Материал: Potekhin - Metallovedeniye 2019
Электронный архив УГЛТУ
Механические свойства хромистых сталей представлены в табл. 7.
Таблица 7
Механические свойства хромистых сталей
Нержавеющие стали аустенитного класса (например, классическая хромоникелевая «нержавейка»: 12Х18Н10Т) подвергаются закалке от 1050…1100 °С без отпуска. Хромоникелевая сталь после закалки имеет повышенную коррозионную стойкость и высокую пластичность (рис. 61).
Рис. 61. Структура и свойства аустенитных нержавеющих сталей
79
Электронный архив УГЛТУ
Механические свойства сталей разных классов представлены в табл. 8.
Таблица 8
Механические свойства легированных сталей разных классов
|
|
|
|
Мех. |
|
||
Группа |
Марка |
Характеристика |
Режим |
свойства |
|||
|
|
|
|||||
стали |
стали |
стали |
термообработки |
σВ, |
|
ψ, |
|
|
|
|
|
МПа |
|
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18ХГТ |
Цементуемая |
Зак.800 °С (масло) |
1300 |
|
50 |
|
|
+ отпуск 200 °С |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
Конструк- |
40ХНМА |
Улучшаемая |
Зак.830°С (масло) |
1200 |
|
58 |
|
ционная |
+ отпуск 550°С |
|
|||||
|
|
|
|
|
|||
|
60С2 |
Пружинная |
Зак.870 °С (масло) |
1500 |
|
40 |
|
|
+ отпуск 460 °С |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9ХС |
Режущий |
Зак.840 °С (масло) |
HRC 62 |
|||
|
инструмент |
+ отпуск 160 °С |
|||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Инструмен- |
6ХС |
Штамповая |
Зак.860 °С (масло) |
HRC 53 |
|||
тальная |
+ отпуск 160 °С |
||||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4ХВ2С |
Штамповая |
Зак.880 °С (масло) |
HRC 46 |
|||
|
+ отпуск 420 °С |
||||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12Х18Н10Т |
Аустенитный |
Зак.1050 °С (вода) |
800 |
|
65 |
|
|
класс |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Коррозион- |
30Х13 |
Мартенситный |
Зак.1000 °С (воздух) |
700 |
|
55 |
|
класс |
+ отп. 600 °С |
|
|||||
|
|
|
|
||||
ностойкая |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
03Х10Н11МД2Т |
Мартенситоста- |
Зак.950 °С (воздух) |
2200 |
|
54 |
||
|
|
||||||
|
реющая сталь |
+ отп. 425 °С |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
08Х17Т |
Ферритная |
Нормализ.780 °С |
500 |
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В целом, изменение свойств при проведении термической обработки определяется классом стали и процессами, протекающими при нагреве и охлаждении стали.
Кроме вышеуказанных, существуют и другие группы сталей в соответствии с их назначением. Ниже приведены рисунки и таблицы с указанием марочного химического состава, типовые режимы термообработки и др. После освоения предыдущего материала и при внимательном рассмотрении содержания этих рисунков можно и должно получить вполне достаточное представление о каждой из приведенных сталей.
Термическая обработка подшипниковых сталей производится на базе диаграмм, представленных на рис. 62.
80
Электронный архив УГЛТУ
а |
б |
Рис. 62. Диаграмма изотермического превращения переохлажденного аустенита (а)
иполосы прокаливаемости стали ШХ15 (б) при торцевой закалке
Вкачестве строительных сталей используют: углеродистые стали обычного качества (Ст0…Ст6) и низколегированные стали. Низколегированные стали содержат не более 0,18 % С и в небольших количествах Si, Mn, V,, Cr, Ni, Nb и Cu. Состав и свойства низколегированных сталей представлен в табл. 9.
Таблица 9
Состав и свойства низколегированных сталей
|
|
Содержание, % |
|
|
Свойства |
|
||
|
|
|
без термообработки |
|||||
Марка |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стали |
C |
Si |
Mn |
Другие |
σВ, |
|
σТ, |
δ, |
|
МПа |
|
МПа |
% |
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
09Г2 |
≤ 0,12 |
0,17-0,37 |
1,4-1,8 |
- |
450 |
|
310 |
21 |
09Г2С |
≤ 0,12 |
0,5-0,8 |
1,3-1,4 |
- |
480 |
|
330 |
21 |
17ГС |
0,14-0,20 |
0,4-0,6 |
1,0-1,5 |
- |
500 |
|
340 |
19 |
15ХСНД |
0,12-0,18 |
0,4-0,7 |
0,4-0,7 |
Cr, Ni, Cu до 0,6 |
500 |
|
350 |
21 |
Улучшаемые конструкционные легированные стали содержат 0,3– 0,5 % С и подвергаются закалке от температуры 860 880 °С в масле и высокому отпуску при температуре 550-600 °С. Их состав и свойства приведены в табл. 10 и 11.
81
Электронный архив УГЛТУ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 10 |
||
|
Состав улучшаемых конструкционных сталей |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Марка |
|
|
Содержание, % |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
стали |
C |
Mn |
Si |
|
|
Cr |
|
|
|
|
Другие |
|
|||||
|
|
|
Хромистые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
30Х |
0,24-0,32 |
0,5-0,8 |
0,17-0,37 |
|
0,8-1,1 |
|
|
|
- |
|
|
|
|||||
40Х |
0,36-0,44 |
0,5-0,8 |
0,17-0,37 |
|
0,8-1,1 |
|
|
|
- |
|
|
|
|||||
40ХФА |
0,37-0,44 |
0,5-0,8 |
0,17-0,37 |
|
0,8-1,1 |
|
|
|
V 0,1-0,18 |
|
|||||||
|
|
Хромомарганцевые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
35ХГФ |
0,31-0,38 |
0,65-1,25 |
0,17-0,37 |
|
1,0-1,3 |
|
|
|
V 0,06-0,12 |
|
|||||||
40ГТР |
0,38-0,45 |
0,7-1,0 |
0,17-0,37 |
|
0,8-1,1 |
|
Ti 0,03-0,09; B 0,001-0,005 |
|
|||||||||
|
Хромокремнистые и хромокремнемарганцовистые |
|
|
|
|||||||||||||
38ХС |
0,32-0,42 |
0,3-0,6 |
1,0-1,4 |
|
|
1,3-1,6 |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|||
30ХГС |
0,28-0,34 |
0,8-1,1 |
0,9-1,2 |
|
|
0,8-1,1 |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 11 |
||
|
Свойства улучшаемых сталей после термообработки |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Марка |
Термическая обработка |
|
|
σ0,2, |
|
σВ, |
|
δ, |
|
ψ, |
|
KCU, |
|
||||
стали |
|
|
|
|
МПа |
|
МПа |
% |
|
% |
|
МДж/м2 |
|
||||
30Х |
закалка от 860 °С, масло + |
|
510 |
|
|
720 |
|
22 |
|
65 |
|
1,5 |
|
||||
отпуск при 550 °С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
30ХГС |
закалка от 880 °С, масло + |
|
850 |
|
|
1100 |
10 |
|
45 |
|
0,5 |
|
|||||
отпуск при 550 °С |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Пружинные стали должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям (предел упругости), высоким пределом усталости при достаточной пластичности. Основные пружинные стали содержат около 0,5-0,7 % С и подвергаются закалке и среднему отпуску. Состав и свойства пружинных сталей представлены в табл. 12, 13.
|
|
|
|
|
Таблица 12 |
|
|
|
Состав пружинных сталей |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Марка |
|
|
Содержание, % |
|
|
|
стали |
C |
Si |
Mn |
Cr |
Другие |
|
|
|
Углеродистые |
|
|
|
|
65 |
0,62-0,70 |
0,17-0,37 |
0,5-0,8 |
- |
- |
|
75 |
0,72-0,80 |
0,17-0,37 |
0,5-0,8 |
- |
- |
|
|
|
Кремнистые |
|
|
|
|
50С2 |
0,47-0,65 |
1,50-2,00 |
0,6-0,9 |
- |
- |
|
60С2 |
0,57-0,65 |
1,50-2,00 |
0,6-0,9 |
- |
- |
|
60С2ХА |
0,56-0,64 |
1,40-1,80 |
0,4-0,7 |
0,70-1,00 |
- |
|
60С2ХФА |
0,56-0,64 |
1,40-1,80 |
0,4-0,7 |
0,90-1,20 |
V 0,1-0,2 |
|
|
|
Хромистые и хромомарганцевые |
|
|
||
50ХФА |
0,46-0,54 |
0,17-0,37 |
0,5-0,8 |
0,80-1,10 |
V 0,1-0,2 |
|
50ХГФА |
0,48-0,54 |
0,17-0,37 |
0,8-1,0 |
0,95-1,10 |
V 0,1-0,2 |
|
|
|
|
82 |
|
|
|
Электронный архив УГЛТУ
|
|
|
|
|
Таблица 13 |
||
|
Свойства пружинных сталей |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Марка |
Термическая обработка |
σ0,2, |
σВ, |
δ, |
|
ψ, |
|
стали |
МПа |
МПа |
% |
|
% |
|
|
|
|
|
|||||
65 |
закалка от 840 °С, масло + |
800 |
1100 |
10 |
|
35 |
|
отпуск при 480 °С |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
60С2 |
закалка от 870 °С, масло + |
1200 |
1300 |
6 |
|
30 |
|
отпуск при 460 °С |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
60С2ХФА |
закалка от 950 °С, масло + |
1368 |
1820 |
7 |
|
30 |
|
отпуск при 450 °С |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Подшипниковые стали должны обладать высокой твердостью, высокой износостойкостью и высоким сопротивлением, контактной выносливостью. Основные подшипниковые стали содержат около 1 % С и легированы хромом. Состав пружинных сталей представлен в табл. 14.
|
|
|
|
|
Таблица 14 |
|
|
|
Состав пружинных сталей |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Марка стали |
|
|
Содержание, % |
|
|
|
|
C |
|
Mn |
Si |
Cr |
|
ШХ15 |
0,95-1,05 |
|
0,20-0,40 |
0,17-0,37 |
1,30-1,65 |
|
ШХ15СГ |
0,95-1,05 |
|
0,90-1,20 |
0,40-0,65 |
1,30-1,65 |
|
Маркировка: ШХ – обозначает шарикоподшипниковая хромистая, цифры 15 – среднее содержание хрома в десятых долях процента.
Предварительная термическая обработка: отжиг на зернистый перлит. Окончательная термическая обработка: закалка от 840-860 °С в масле
+ низкий отпуск при 150-170 °С.
Твердость после окончательной термической обработки – 60-65 HRC.
11.6. Задания к лабораторным и практическим работам
Термическая обработка сталей
Практическая работа 1
1.Рассмотреть диаграммы изотермического распада переохлажденного аустенита в сталях. Справочник // Л.Е. Попова, А.А. Попов. М. Металлургиздат, 1992 г.
2.Определить количественно критические скорости закалки (VКР) изучаемых сталей.
83