   438

2,92

HRCэ   48,0

HRC   46,5

HB   444

2,9

HRCэ   48,5

HRC   47,0

HB   451

2,88

HRCэ   49,0

HRC   47,6

HB   457

2,86

HRCэ   49,5

HRC   48,2

HB   464

2,84

HRCэ   50,0

HRC   48,8

HB   470

2,82

HRCэ   50,5

HRC   49,4

HB   477

2,8

HRCэ   51,0

HRC   50,0

HB   484

2,78

HRCэ   51,5

HRC   50,6

HB   492

2,76

HRCэ   52,0

HRC   50,7

HB   502

2,74

HRCэ   52,5

HRC   51,5

HB   503

2,73

HRCэ   52,0

HRC   51,8

HB   506

2,72

HRCэ   53,5

HRC   52,5

HB   514

2,7

HRCэ   54,0

HRC   53,1

HB   522

2,68

HRCэ   54,5

HRC   53,5

HB   526

2,67

HRCэ   55,0

HRC   53,8

HB   530

2,66

HRCэ   55,5

HRC   54,1

HB   534

2,65

HRCэ   56,0

HRC   54,5

HB   538

2,64

HRCэ   56,5

HRC   55,1

HB   547

2,62

HRCэ   57,0

HRC   55,8

HB   555

2,6

HRCэ   57,5

HRC   56,5

HB   564

2,58

HRCэ   58,0

HRC   57,2

HB   573

2,56

HRCэ   58,5

HRC   57,6

HB   578

2,55

HRCэ   59,0

HRC   57,9

HB   582

2,54

HRCэ   59,5

HRC   58,6

HB   592

2,52

HRCэ   60,0

HRC   59,3

HB   601

2,5

HRCэ   60,5

HRC   59,7

HB   606

2,49

HRCэ   61,0

HRC   60,0

HB   611

2,48

HRCэ   61,5

HRC   60,4

HB   616

2,47

HRCэ   62,0

HRC   60,7

HB   621

2,46

HRCэ   62,5

HRC   61,1

HB   627

2,45

HRCэ   63,0

HRC   61,4

HB   632

2,44

HRCэ   63,5

HRC   62,1

HB   643

2,42

HRCэ   64,0

HRC   63,2

HB   659

2,39

HRCэ   64,5

HRC   63,6

HB   665

2,38

HRCэ   65,0

HRC   63,9

HB   670

2,37

HRCэ   65,5

HRC   64,3

HB   676

2,36

Сталь 40Х

40Х-сталь конструкционная легированная.

Сталь 40Х—  трудно свариваемая, для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции:

  • подогрев до 200-300 град. при сварке
  • термообработка после сварки — отжиг 

Сталь 40Х флокеночувствительна и склонна к отпускной хрупкости.

 

Сталь 40Х используется:

  • при производстве улучшаемых деталей повышенной прочности:(оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие)

Заменителями стали 40Х являются марки 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР.

Химический состав в % стали 40Х.

CSiMnNiSPCrCu
0.36-0.440.17-0.370.5-0.8 до 0.3 до 0.035 до 0.0350.8-1.1 до 0.3

Механические свойства при Т=20

oС стали 40Х.
СортаментРазмерНапр.sвsTd5yKCUТермообр.
ммМПаМПа%%кДж / м2
Диск Танг.5703201735400 
Пруток Ж 28-55Прод.9408001355850 
Твердость стали 40Х после отжига HB=217

Физические свойства стали 40Х.

TE 10-5a106lrCR 109
ГрадМПа1/ГрадВт/(м·град)кг/м3Дж/(кг·град)Ом·м
202.14  7820 210
1002.1111.9467800466285
2002.0612.542.77770508346
3002.0313.242.37740529425
4001.8513.838.57700563528
5001.7614.135.67670592642
6001.6414.431.97630622780
7001.4314.628.87590634936
8001.32 2676106641100
900  26.77560 1140
1000  287510 1170
1100  28.87470 120
1200   7430 1230

Обозначения:

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

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

 

Твердость стали 45 в состоянии поставки hrc

Обработка стали, осуществляемая в процессе термической обработки, является одной из важнейших операций в металлургической промышленности и машиностроении. При соблюдении технологии ПК 45 изделие приобретает достаточную прочность, значительно расширяя сферу применения выпускаемой продукции. При необходимости можно проводить закалку стальных изделий, в домашних условиях строго соблюдая технологию. При закалке лезвия ножа в домашних условиях вполне допустимо добиться повышения прочностных характеристик изделия в 3-4 раза.

Изменения в металлических конструкциях

Когда конструкционная специальная сталь 45 нагревается до аустенитного уровня, состояние структурной решетки железа изменяется с переходом от объемноцентрированной к гранецентрированной структуре. Углерод, входящий в перлит и представляющий собой мельчайшие кристаллы Fe3C (цементита) в гранецентрированной модифицированной решетке железа, переносится.


Во время охлаждения температура обрабатываемой стали быстро снижается, но из-за замедления скорости движения атомов углерода они остаются погруженными в новую решетку железа, образуя твердую пересыщенную структуру с внутренними напряжениями.Решетка превращается в тетрагональную ориентацию в одном направлении.

Происходит образование мелких игольчатых структур с названием мартенсит. Этот тип кристаллов придает металлу высокую прочность, твердость и улучшенные характеристики. Одновременно образуются кристаллы аустенита и мартенсита двух типов, которые действуют друг на друга, создавая внутренние избыточные напряжения друг на друге. При активном воздействии на металл внешних сил происходит взаимная компенсация двух типов кристаллов, придающая конструкции прочность.

Термическая обработка металла

Для изменения характеристик стали проводится термообработка с соблюдением требуемых режимов выдержки.

Процесс термообработки состоит из следующих процессов:

  • отжиг;
  • нормализация;
  • старение;
  • Закалка и отпуск.


Закалка и отпуск во многом зависят от ряда факторов:

  • температурный режим;
  • скорость повышения температуры;
  • время выдержки металла при высоких температурах;
  • процесс охлаждения (скорость изменения температуры охлаждающей среды или жидкости).

Закалочная сталь

Процесс закалки стали заключается в проведении термообработки заготовок с нагревом до температуры выше критической с дальнейшим ускорением охлаждения. Это условие способствует повышению прочности и твердости (HRC) стали при одновременном снижении пластичности и улучшении потребительских характеристик.

Режим воздействия температуры охлаждения металла зависит от количества содержания углерода и легирующих добавок в стали.

После закалки стали заготовки покрываются окалиной и частично теряют содержание углерода, поэтому технологию необходимо соблюдать в соответствии с установленными нормативами.

Охлаждение металла должно происходить быстро, чтобы предотвратить превращение аустенита в сорбит или троостит. Охлаждение следует проводить точно по графику быстрого охлаждения заготовок, приводящего к образованию мелких трещин. В процессе охлаждения от 200 ° С до 300 ° С происходит искусственное замедление с постепенным охлаждением продуктов, для этого можно использовать охлаждающие жидкости.

Закалка стали с использованием ТВЧ

При проведении поверхностной закалки с помощью HDTV процесс нагрева изделий осуществляется до более высокой температуры.

Это вызвано двумя факторами:

  1. Нагрев осуществляется в короткие сроки с ускоренным изменением и переходом перлита в аустенит.
  2. Реакцию перехода следует проводить в короткие сроки в течение короткого периода времени при высокой температуре.


Процессы, происходящие при обычном закалке в печи с использованием HDTV, имеют разные характеристики и приводят к изменению твердости (HRC) заготовок:

  1. При нагревании в печи скорость от 2-3 ° С / сек до 840-860 ° С.
  2. Использование HDTV — 250 ° С / с до температуры 880 — 920 ° С или в режиме 500 ° С / с — до 980 — и 1020 ° С.

Нагрев деталей при использовании ТВЧ осуществляется до более высокой температуры, но перегрева заготовки не происходит. В процессе обработки с использованием высокочастотного режима время операции нагрева значительно сокращается, что способствует сохранению размера и структуры зерна. В процессе закалки твердость металла ТВЧ (HRC) увеличивается на 2–3 единицы.по Роквеллу.

Процесс нагрева

Стальные заготовки нагревают в печах. При нагреве прибора используется предварительный нагрев отдельных частей с помощью

.
  • печи с температурой рабочей среды от 400 ° С до 500 ° С;
  • в специальных соляных ваннах с погружением на 2-4 секунды. 2-3 раза.

Обязательно соблюдайте условие равномерного нагрева всего продукта. Строго соблюдается условие одновременной укладки деталей в печь с соблюдением времени нагрева деталей.

Применение защитных мер

В процессе термической обработки происходит постепенное выгорание нагара и образование накипи. Для предотвращения ухудшения качества металла и его защиты используются защитные газы, которые закачиваются в процессе закалки. Газообразный аммиак или метан закачивается в печь с герметичной камерой, где происходит термообработка с помощью специального генератора.

При отсутствии герметичных печей технологические операции проводятся в специальной герметичной емкости, куда предварительно засыпается чугунная стружка для предотвращения выгорания углерода.

При обработке заготовок в соляных ваннах металл защищен от окисления, а для создания необходимых условий для поддержания уровня углерода ванну раскисляют 2 раза в день борной кислотой, кровяной солью или коричневым. При температуре обработки в диапазоне 760-1000 ° C древесный уголь может использоваться как раскислитель.

Использование специальных охлаждающих жидкостей

Во время процесса вода в основном используется для охлаждения деталей. Качество охлаждающей жидкости можно изменить, добавив соду или специальные соли, которые могут повлиять на процесс охлаждения заготовки.

Для сохранения процесса застывания категорически запрещается использовать содержащуюся в нем воду для посторонних операций. Вода должна быть чистой и иметь температуру от 20 до 30 ° С. Запрещается использовать проточную воду для закалки стали.


Этот метод закалки применяется только для цементированных изделий или изделий простой формы.

Изделия сложной формы из конструкционной специальной стали охлаждаются в 5% растворе едкого натра при температуре 50-60 ° С.Операция тушения проводится в помещении, оборудованном вытяжной вентиляцией. Минеральные масла используются для закалки заготовок из высоколегированной стали, причем скорость охлаждения в масляной ванне не зависит от температуры масла. Недопустимо смешивание масла и воды, что может привести к образованию трещин в металле.

При закалке в масляной ванне необходимо соблюдать ряд правил:

  1. Избегать воспламенения масла.
  2. При охлаждении металла в масле выделяются вредные газы (обязательна вытяжная вентиляция).
  3. Образование налета на металле.
  4. Масло теряет свои свойства при интенсивном использовании для охлаждения металла.

В процессе закалки стали 45 необходимо соблюдать технологический процесс с соблюдением всех операций.

45 сталь с закалкой

Процесс закалки осуществляется в зависимости от необходимой температуры:

  • в печах с принудительной циркуляцией воздуха;
  • в специальных ваннах с раствором селитры;
  • в ваннах с маслом;
  • в ваннах с расплавом щелочи.

Температура проведения отпуска зависит от марки стали, а сам процесс изменяет структуру и помогает снизить напряжение металла, а твердость уменьшается на небольшую величину. После всех операций заготовка проходит технический контроль и отправляется заказчику.

При закалке и отпуске металла в домашних условиях необходимо строго соблюдать технологию и безопасность работы.

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

Слово «термообработка» для жителей не ново. Все понимают, зачем это нужно. Повышение прочности стали. Но почему это происходит? Какие процессы происходят в металле в этот момент? Большинство пожимает плечами. Если вы хотите понять, что такое термическая обработка, узнать, в чем разница между отжигом и отпуском, и почему закалка стали 45 производится в масле, а не в воде, то эта статья для вас.

Общие сведения о термообработке

Термическая обработка — это последовательность процессов нагрева, выдержки и охлаждения, направленных на изменение механических свойств стали.

Улучшение свойств металла происходит за счет трансформации внутренней структуры. После термической обработки сталь может находиться в 2-х состояниях: стабильном и нестабильном.

Устойчивое состояние характеризуется полным завершением всех процессов в стали. Нестабильно, соответственно, наоборот, когда на сталь еще действуют факторы, препятствующие стабилизации внутренних напряжений. Яркий пример — химическая неоднородность закаленной стали.

Увеличение теплового движения молекул способствует ускорению выхода стали из нестабильного состояния. Это достигается за счет нагрева.

Для лучшего понимания процессов, происходящих в стали во время термической обработки, мы вводим несколько концепций о структуре металла. Под этим подразумевается размер внутренних зерен и их положение относительно друг друга. Каждая структура соответствует определенной температуре и определенному содержанию углерода.

Их основные виды и свойства, которыми они обладают:

  • Феррит — это твердый раствор железа с углеродом и небольшой долей других химических элементов. Ферромагнетик. Ферритная сталь обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью. Пластик. Твердость порядка 70-140 единиц по шкале Бринелля.
  • Цементит — нестабильное соединение углерода с железом. Очень твердый и хрупкий (HB 790-810). Не поддается намагничиванию.
  • Перлит — это фазовый раствор феррита и цементита.На его механические свойства в первую очередь влияет расстояние между фазами. Чем они ближе, тем прочнее сталь. Твердость находится в пределах 160–230 НВ при относительном удлинении 9–12%.
  • Мартенсит — это пересыщенная физико-химическая смесь углерода и железа. Величина его механических характеристик зависит от количества углерода в составе. Мартенситная сталь с концентрацией 0,2% C имеет твердость около 35 HRC. При 0,6% твердость составляет 60 HRC.
  • Аустенит — твердый раствор углерода в железе. Аустенитная сталь бывает парамагнитной и пластичной. Относительное удлинение 42%.

Сам процесс термообработки включает:

  • Закалка.
  • Отжиг.
  • Нормализация.
  • Отпуск.

Отжиг

Процесс отжига состоит из нагрева, выдержки и медленного охлаждения в печи.

Есть два основных типа:

  • Отжиг первого вида, при котором структура в сталях не претерпевает изменений.
  • Отжиг второго рода, сопровождающийся преобразованием структурных зон.

Каждый из представленных видов термической обработки имеет определенное назначение.

Отжиг первого вида выполняет следующие технологические задачи:

  • Выравнивание химического состава стали. Когда металл обрабатывается давлением, сегрегация вызывает образование перегибов и микротрещин. Чтобы уменьшить вероятность их возникновения, сталь нагревают до 1250 ºС и выдерживают при этой температуре 8-15 часов.
  • Повышение обрабатываемости стали давлением. Термическая обработка проходит при 670 ºС с выдержкой 40-120 минут. Отжиг увеличивает зерно феррита, что положительно влияет на пластичность.
  • Снижение остаточных напряжений, возникающих после технологической обработки сталей: резка, сварка и т. Д. Для этого сталь выдерживают при температуре 500-620 ºС в течение двух часов.

Отжиг второго типа приводит к дроблению зерен стали и формированию структуры феррит + перлит.В результате происходит повышение механических свойств. Температура нагрева стали 45 780-830 ºС.

Отжиг второго вида считается подготовительной термообработкой. Его проводят перед операциями резки для повышения обрабатываемости металла.

Нормализация

Это процесс нагрева стали с последующим охлаждением на воздухе, в результате которого происходит измельчение крупнозернистой структуры.

По сравнению с отжигом, нормализация дает в среднем на 10% более высокую вязкость и прочность.Причина этого кроется в охлаждении на воздухе, которое способствует разложению аустенитных фаз в более низкой температурной зоне. Как следствие, наблюдается увеличение перлита, что является причиной повышения механических свойств.


Нормализация — альтернатива закалке и высокому отпуску. Конечно, механические свойства на выходе ниже, но сама нормализация требует меньше времени. Причем, по сравнению с закалкой, вызывает меньшие тепловые деформации детали.

Отпуск

Это термическая обработка, которая всегда проводится на завершающей стадии. Он включает в себя нагрев закаленной стали до температуры, при которой перлит превращается в аустенит и его дальнейшее охлаждение. С его помощью механические характеристики стали доводятся до требуемых значений.

Кроме того, задачей отпуска является снятие напряжений, оставшихся после закалки.


Отпуск делится на 3 вида по температуре нагрева:

  • Низкий отпуск.Проводится при 230-260 ºС. Способствует затвердеванию с одновременным снижением внутреннего напряжения. Закаленная сталь 45 после низкого отпуска имеет твердость 55-60 HRC.
  • Средний отпуск. Температура нагрева 340-550 ºС. Позволяет добиться самых высоких значений упругих свойств. Из-за этого он в основном используется при изготовлении пружин. Твердость на уровне 45-52 HRC.
  • Высокий отпуск. Выполняется при 550 ºС. Снимает внутренние напряжения после затвердевания.

Механические свойства снижаются, но их значение не меньше, чем после нормализации и отжига. Также наблюдается увеличение прочности. Наиболее оптимальной термической обработкой по соотношению вязкости и прочности считается закаленная сталь с последующим проведением высокого отпуска.

Закалка

Это процесс нагрева до температуры на 20–40 ºС выше точки растворения феррита в аустените с последующим быстрым охлаждением в воде или масле.

Образование значительных внутренних напряжений при закалке не позволяет проводить ее окончательную термообработку. Обычно за ним следует отпуск или нормализация.

В результате нагрева сталь приобретает аустенитную структуру, которая при охлаждении превращается в мелкоигольчатый мартенсит.

Закалка стали 45 проводится при 840-860 ºС.

Если сталь закаляется, не достигая необходимой температуры, то в результате образуются ферритные зоны, наличие которых значительно снижает прочность металла.

Закалка стали 45 при температуре выше 1000 ºС приведет к увеличению зерна мартенсита, что приведет к ухудшению вязкости и повышенному риску растрескивания.

Нагрев сталей на закалку осуществляется в электропечах периодического или непрерывного действия.

Время нагрева зависит от:

  • Химический состав стали.
  • Формы и размеры деталей.

Чем больше размер и содержание углерода, тем больше времени требуется для нагрева стали.

После нагрева сталь выдерживается при заданной температуре. Это необходимо для выравнивания неоднородности аустенита.

При сильном перегреве сталь начинает реагировать с топочными газами. Это может привести к окислению и обезуглероживанию.

Окисление — это химический процесс взаимодействия кислорода с железом. Это отрицательно сказывается на свойствах стали, является причиной снижения качества поверхности и окалины.

Обезуглероживание происходит в результате химической реакции углерода с водородом и кислородом.В результате образуются такие соединения, как окись углерода и метан. Образующиеся газы уносят с поверхности стальные молекулы углерода, вызывая резкое снижение прочности.

Защита стали от окисления и обезуглероживания — это осуществление нагрева в вакууме или солевом расплаве.

В качестве закалочной среды используется вода или масло.

Вода имеет высокую скорость охлаждения, но она резко падает с повышением температуры. Также недостаток воды — это возникновение значительных напряжений и, соответственно, перекос деталей.


При этом масло охлаждается более равномерно, что снижает риск образования микротрещин при закалке. Из его недостатков стоит отметить невысокую температуру воспламенения и загустение, что снижает его упрочняющие свойства.

Различные стали имеют разную закаливаемость, то есть способность увеличивать прочность за счет закалки. Как правило, чем выше концентрация углерода, тем выше закалочные свойства.

Закалка HDTV

Если сталь закалять таким образом, то она лучше выдерживает переменную и ударную нагрузку.Закалка HDTV считается разновидностью упрочнения поверхности, основной задачей которой является получение более прочного внешнего слоя при сохранении вязкости сердцевины.

Нагрев для закалки ТВЧ осуществляется в индукционных печах с использованием тока высокой частоты. Принцип такой термообработки заключается в неравномерном нагреве секции продукта. Плотность тока на внешней стороне стали намного выше по сравнению с сердечником. Основная часть тепла приходится на поверхность, соответственно именно в этой зоне происходит упрочнение.

В машиностроении чаще всего подвергают термообработке сталь 45 (как заменитель 40Х, 50, 50Г2), сталь 40х (как замену стали 38х, 40хр, 45х, 40хс, 40хф, 40хн), сталь 20 ( как заменитель 15, 25), сталь 30хгс (заменяет 40хфа, 35хм, 40хн, 25хгса, 35хгса), сталь 65г, сталь 40хн, сталь 35, сталь 20х13, также

Термическая обработка стали 45

Термическая обработка стали 45 — конструкционный углерод. После предварительной термообработки сталь 45 — нормализация, довольно простая обработка.Токарная обработка, фрезерование и др. Приобретайте такие детали, как валы-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, шины, цилиндры, кулачки.
После окончательной термической обработки стали 45 (закалка) детали приобретают высокую прочность и износостойкость. Часто полируется. Высокое содержание углерода (0,45%) обеспечивает хорошую прокаливаемость и, соответственно, высокую твердость поверхности и прочность продукта. Сталь 45 калят «на воде». То есть после молотка изделие охлаждают в воде. После излаждения часть повегается на низкотемпературный отпуск при температуре 200-300 градусов по Цельсию.При такой термообработке стали 45 получают твердость около 50 HRC.

Термообработка стали 45 и применение изделий: Кулачки станочных патронов, согласно ГОСТу, изготавливаются из стали 45 и 40Х. Твердость Rc = 45-50. В кулачках четырехрежимных патронов твердость резьбы должна быть в пределах Rc = 35-42. Кулачки отпускают из стали 45 при температуре 220-280 °, из стали 40Х при 380-450 ° в течение 30-40 минут.

Интерпретация марки стали 45: марка 45 означает, что сталь содержит 0.45% углерода, C 0,42 — 0,5; Si 0,17 — 0,37; Mn 0,5 — 0,8; Ni до 0,25; S до 0,04; P до 0,035; Cr до 0,25; Cu до 0,25; Что касается 0,08.

Термическая обработка стали 40Х

Термическая обработка стали 40X — легированная конструкционная сталь, предназначенная для деталей повышенной прочности, таких как оси, валы, валы-шестерни, плунжеры, шатуны, коленчатые и распределительные валы, кольца, шпиндели, оправки, планки, губчатые коронки, болты, полуоси, втулки и другие детали повышенной прочности. Сталь 40Х также часто используется для производства поковок, штампованных заготовок и трубопроводной арматуры.Однако последние перечисленные детали нуждаются в дополнительной термообработке, заключающейся в закалке в воде в масле или просто в масле с последующим выпуском в масло или в воздух.

Расшифровка марки стали 40Х. Цифра 40 показывает, что углерод в стали содержится в объеме 0,4%. Хром содержит менее 1,5%. Помимо обычных примесей, в его состав входят в определенных количествах специально введенные элементы, которые призваны обеспечивать специально заданные свойства. В этом случае в качестве легирующего элемента используется хром, о чем свидетельствует соответствующая маркировка.

Термическая обработка стали 20

Термическая обработка стали 20 — сталь конструкционная углеродистая. Широкое применение в котельной промышленности, для труб и труб отопления различного назначения, кроме того, промышленность выпускает пруток, лист. Температура начала ковки стали 20 — 1280 ° С, конца — 750 ° С, охлаждение ковки — воздушное. Сталь 20 не является шерстяной и не подвержена отпуску.
После цементации и цианирования сталь 20 может использоваться для изготовления деталей, требующих высокой твердости поверхности и низкой прочности сердечника: кулачковых роликов, крепежных деталей, шпинделей, звездочек, шпилек, вилок для переключения передач, толкателей клапанов, роликовых масляных насосов.Сталь 20 используется для производства легконагруженных деталей (пальцы, оси, копировальные аппараты, упоры, шестерни), цементированных деталей с длительным и очень долгим сроком службы (работа при температуре не выше 350 ° C), тонких деталей, работающих за счет абразивного износа и другие части автомобильной и сельскохозяйственной техники.

Термическая обработка стали 30хгс

Термическая обработка стали 30xgs — относится к средней конструкционной стали. Сталь 30хгс подвергается доработке — закалка с последующим высоким отпуском при 550–600 ° С; поэтому его используют для создания усовершенствованных деталей (кроме деталей самолетов, это могут быть различные гальванические оболочки, оси и валы, лопатки компрессорных машин, которые работают при 400 ° С, и многое другое), рычагов, толкателей, ответственных сварных конструкций, работающих под переменные нагрузки, крепеж, работающий при низких температурах.
Сталь 30хГса обладает хорошей износостойкостью, отличной ударной вязкостью, высокой прочностью. Он также обладает замечательной свариваемостью.

Сварка стали 30ХГС тоже имеет свои особенности. Его проводят с предварительным нагревом материала до 250-300 ° С с последующим медленным охлаждением. Эта процедура очень важна, поскольку могут появиться трещины из-за чувствительности стали к резким перепадам температуры после сварки. Поэтому по окончании сварки горелку следует разряжать медленно, при этом проводя нагрев материала на расстоянии 20-40 мм от места сварки.Также не более 8 часов после завершения сварки сварные узлы из стали 30ХГСА необходимо закалить с нагревом до 880 ° С с последующим высоким отпуском. Далее продукт охлаждают в масле до 20-50 ° С. Отпуск проводят путем нагревания до 400-600 ° С и охлаждения в горячей воде. Сварку необходимо производить как можно быстрее, чтобы избежать прогорания легирующих элементов.
После термомеханической низкотемпературной обработки сталь 30xgs приобретает предел прочности на разрыв до 2800 МПа, ударная вязкость увеличивается вдвое (в отличие от традиционной термообработки стали 30xgs), повышается пластичность.

Термическая обработка стали 65г

Термическая обработка стали 65г — Сталь конструкционная пружинная. В промышленности используются пружины, пружины, упорные шайбы, тормозные ленты, фрикционные диски, шестерни, фланцы, корпуса подшипников, зажимные и подающие цанги и другие детали, которые подвержены повышенной износостойкости, а также детали, работающие без ударных нагрузок. (заменяет: 70, U8A, 70G, 60C2A, 9HS, 50HFA, 60C2, 55C2).

Термическая обработка стали 40 — качественная конструкционная углеродистая сталь. Использование в промышленности: трубы, поковки, крепеж, валы, диски, роторы, фланцы, шестерни, втулки для длительного и очень длительного срока службы при температуре до 425 градусов.

Термическая обработка стали 40х — Легированная конструкционная сталь Использование в промышленности: оси, валы, шатуны, шестерни, валы экскаваторов, муфты, валы-шестерни, шпиндели, болты, рычаги, штоки, цилиндры и другие критически нагруженные детали, подверженные вибрации и динамике. нагрузки, к которым предъявляются требования повышенной прочности и ударной вязкости. Валки конструкционных и крупносортных станов для горячей прокатки металла.

Термическая обработка стали 35 — качественная углеродистая конструкционная сталь. Использование в промышленности: детали с низкой прочностью, испытывающие низкие нагрузки: оси, цилиндры, коленчатые валы, шатуны, шпиндели, звездочки, тяги, обода, крейцкопфы, валы, шины, диски и другие детали.

Термическая обработка стали 20Х13 — Сталь коррозионностойкая жаропрочная. Использование в промышленности: энергетика и сантехника; турбинные лопатки, болты, гайки, клапаны установки крекинга с длительным сроком службы при температуре до 500 градусов; Мартенситная сталь марки 20Х13 и другие мартенситные стали: жаропрочные хромистые мартенситные стали используются на различных электростанциях, работают при температурах до 600 ° С. Из них изготавливают роторы, диски и лопатки турбин, а в последнее время их применяют. для кольцевых деталей большой толщины.Существует большое количество марок стали этого класса. Общим для всех является низкое содержание хрома, наличие молибдена, ванадия и вольфрама. Они эффективно упрочняются обычными методами термообработки, которая основана на y — превращении и предусматривает получение в структуре мартенсита с последующим улучшением в зависимости от требований технических условий. (заменители: 12Х13, 14Х17Н2)

Марка стали: 45.

Класс: Конструктивное качество углеродистой стали.

Использование в промышленности: валы-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие детали, нормализованные, улучшенные и подвергнутые поверхностной термообработке, требующие повышенной прочности.

Твердость: HB 10-1 = 170 МПа

Свариваемость материала: трудносвариваемый. Методы сварки: РДС и КТС. Требуется нагрев и последующая термообработка.

Температура ковки, o С: начало 1250, конец 700.Сечения до 400 мм охлаждаются на воздухе.

Чувствительность к флокированию: Нечувствительность.

Склонность к отпускной хрупкости: не склонен.

Тип поставки:

  • Прокат марки, в том числе фасонный: ГОСТ 1050-88, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8239-89, ГОСТ 8240-97, ГОСТ 10702 -78.
  • Пруток калиброванный ГОСТ 1050-88, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
  • Пруток полированный и серебро ГОСТ 14955-77.
  • Лист толстый ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74.
  • Лист тонкий ГОСТ 16523-97.
  • Лента ГОСТ 2284-79.
  • Лента ГОСТ 103-2006, ГОСТ 1577-93, ГОСТ 82-70.
  • Проволока ГОСТ 17305-91, ГОСТ 5663-79.
  • Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70, ГОСТ 1133-71.
  • Трубы по ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 8731-74, ГОСТ 21729-76.
Зарубежные аналоги стали марки 45
США 1044, 1045, 1045H, G10420, G10430, G10440, G10450, M1044
Германия 1.0503, 1.1191, 1.1193, C45, C45E, C45R, Cf45, Ck45, Cm45, Cq45
Япония S45C, S48C, SWRCh55K, SWRCh58K
Франция 1C45, 2C45, AF65, C40E, C45, C45E, C45RR, CC45, XC42h2, XC42h2TS, XC45, XC45h2, XC48, XC48h2
Англия 060A47, 080M, 080M46, 1449-50CS, 1449-50HS, 50HS, C45, C45E
Европейский Союз 1,1191, 2C45, C45, C45E, C45EC, C46
Италия 1C45, C43, C45, C45E, C45R, C46
Бельгия C45-1, C45-2, C46
Испания C45, C45E, C45k, C48k, F.114, F.1140, F.1142
Китай 45, 45H, ML45, SM45, ZG310-570, ZGD345-570
Швеция 1650, 1672
Болгария 45, C45, C45E
Венгрия A3, C45E
Польша 45
Румыния OLC45, OLC45q, OLC45X
Чешский 12050, 12056
Австрия C45SW
Австралия 1045, HK1042, K1042
Швейцария C45, Ck45
Южная Корея SM45C, SM48C

Сталь 45

Приобретая изделия из металла, необходимо знать свойства материала, из которого они изготовлены.От того, какие изделия из стали изготавливаются, зависит их стоимость, прочность и надежность. Это также определяет долговечность и возможный объем.

В данном случае вы найдете информацию о стали марки 45, , ​​которая часто используется для изготовления различных металлических изделий. Считается конструкционным качеством углерода. По вопросам приобретения металлопродукции из стали 45 ознакомьтесь с каталогами компании и свяжитесь с нашими менеджерами.

Из чего сделан материал сталь 45?

Поставляется в виде сортового проката и профилей.Вы можете найти обширный список продуктов, на которые вы подаете заявку. марка стали 45. Например, серебро, листы металла разной толщины, прутки с разной обработкой поверхности, поковки и кованые заготовки, длинномерные изделия из проволоки, ленты и полоски, а также трубы.

Сталь 45 прочность

В данном материале этот показатель увеличен. Поэтому его делают из предметов, которые можно нормализовать, усовершенствовать, поверхности которых можно подвергнуть термообработке.

Этот материал содержит 0,45 процента углерода. Остальные примеси крайне незначительны.

Сталь 45 и ее характеристики

    Низкая чувствительность к флокену.

    Сталь 45 и ее доля: 7826 кг / м 3.

    К отпуску хрупкость не склонен.

    Термическая обработка: состояние поставки.

    Твердость стали 45: показатель равен следующим значениям: HB 10-1 = 170 МПа

Сталь — трудносвариваемый материал.Чтобы произвести процедуру сварки, сначала нужно нагреть сталь, а затем подвергнуть ее термообработке. При ковке температура сначала должна быть 1250 градусов по Цельсию, а по окончании снизиться до 700 градусов.

Если изделие имеет поперечное сечение не более 400 миллиметров, его можно охлаждать на воздухе.

Сталь 45 и ее аналоги

Такой материал можно заменить на следующие три марки стали: 50, 50 Г 2 и 40 Х.

Из них также создаются шестерни, цилиндры, эксцентриковые насадки на валу, вращающиеся валы, колена и распределительные валы, а также другие изделия, используемые в промышленности.

Марка стали 45 в других странах может называться по-другому и иметь несколько аналогов. Например, в США его свойства равны 8 маркам стали, в Германии — 10, во Франции — 14. В Польше есть только один аналог и он называется просто 45, в Австрии — C45SW.


2017

Академический календарь 2017-2018 Studentenportaal Universiteit Gent.
maandag 21 мая 2018 Pinkstermaandag, wettelijke feestdag.woensdag 11 июл 2018 Feest Vlaamse Gemeenschap, decretale feestdag. maandag 16 июл 2018 т / м затердаг 21 июл 2018 werkdagen Gentse Feesten, обширный opgelegde verlofdagen en Nationale feestdag, wettelijke feestdag. woensdag 15 августа 2018 г.
Winterkalender 2017-2018 Vlaamse Atletiekliga.
AtletiekCo / Атлетен. Топспортеры Атлетен Атлетен встретил своего тренера с ограниченными физическими возможностями Юри Этиш и Гезонд. Каландры в pdf. Веб-сайт Indoor Outdoor Veldlopen CrossCup 2017-2018.Voorbeschouwing: Wat kan de Belgische Delegatie в Торуне? Исаак Кимели будет в Torun meespelen voor de prijzen.
Смартфон Telenet Samsung Galaxy A5 2017 Черный.
WIGO Mobiele nrs. Samsung Galaxy A5 2017. 1080 x 1920 пикселей. Denk aan je gezondheid gebruik je mobiele phone meet mate, bel met een oortje en kies voor een toestel met een lagere SAT-waarde SAR-waarde. Profiteer van je korting op je toestel.
Lotto Lotto uitslagen trekking Nationale en Loterij.resultaten Nationale Loterij.
Je ziet: de nieuwe Lotto, das meer winstkansen, meer winnaars, meer plezier! Базовая формула лотереи лотереи: 6 дней в неделю, включая треккинг по всему миру, пока не выиграете, выиграете, выиграете, выиграете Джекпот в минстене 1.000.000?
2017 Википедия.
Zie Januari 2017 for het hoofdartikel over dit onderwerp. 1 Мальта neemt het voorzitterschap van de Raad van de Europese Unie op zich.1 Op nieuwjaarsnacht 2017 wordt er een террористический aanslag gepleegd op de bekende nachtclub Reina в Истанбуле.
Salarisinfo Eindejaarstoelage 2017 AgODi Agentschap voor Onderwijsdiensten.
Een tijdens de referentieperiode van het vakantiegeld 2017 uitsluitend обширный benoemd leraar в het secundair onderwijs, derde graad, met een lesopdracht van 20/20conomie, salarisschaal 501 en een geldelijke anciënniteit van 12 jaar en op 1, op.
Программа Winterland Hasselt.
Ночь выпускных вечеров 2017 Ethias Arena.
Dit jaar trekt het spektakel voor het tweede jaar ook naar de Ethias Arena в Хасселте. Ночь выпускных вечеров — это продюсерская компания PSE Belgium в ноябре и декабре 2017 года. 25 концертов в различных местах в Бельгии, Дуитсланде, Нидерландах и Люксембурге.
Gymgala 2017 Lotto Arena.
Ticketprijzen van nieuw toegevoegde мероприятия.В текущем билете, который будет стоить для онлайн-ставок, и в сервисе, и в бесплатном электронном билете, вы внесете свой вклад в его работу, если хотите, чтобы он был открыт. Gymgala «2017» wordt georganiseerd door GymnastiekFederatie Vlaanderen.
Городская тропа Мехелен.
Просмотрите все видео. Газет Ван Антверпен Урбан Трейл Мехелен 2016. GVA Урбан Трейл Мехелен 2015. Мехелен Урбан Трейл 2014. Урбан Трейл Мехелен: een voorproefje.Просмотрите все специальные предложения. De nocturne stad als Speelterrein. Ontdek het zelf. Авторское право Mechelen Urban Trail 2017.

Контактеры

»Преобразование твердости стали

Приблизительные эквиваленты шкал твердости по Бринеллю и Роквеллу, а также их приблизительное соотношение с пределом прочности материала при растяжении.

Бринелль 3000 кг Нагрузка 10 мм мяч Роквелл Приблизительное растяжение Прочность, psi
Диаметр, мм Число твердости B Шкала C Весы
2.25 745 65,3
2,30 712
2,35 682 61,7
2,40 653 60,0
2.45 627 58,7
2,50 601 57,3
2,55 578 56,0
2,60 555 54,7 298 000
2.65 534 53,5 288 000
2,70 514 52,1 274 000
2,75 495 51,0 264 000
2,80 477 49,6 252 000
2.85 461 48,5 242 000
2,90 444 47,1 230 000
2,95 429 45,7 219 000
3,00 415 44,5 212 000
3.05 401 43,1 202 000
3,10 388 41,8 193 000
3,15 375 40,4 184 000
3,20 363 39,1 177 000
3.25 352 110,0 37,9 170 000
3,30 341 109,0 36,6 163 000
3,35 331 108,5 35,5 158 000
3,40 321 108,0 34,3 152 000
3.45 311 107,5 33,1 147 000
3,50 302 107,0 32,1 143 000
3,55 293 106,0 30,9 139 000
3,60 285 105,5 29,9 136 000
3.65 277 104,5 28,8 131 000
3,70 269 104,0 27,6 128 000
3,75 262 103,0 26,6 125 000
3,80 255 102,0 25,4 121 000
3.85 248 101,0 24,2 118 000
3,90 241 100,0 22,8 114 000
3,95 235 99,0 21,7 111 000
4,00 229 98,2 20,5 109 000
4.05 223 97,3 18,8 104 000
4,10 217 96,4 17,5 103 000
4,15 212 95,5 16,0 100 000
4,20 207 94,6 15,2 99 000
4.25 201 93,8 13,8 97 000
4,30 197 92,8 12,7 94 000
4,35 192 91,9 11,5 92 000
4,40 187 90,7 10,0 90 000
4.45 183 90,0 9,0 89 000
4,50 179 89,0 8,0 88 000
4,55 174 87,8 6,4 86 000
4,60 170 86,8 5,4 84 000
4.65 167 86,0 4,4 83 000
4,70 163 85,0 3,3 82 000
4,80 156 82,9 0,9 80 000
4,90 149 80,8
5.00 143 78,7
5,10 137 76,4
5,20 131 74,0
5,30 126 72,0
5.40 121 69,8
5,50 116 67,6
5.60 111 65,7

Испытание стали на твердость обычно проводится по одной из двух шкал: Роквелла или Бринелля. Эти две шкалы похожи, и каждая имеет эквиваленты на другой шкале, аналогично соотношению между градусами Цельсия и Фаренгейта.Они различаются по методике испытаний, но обе представляют собой шкалы твердости при вдавливании, основанные на том принципе, что прочность материала на растяжение напрямую зависит от количества, через которое упрочненный шарик (или конус) проникает.

Роквелл

Есть семь отдельных шкал под зонтиком Роквелла, буквы A-G, но наиболее распространенными шкалами, используемыми на стали, являются шкалы B и C, часто обозначаемые сокращениями HRB и HRC соответственно. Шкала B обычно используется для более мягких сталей с пределом прочности при растяжении приблизительно 115 000 фунтов на квадратный дюйм.Тестирование по шкале B включает стальную сферу 1/16 дюйма и нагрузку 100 кгс. Затем испытательные машины определяют величину вдавления и присваивают ей число твердости, например 98 HRB. Показания выше 100 HRB обычно считаются ненадежными, поэтому используется шкала C. Шкала C обычно используется для более твердых сталей, например, для сталей с пределом прочности при растяжении выше примерно 110000 фунтов на квадратный дюйм. Тестирование по шкале C включает алмазный конус 120 ° и нагрузку 150 кгс. Тест проводится так же, как и тест по шкале B, описанный выше, и результат записывается как 28 HRC.Показания ниже 20 HRC обычно считаются ненадежными, поэтому используется шкала B.

Бринелл

Метод испытания на твердость по Бринеллю аналогичен описанному выше методу испытания по Роквеллу с некоторыми отличиями. В типичном испытании стали используется стальной (или вольфрамовый) шар диаметром 10 мм с усилием 3000 кг. Стальной шарик используется для большинства материалов; вольфрамовый шарик используется в основном для более твердых материалов, таких как инструментальная сталь. При использовании стального шара результат записывается как BHN или HBN, например 285 HBN.При использовании вольфрамового шара результат записывается как HBW, W — химический символ вольфрама (вольфрам). Испытание по Бринеллю обычно считается более точным, потому что шарик большего размера делает более глубокие и широкие вмятины, тем самым усредняя испытание по большему количеству материала. Однако из-за большего размера вмятин его часто считают разрушающим испытанием.

Сталь 30ХМ / Auremo

Закалка в масле при 880 ° C + отпуск при 540 ° C, охлаждение в воде или масле
≤15 735 930 11 45 765
Закалка в воде от 880 ° C до + отпуск при 500 ° C (указывается как место пробы обрезки)
100 700 830 17 65 137 27
Закалка + отпуск (поковки)
100 395 615 17 45 481 187-229
Закалка в масле при 880 ° C
200 1320 1520 12 50 69 49
Закалка в масле при 880 ° C до + отпуск при 650 ° C
590 730 20 70 186
Нормализация при 860 ° C
100-150 350 600 16 45 392
Закалка в воде от 880 ° C до + отпуск при 500 ° C (указывается как место пробы обрезки)
80 760 890 14 64 108 30
Закалка + отпуск (поковки)
100-300 440 635 16 45 579 197-235
Закалка в масле при 880 ° C
300 1330 1450 11 51 49 45
Закалка в масле при 880 ° C до + отпуск при 650 ° C
490 660 21 70
Отжиг при 860-880 ° C
100 300 550 18 45
Закалка в воде от 880 ° C до + отпуск при 500 ° C (указывается как место пробы обрезки)
120 690 840 18 63 118 25
Закалка + отпуск (поковки)
100 440 635 14 40 530 197-235
Закалка в масле при 880 ° C
400 1220 1370 12 55 69 42
Закалка в масле при 880 ° C до + отпуск при 650 ° C
520 710 21 69 206
Закалка в воде от 880 ° C до + отпуск при 500 ° C (указывается как место пробы обрезки)
40 790 930 13 61 118 30
Закалка + отпуск (поковки)
100 490 655 16 45 579 212-248
Закалка в масле при 880 ° C
500 1080 1130 16 60 127 36
Закалка в масле при 880 ° C до + отпуск при 650 ° C
480 630 22 75 199
Закалка в воде от 880 ° C до + отпуск при 500 ° C (указывается как место пробы обрезки)
60 740 870 16 64 127 31
Закалка в масле при 880 ° C до + отпуск при 650 ° C
430 500 22 80 142
Закалка в масле при 880 ° C до + отпуск при 500 ° C (указывается как место пробы обрезки)
100 610 780 18 64 147 25
Закалка в масле при 880 ° C до + отпуск при 650 ° C
340 330 29 89 142
Закалка в масле при 880 ° C до + отпуск при 500 ° C (указывается как место пробы обрезки)
80 660 790 17 67 137 25
Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм, прессованный.Скорость деформации 16 мм / мин. Скорость деформации 0,009 1 / с
80 130 69 67
Закалка в масле при 880 ° C до + отпуск при 500 ° C (указывается как место пробы обрезки)
120 620 750 16 63 137
Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм, прессованный.Скорость деформации 16 мм / мин. Скорость деформации 0,009 1 / с
41 56 64 100
Закалка в масле при 880 ° C до + отпуск при 500 ° C (указывается как место пробы обрезки)
40 650 820 17 71 147 27
Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм, прессованный.Скорость деформации 16 мм / мин. Скорость деформации 0,009 1 / с
14 26 55 100
Закалка в масле при 880 ° C до + отпуск при 500 ° C (указывается как место пробы обрезки)
60 630 800 17 69 157 27

Твердосплавная торцевая фреза 1/8 с односторонним концом, HRC 45 градусов, 4 зубья, фрезы для покрытия AlTiN

  1. Промышленный и научный
  2. Режущий инструмент
  3. Принадлежности для фрезерования
  4. Концевые фрезы
  5. Квадратная фреза
  6. Твердосплавная концевая фреза 1/8 с квадратным концом, HRC 45 градусов Односторонняя 4-х зубчатая фреза для нанесения покрытий AlTiN

1/8 карбидная квадратная концевая фреза, HRC 45 градусов односторонняя 4-х зубчатая фреза для нанесения покрытий AlTiN Bitsexcellent ~ превосходная предварительно закаленная HRC45), твердость (верхнее зерно сплава, широкое измельчение.
Материал: сталь, фрезерный паз, профильная резка, алюминий, 1шт, б / у закаленный и твердосплавный 45. Инструменты для оксидирования
HRC, углеродистые концы Изготовлены из высокопрочного железа.
Канавки: 4 неглубоких жесткости сопротивления микро до 45 (!), Горячая и механическая обработка. Канавки, выше (HRC40 градусов карбид. Содержание рабочая высокоскоростная 1/8 износ: твердосплавный конец excel Стали фрезерные и сталь.
Покрытие: ~ пакет 325), в комплекте: обеспечивает стали с более высоким AlTiN, карбид (HB225 (~ в сталях твердость HB225),
  • Золотые хип-хоп круглые бамбуковые серьги-кольца 55 мм
  • Натуральное мыло для мытья тела Nuluv Goat Milk Body Wash для чувствительной кожи
  • CXW Велосипедное зеркало для руля, регулируемое длинное велосипедное зеркало заднего вида (1 упаковка)
  • Персонализированная рамка для фотографий с объявлением о рождении со статистикой — Фоторамка для новорожденного — Декор для детской — Подарок для новых родителей — Детская рамка на заказ — Рамка для новорожденного — Рамка для информации о рождении
  • 10 компл. by Schneider Electric QO270CP QO Двухполюсный автоматический выключатель на 70 А
  • Black Knight Viper 2 Squash Racquet, Recreational Series
  • Водонепроницаемый чехол для беговой дорожки для хранения вне помещений, пыленепроницаемый влагостойкий защитный чехол для спортивной беговой дорожки премиум-класса из оксфордской ткани класса премиум
  • (20 ) Болты с квадратной головкой 5 / 8-11 x 3 оцинкованные A307 15/16 Sq
  • Составной тринокулярный микроскоп AmScope T490 , Окуляры WF10x, увеличение 40X-1000X, светлое поле, галогенная подсветка, конденсор Аббе, двухслойный механический столик, скользящая головка, оптика высокого разрешения

Новые разработки установок плазменной тренировки УПЗУ, УПЗР купить в Харькове

Новые разработки установок плазменной тренировки УПЗУ, УПЗР

ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ ПЛАЗМЕННОГО ОБУЧЕНИЯ

ДЛЯ ПРОДЛЕНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ ДЕТАЛЕЙ АВТОМОБИЛЕЙ

В сфере поверхностного упрочнения металлических изделий все более широкое применение находит воздействие плазмы концентрированными источниками энергии.Но часто подходы конструкторов к проектированию деталей с износостойкой рабочей поверхностью на обучении ограничиваются требованиями по применению ТВЧ, цементации или азотирования. Накопленный опыт внедрения плазменной тренировки свидетельствует о высокой экономической эффективности ее использования. Особенно, когда корпоративный заказчик является конечным потребителем и комплексно осуществляет закалку и эксплуатацию изделий. Технологически грамотное применение плазменной тренировки может существенно расширить перечень усиленных деталей.Итак, эта технология позволяет термообработать детали различных типоразмеров, как с относительно простой геометрией (катящиеся валки, валы, колеса, бандажи, шкивы и др.) В автоматическом режиме, так и поверхность с развитым профилем (шестерни, гравировки). штампов, звездочек, шлицевых соединений и др.) в ручном и автоматическом режимах. Плазменная подготовка без оплавления не ухудшает параметры поверхности после механической обработки, поэтому эффективно встраивается в технологический процесс изготовления или ремонта деталей как чистовая операция.Широкая гамма железоуглеродистых сплавов, упрочненных плазменной закалкой — от низкоуглеродистых сталей до чугунов — требует внедрения установок, обеспечивающих широкий диапазон регулирования мощности, длины и концентрации плазменной дуги. Последнее поколение разработанных ведомством установок полностью отвечает этим требованиям. Эти установки более мощные, также позволяют закалять детали на глубину более 2 мм. В качестве примера на рис. 1 показаны данные о глубине, твердости и структуре зоны тренировки на образце из стали 30Х3МА.

Рис. 1.

Одна из таких установок, предназначенная для обучения ручным инструментом (УПЗР1), показана на рис. 2. Номинальный рабочий ток — 220 А. Масса установки — не более 160 кг, напряжение питающей сети — 380 В, мощность — не более 20 кВА, расход плазмообразующего газа (аргона) составляет не более. чем 10 л / мин. Производительность УПЗР1 — 180… 300 см2 обрабатываемой поверхности в минуту.

Рис. 2.

Принцип действия УПЗР заключается в создании с помощью источника питания, генератора и плазмотрона плазменной (сжатой) дуги прямого действия.За счет теплового воздействия дуги при перемещении держателя с плазмотроном относительно обрабатываемой поверхности получается закаленная полоса, ширина которой регулируется расстоянием от торца плазмотрона до изделия и напряжением на электромагнитной катушке сканера. Для расширения технологических возможностей установки предусмотрена также обработка плазменной дугой комбинированного действия. При этом в плазмотроне горят одновременно две дуги (между катодом и соплом плазмотрона и между катодом и поверхностью детали), электрическая мощность каждой из них регулируется независимо, что позволяет варьировать теплоинвестиции в широком диапазоне.

По результатам производственных испытаний закаленных аналогичной установкой шейки булав (сталь 45) валков пильгерстана Северского трубного завода износостойкость после плазменной обработки увеличилась в 3 раза, срок службы закаленных деталей увеличился на 30% ( Рис.3).

Рис. 3.

С помощью данной установки для ООО «ПРОМКО» производится подготовка вставок штампов пресса ПКЗе-800 для изготовления шаров стальных шлифовальных (Рис. 4). В результате поверхностного затвердевания гравюр стойкость штампов увеличилась в 2,7 раза.

Рис. 4.

В 3 раза увеличен срок службы лопаток дробомета (сталь 45), закаленных с помощью УПЗР-1 в ООО «Металлист» (Качканар) с увеличением твердости с 26. От 30 до 50 HRC (рис 5.).

Рис. 5.

Закалка зубчатого колеса стали 45Л непосредственно на кране цеха переработки металлолома (рис. 6) проводилась на ОАО «Северский трубный завод» с помощью УПЗР-1. Перед тренировкой колесо было ненормально заменено на не усиленное.Плазменная термообработка увеличила твердость с HB 200 до 51 HRC.

Рис. 6.

Для ООО «Уралпромтехсервис» (г. Екатеринбург) была проведена плазменная тренировка самолетов направляющих (сталь Шх25) от НВ 250 до 60 HRC (рис. 7)

Рис. 7.

Такая установка успешно работает на Бийском механическом заводе. В 2012 году установка УПЗР-1 была приобретена комбинатом «Североникель» Кольской горно-металлургической компании (г. Мончегорск).

В 2011 году была создана установка УПЗР-2 с использованием инверторных источников питания дуги, она позволяет ручным инструментом усилить более мелкие детали, например, шестерни с модулем 3.Номинальный рабочий ток — 150 А. Масса УПЗР-2 — не более 80 кг, напряжение ЛЭП — 220 В, потребляемая мощность — 12 кВА. Производительность — 30… 120 см2 обрабатываемой поверхности в минуту.

Шлицевые соединения эджерного вала из стали 5ХНМ для ОАО «ЕВРАЗ НТМК» от 37 до 58 HRC (Рис. 8,9) были успешно обработаны такой установкой.

Рис. 8.

Рис. 9. (x 2)

Установка УПЗР-2 усиленные захваты из чугуна СЧ40 для ООО «Югсон-сервис» (Тюмень) от 40 до 60 HRC (рис.10).

Фиг.10

Установки для плазменной тренировки в ручном режиме позволяют укреплять детали шлицевых соединений, шпоночных пазов, зубьев шестерен, гравировки штампов и других изделий с рабочими поверхностями нестандартной формы, но результаты тренировки, особенно стабильность свойств обрабатываемых поверхности, в значительной степени определяются квалификацией и опытом оператора.

Установки плазменной тренировки в автоматическом режиме позволяют преодолеть этот недостаток.Например, установка УПЗА-1 (Рис.11) для обработки поверхности деталей, представляющих собой тела вращения, с использованием стандартного механического оборудования (станки, манипуляторы, вращатели и др.) Для позиционирования детали и (или) плазмотрон.

Рис. 11.

В качестве генераторов дуги используются плазмотроны прямого действия, т.е. плазменная дуга горит между катодом плазмотрона и упрочняемым изделием. Номинальное напряжение питающей сети — 380 В, номинальный рабочий ток — 300 А, потребляемая мощность — не более 40 кВА, масса — не более 300 кг.Установка снабжена блокировочными и предохранительными устройствами, исключающими дефекты тренировки и выхода плазмотрона из строя при неполадках с подачей воды и газа, а также при сбоях в работе станка, перемещающего обрабатываемую деталь.

На производственной площадке ООО «ТУР-1» (г. Пермь) с помощью гребных катков УПЗА-1 (сталь 50) раскатного поля стан 5000 для Магнитогорского металлургического комбината с увеличением твердости с 27 HRC до 59 HRC ( Рис.12) были усилены.

Рис. 12.

С помощью такой установки были усилены многие детали на ОАО «Северский трубный завод» (Полевской). В том числе шаблоны технологические, (сталь 32Г2), срок эксплуатации после которого плазменная закалка увеличилась на 40% (рис. 13). Плазменная тренировка увеличивала твердость рабочей поверхности с HB 180 до 50 HRC.

Рис. 13.

Такие установки нашли свое применение при тренировке дистанционных колец для ОАО «Уралмашзавод», (сталь 34Хх2М) с повышением твердости с 33.От 35 до 59 HRC, при закалке потоков шкивов (сталь 45), для бурового оборудования ЗАО «Уралмаш» с повышением твердости с 27 до 52 HRC, вала из стали 40Х с повышением твердости с HB 236 до 52 HRC для ООО «СПЕЦНЕФТЕХИММАШ» (г. Краснокамск), пр.

Из наиболее замечательных вариантов технологических решений по упрочнению установкой УПЗА следует отметить тренировку штоков толкателя пресс-ножниц (производство Франция) на ООО «Трубная металлургическая компания Полевского» (рис.14). Длина лозы более 9 метров, диаметр — 180 мм. Изготовлен для аварийной замены стали 21ХМФА. Плазменная тренировка позволила повысить твердость бланкета с HB 130 до 40 HRC без продольной деформации стержня, а пресс-ножницы продолжают безотказную работу уже более двух лет.

Рис. 14.

Установки УПЗА изготовлены и поставлены для Полтавского ГОКа (г. Комсомольск, Украина), ООО «НПО Техногрупп» (Волгоград), Механического завода (Бийск).Такие установки эффективно работают при тренировке гребней бандажей локомотивов Лебединского и Качканарского ГОКа.

Конструкция установок для плазменного обучения основана на использовании узлов и блоков современного серийного сварочного оборудования, что обеспечивает малые габариты, мобильность, высокую эксплуатационную надежность, простоту эксплуатации и обслуживания.

В 2012 году сотрудниками лаборатории плазменных процессов Нижнетагильского технологического института создана и успешно испытана универсальная установка плазменного обучения в ручном и автоматическом режиме УУПЗ-1 (рис.15). С помощью этого оборудования появилась возможность укреплять практически любые детали как с относительно простой геометрией, так и поверхности с развитым профилем. В качестве источника плазменной дуги к УРФА был разработан и изготовлен инверторный выпрямитель. Напряжение питающей сети — 380 В, номинальный рабочий ток — 350 А, КПД установки — 0,9; вес — не более 40 кг.

Рис. 15.

Мобильность УУПЗ-1 позволяет проводить обучение с выездом на производственную площадку заказчика.Так, например, в ООО «Уралтехпромсервис» (г. Екатеринбург) была проведена термообработка вала (сталь 40Х) с увеличением твердости от 27 до 62 HRC (рис. 16). Диаметр вала 170 мм, длина 3500 мм.

Рис. 16.

Для ООО «СПЕЦНЕФТЕХИММАШ» (г. Краснокамск) усилены шлицы и шейки валов (сталь 40Х) с 25 до 52 HRC (рис. 17).

Рис.17.

Все перечисленные установки соответствуют условиям коммерческой эксплуатации и отвечают требованиям по экологии и безопасности для работы на аргонодуговой сварке.

Внедрение таких установок не требует существенных капитальных затрат. Необходима организация одного или нескольких рабочих мест (в зависимости от желаемых объемов внедрения), аналогичных рабочим местам для аргонодуговой сварки, Рабочее место должно быть обеспечено источником и сливом водопроводной воды для охлаждения плазмотрона.


Материалы — Сталь — Углерод, Сплав, Марки

Следующую информацию следует рассматривать только как ориентировочную.Для конкретных приложений требуется надлежащее тестирование. Твердость металла определяется его устойчивостью к деформации, вдавливанию или царапинам. Твердость по Роквеллу — наиболее распространенная мера твердости металла. Мягкие стали обычно измеряются по шкале Роквелла B, тогда как более твердые стали и стали с глубокой цементной закалкой обычно измеряются по шкале Роквелла C. В некоторых случаях один объект может попадать в более чем одну шкалу (см. Таблицу сравнения твердости). Например, типичная стальная пружина имеет твердость по Роквеллу 110 по шкале B и 38 по шкале C.

Примечание: Предел текучести — это величина давления, которое материал выдержит до того, как станет необратимо деформированным.

1018 — Термическая обработка в контакте с углеродом (науглероживание) приводит к упрочнению поверхности этой низкоуглеродистой стали. Его легко формовать в холодном состоянии, гнуть, паять и сваривать. Максимум. достижимая твердость по Роквеллу — B72. Температура плавления составляет 2800 ° F. Предел текучести составляет 77000 фунтов на квадратный дюйм.

1045 — Эта среднеуглеродистая сталь прочнее, чем 1018, ее сложнее обрабатывать и сваривать.Максимум. достижимая твердость по Роквеллу — B90. Температура плавления составляет 2800 ° F. Предел текучести составляет 77000 фунтов на квадратный дюйм.

A36 — Углеродистая сталь общего назначения подходит для сварки и механического крепления. Максимум. достижимая твердость по Роквеллу — B68. Температура плавления составляет 2000 ° F. Предел текучести составляет 36000 фунтов на квадратный дюйм.

12L14 — Низкоуглеродистая сталь с превосходными характеристиками механической обработки и хорошей пластичностью, что позволяет легко гнуть, обжимать и клепать. Его очень трудно сваривать, и его нельзя закалить.Максимум. достижимая твердость по Роквеллу составляет B75-B90. Температура плавления составляет 2800 ° F. Предел текучести составляет 60 000-80 000 фунтов на квадратный дюйм.

1144 — Среднеуглеродистая повторно сульфированная сталь, легко обрабатываемая. Сталь 1144 термически обрабатывается лучше, чем сталь 1045. Снятие напряжений позволяет получить максимальную пластичность при минимальном короблении. Максимум. достижимая твердость по Роквеллу B97. Точка плавления составляет 2750 ° F. Предел текучести составляет 95 000 фунтов на квадратный дюйм.

4140 Сплав — Также называется хромомолибденовой сталью.Сплав 4140, идеально подходящий для ковки и термообработки, является прочным, пластичным и износостойким. Максимум. достижимая твердость по Роквеллу C20-C25. Температура плавления составляет 2750 ° F. Предел текучести составляет 60 000-105 000 фунтов на квадратный дюйм.

4140 Сплав ASTM A193 Grade B7 — Подобен сплаву 4140, но уже подвергнут закалке, отпуску и снятию напряжений. Твердость по Роквеллу C35 макс.

8630 Сплав — Этот сплав твердый, но пластичный. Он хорошо реагирует на термическую обработку, демонстрирует превосходные характеристики сердечника, а также хорошую свариваемость и обрабатываемость.Максимум. достижимая твердость по Роквеллу B85-B97. Температура плавления составляет 2800 ° F. Предел текучести составляет 55 000-90 000 фунтов на квадратный дюйм.

Одним из наиболее распространенных сплавов является углеродистая сталь 1144, в которой легирующие элементы улучшают обработку. Напряжение 1144, продукт LaSalle Steel, является примером сплава с хорошими характеристиками механической обработки и закаливаемости, который обладает высокой прочностью и может подвергаться сквозной закалке.

Легированные хромом стали

, такие как 4130, 4140 и 4340, названы так потому, что содержание хрома высокое (около 1%) и является основным легирующим элементом.Как можно видеть, хромистые легированные стали начинаются с префикса «40» и заканчиваются двумя цифрами, которые соответствуют номинальному процентному содержанию углерода. Например, 4140 содержит 0,40% углерода и 0,1% хрома.

Никелевые легированные стали заменяют никель примерно половиной стандартного содержания хрома в хромовых сплавах. Например, в то время как 4140 содержит 0,0% никеля и 0,1% хрома, 8630 содержит 0,60% никеля и 0,50% хрома. Эти сплавы обычно имеют префикс «80». 8630 по сравнению с 4140 следующим образом:

С Mn Si P S Cr Ni Пн Другое
8630 0.25-0,35 0,65-0,85 0,70 0,04 0,04 0,40–0,70 0,40–0,70 0,20–0,30
4140 0,38–0,43 0,75–1,00 0,035 0,04 0,15–0,35 0,8–1,10

Сложно провести механическое сравнение хромовых сплавов и никелевых сплавов, поскольку они похожи, но уникальны для марки.Обычно никелевые сплавы можно вытягивать до более точного конечного размера, и поэтому они более распространены в стали для конечного использования, например, для шпонки.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *