50А сталь – Сталь 50 (50А) характеристики, расшифровка, свойства, аналоги, применение, состав
alexxlab | 11.01.2020 | 0 | Разное
Сталь 50 (50А) характеристики, расшифровка, свойства, аналоги, применение, состав
Аналоги, Заменители
Cтали 45, 50Г, 50Г2, 55.
Расшифровка
Цифра 50 в обозначении марки стали означает, что содержание углерода в стали составляет 0,5%.
Если в обозначении стали в конце указана буква А, например сталь 50А, то буква А означает, что сталь высококачественная.
Характеристики
Плотность ρ при 20 °С — 7810 кг/см3
Удельное электросопротивление при 20 °С — 272 нОм*м
Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С | |||||
20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 |
487 | 500 | 517 | 533 | 559 | 584 |
Коэффициент линейного расширения α*106, К-1, при температуре испытаний, °С | |||||||
20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 |
11,2 | 12 | 12,8 | 13,4 | 13,9 | 14,2 | 14,5 | 13,4 |
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С | ||||||||
20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 |
48 | 48 | 47 | 44 | 41 | 38 | 35 | 31 | 27 |
Модуль упругости Е, ГПА, при температуре испытаний, °С | ||||||||
20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 |
216 | 213 | 207 | 200 | 180 | 171 | 154 | 136 | 123 |
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПА, при температуре испытаний, °С | ||||||||
20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 |
88 | 87 | 84 | 81 | 71 | 67 | 61 | 54 | 49 |
Технологические свойства
Температура ковки, °С: | начала 1250, конца 800. Сечения до 400 мм охлаждаются на воздухе. |
Свариваемость: | трудносвариваемая. |
Способы сварки: | РДС и КТС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. |
Обрабатываемость резанием: | Kν тв.спл. = 1,0 и Kν σ.ст. = 0,7 в горячекатаном состоянии при НВ 196 — 202 и σв = 640 МПа. |
Флокеночувствительность: | малочувствительна |
Склонность к отпускной хрупкости: | не склонна |
Механические свойства проката
ГОСТ | Сечение, мм | σв | δ5, (δ4), % | Ψ, % | не менее |
ГОСТ 1050-88 | Сталь горячекатаная, кованая, калиброванная и серебрянка 2-й категории после нормализации | 25 | 630 | 14 | 0 |
Сталь калиброванная 5-й категории после нагартовки | — | 660 | 6 | 0 | |
Сталь калиброванная 5-й категории после отжига или высокого отпуска | — | 560 | 12 | 0 | |
ГОСТ 1577-93 | Лист отожженный или высокоотпущенный | 80 | 580 | 17 | — |
ГОСТ 16523-89 (образцы поперречные) | Лист горячекатаный | До 2 | 540-720 | (12) | — |
2-3,9 | (13) | — | |||
Лист холоднокатаный | До 2 | 540-720 | (13) | — | |
2-3,9 | (14) | — |
Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)
Термообработка | Сечение, мм | КП | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см2 | Твердость HB, не более |
не менее | ||||||||
Нормализация | 100-300 | 275 | 275 | 530 | 17 | 38 | 34 | 156-197 |
До 100 | 315 | 315 | 570 | 17 | 38 | 39 | 167-207 |
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
tотп. °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см2 | Твердость HB |
Диаметр заготовки 40 мм. Закалка с 840 °С в воде | ||||||
400 | 600 | 830 | 14 | 50 | 64 | 240 |
500 | 530 | 760 | 15 | 56 | 88 | 215 |
600 | 450 | 680 | 17 | 64 | 139 | 190 |
Диаметр заготовки 60 мм. Закалка с 840 °С в воде | ||||||
400 | 550 | 770 | 14 | 48 | 56 | 217 |
500 | 490 | 710 | 15 | 55 | 70 | 200 |
600 | 420 | 630 | 19 | 63 | 108 | 180 |
Примечание:
к содержанию ↑Механические свойства в зависимости от сечения
Сечение, мм | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 |
не менее | |||||
Закалка с 850 °С в воде; отпуск при 580-600 °С, охл. на воздухе | |||||
50 | 530 | 760 | 15 | 50 | 59 |
120 | 470 | 740 | 13 | 40 | 39 |
160 | 450 | 740 | 13 | 40 | 39 |
200 | 430 | 720 | 13 | 35 | 20 |
Нормализация при 830-860 °С, охл. на воздухе; отпуск при 580-600 °С, охл. на воздухе или с печью | |||||
101-200 | 305 | 610 | 16 | 38 | 34 |
201-300 | 305 | 610 | 14 | 33 | 29 |
301-500 | 295 | 590 | 12 | 30 | 25 |
501-800 | 285 | 570 | 12 | 28 | 20 |
Механические свойств при повышенных температурах (ГСССД-83)
tп. °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см2 |
700 | 87 | 115 | 39 | 97 | 700 |
800 | 45 | 81 | 45 | 100 | 800 |
900 | 16 | 50 | 43 | 100 | 900 |
1000 | 11 | 36 | 35 | 100 | 1000 |
1100 | 8 | 28 | 41 | 100 | 1100 |
1200 | 8 | 22 | 49 | 100 | 1200 |
Примечание: Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, деформированный. Скорость деформирования 8 мм/мин; скорость деформации 0,002 1/с.
к содержанию ↑Ударная вязкость
Термообработка | KCU, Дж/см2, при температуре, °С | |||
+20 | -20 | -50 | -60 | |
Закалка с 850 °С в воде; отпуск 600 °С | 78 | 66 | 51 | 37 |
Закалка с 850 °С в воде; отпуск 450 °С | 49 | — | — | — |
Предел выносливости
Термообработка | σ-1, МПа | τ-1, МПа |
Закалка с 785 °С в масле; отпуск 425 °С, σв = 840 МПа | 421 при n = 106 | — |
Нормализация при 850 °С; отпуск при 630 °С | 279 | 167 |
Закалка с 785 °С в масле; отпуск 315 °С, σ0,2 = 560 МПа, σв = 870 МПа | 468 | — |
Применение
После нормализации с отпуском и закалки с отпуском — зубчатые колеса, прокатные валки, штоки, тяжелонагруженные валы, оси, бандажи, малонагруженные пружины и рессоры, лемехи, пальцы звеньев гусениц, муфты сцепления коробок передач, корпуса
Вид поставки — сортовой прокат, в том числе фасонный:
ГОСТ 1050-88, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8239—89, ГОСТ 8240—89, ГОСТ 10702—78.
Калиброванный пруток ГОСТ 10702-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 10702—78.
Лист толстый ГОСТ 1577—93, ГОСТ 19903-74.
Лист тонкий ГОСТ 16523-89.
Лента ГОСТ 10234-77, ГОСТ 2284-79, ГОСТ 21996-76.
Полоса ГОСТ 1577-81, ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70.
Проволока ГОСТ 17305—91.
Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479—70, ГОСТ 1133—71.
Валки ОСТ 24.013.21-85, ГОСТ 5399-69, ОСТ 24.013.04-83.
Химический состав, % (ГОСТ 1050-88)
C | Si | Mn | Cr | S | P | Cu | Ni | As |
не более | ||||||||
0,47-0,55 | 0,17-0,37 | 0,5-0,8 | 0,25 | 0,04 | 0,035 | 0,25 | 0,25 | 0,08 |
Температура критических точек, °С
Ас1 | Ас3 | Аr3 | Аr1 | Mн |
725 | 760 | 750 | 690 | 300 |
Критический диаметр d после закалки в различных средах
Термообработка | Критическая твердость HRC3 | d мм, после закалки | |
в воде | в масле | ||
Закалка: | |||
850 °С | 46-51 | — | 10 |
840 °С | 38-58 | 20 | — |
enginiger.ru
Сталь 50 – расшифровка марки стали, ГОСТ, характеристика материала
Марка стали – 50
Стандарт – ГОСТ 1050
Заменитель – 45, 50Г, 50Г2, 55
Сталь 50 содержит в среднем 0,5% углерода. Степень раскисления стали – спокойная (обозначают без индекса).
Из нелегированной специальной стали 50 изготовляют зубчатые колеса, прокатные валки, штоки, тяжелонагруженные валы, оси, венцы, бандажи, шпиндели, малонагруженные пружины и рессоры, пальцы звеньев гусениц, муфты сцепления коробок передач, корпуса форсунок, молотки и др.
Сталь склонна к трещинам при закалке в воде.
Массовая доля основных химических элементов, % | |||
---|---|---|---|
C – углерода | Si – кремния | Mn – марганца | |
0,47-0,55 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 |
Температура критических точек, °С | |||
---|---|---|---|
Ac1 | Ac3 | Ar1 | Ar3 |
725 | 760 | 690 | 750 |
Технологические свойства | |
---|---|
Ковка | Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Заготовки до 400 мм охлаждаются на воздухе. |
Свариваемость | Трудносвариваемая. Способы сварки: ручная дуговая сварка и контактная сварка. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. |
Обрабатываемость резанием | В горячекатаном состоянии при HB 196-202 и σв = 640 МПа: Kv твердый сплав = 1 Kv быстрорежущая сталь = 0,7 |
Флокеночувств. | Малочувствительна |
Склонность к отпускной хрупкости | Не склонна |
Физические свойства | Температура испытаний, °С | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | |
Модуль нормальной упругости E, ГПа | 216 | 213 | 207 | 200 | 180 | 171 | 154 | 136 | 123 | – |
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа | 88 | 87 | 84 | 81 | 71 | 67 | 61 | 54 | 49 | – |
Плотность ρn, кг/м3 | 7810 | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м*К) | 48 | 48 | 47 | 44 | 41 | 38 | 35 | 31 | 27 | – |
Удельное электросопротивление ρ, нОм*м | 272 | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | 20-900 | 20-1000 | |
Коэффициент линейного расширения α*106, K-1 | 11,2 | 12,0 | 12,8 | 13,4 | 13,9 | 14,2 | 14,5 | 13,4 | – | – |
Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К) | 487 | 500 | 517 | 533 | 559 | 584 | – | – | – | – |
tekhnar.ru
Cталь 50 – ГП Стальмаш
Справочная информация
Характеристика материала сталь 50
Марка стали | 50 |
Заменитель стали 50 | сталь 45, сталь 50Г, сталь 50Г2, сталь 55 |
Классификация ст 50 | Сталь конструкционная углеродистая качественная ГОСТ 1050-88 |
Применение: | зубчатые колеса, прокатные валки, штоки, тяжелонагруженные валы, оси, бандажи, малонагруженные пружины и рессоры, лемехи, пальцы звеньев гусениц, муфты сцепления коробок передач, корпуса форсунок и другие детали, работающие на трение. |
Химический состав в % материала сталь 50
C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu | As |
0.47 – 0.55 | 0.17 – 0.37 | 0.5 – 0.8 | до 0.25 | до 0.04 | до 0.035 | до 0.25 | до 0.25 | до 0.08 |
Температура критических точек материала сталь 50
Ac1 = 725 , Ac3(Acm) = 760 , Ar3(Arcm) = 750 , Ar1 = 690 , Mn = 300 |
Механические свойства при Т=20oС материала 50 .
Сортамент | Размер | Напр. | sв | sT | d5 | y | KCU | Термообр. |
– | мм | – | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | – |
Поковки | до 100 | Прод. | 570 | 315 | 17 | 38 | 390 | Нормализация |
Поковки | 100 – 300 | Прод. | 530 | 275 | 17 | 38 | 340 | Нормализация |
Твердость материала сталь 50 нормализованного , | HB 10 -1 = 207 МПа |
Физические свойства материала сталь 50
T | E 10– 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
Град | МПа | 1/Град | Вт/(м·град) | кг/м3 | Дж/(кг·град) | Ом·м |
20 | 2.16 | 48 | 7810 | 272 | ||
100 | 2.13 | 11.2 | 48 | 487 | ||
200 | 2.07 | 12 | 47 | 500 | ||
300 | 2 | 12.8 | 44 | 517 | ||
400 | 1.8 | 13.4 | 41 | 533 | ||
500 | 1.71 | 13.9 | 38 | 559 | ||
600 | 1.54 | 14.2 | 35 | 584 | ||
700 | 1.36 | 14.5 | 31 | |||
800 | 1.23 | 13.4 | 27 | |||
T | E 10– 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
Технологические свойства материала сталь 50
Свариваемость: | трудносвариваемая. |
Флокеночувствительность: | малочувствительна. |
Склонность к отпускной хрупкости: | не склонна. |
Зарубежные аналоги материала сталь 50Внимание! Указаны как точные, так и ближайшие аналоги.
США | Германия | Япония | Франция | Англия | Евросоюз | Италия | Бельгия | Испания | Китай | Швеция | Болгария | Венгрия | Польша | Румыния | Чехия | Австралия | Юж.Корея | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
– | DIN,WNr | JIS | AFNOR | BS | EN | UNI | NBN | UNE | GB | SS | BDS | MSZ | PN | STAS | CSN | AS | KS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Обозначения:
Механические свойства : | |
sв | – Предел кратковременной прочности , [МПа] |
sT | – Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа] |
d5 | – Относительное удлинение при разрыве , [ % ] |
y | – Относительное сужение , [ % ] |
KCU | – Ударная вязкость , [ кДж / м2] |
HB | – Твердость по Бринеллю , [МПа] |
Физические свойства : | |
T | – Температура, при которой получены данные свойства , [Град] |
E | – Модуль упругости первого рода , [МПа] |
a | – Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o – T ) , [1/Град] |
l | – Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)] |
r | – Плотность материала , [кг/м3] |
C | – Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o – T ), [Дж/(кг·град)] |
R | – Удельное электросопротивление, [Ом·м] |
Свариваемость : | |
без ограничений | – сварка производится без подогрева и без последующей термообработки |
ограниченно свариваемая | – сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке |
трудносвариваемая | – для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки – отжиг |
yaruse.ru
Сталь 50 | ТД СпецСплав
Характеристика стали 50
Марка : | 50 |
Заменитель: | 45, 50Г, 50Г2, 55 |
Классификация : | Сталь конструкционная углеродистая качественная |
Применение: | зубчатые колеса, прокатные валки, штоки, тяжелонагруженные валы, оси, бандажи, малонагруженные пружины и рессоры, лемехи, пальцы звеньев гусениц, муфты сцепления коробок передач, корпуса форсунок и другие детали, работающие на трение. |
ГОСТ: | ГОСТ 1050-88 |
Химический состав в % стали 50
C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu | As |
0.47 — 0.55 | 0.17 — 0.37 | 0.5 — 0.8 | до 0.25 | до 0.04 | до 0.035 | до 0.25 | до 0.25 | до 0.08 |
Температура критических точек стали 50
Ac1 = 725 , Ac3(Acm) = 760 , Ar3(Arcm) = 750 , Ar1 = 690 , Mn = 300
Механические свойства при Т=20oС стали 50
Сортамент | Размер | Напр. | sв | sT | d5 | y | KCU | Термообр. |
— | мм | — | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | — |
Поковки | до 100 | Прод. | 570 | 315 | 17 | 38 | 390 | Нормализация |
Поковки | 100 — 300 | Прод. | 530 | 275 | 17 | 38 | 340 | Нормализация |
Твердость стали 50
Твердость стали 50 нормализованного | HB 10 -1 = 207 МПа |
Физические свойства стали 50
T | E 10— 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
Град | МПа | 1/Град | Вт/(м·град) | кг/м3 | Дж/(кг·град) | Ом·м |
20 | 2.16 | 48 | 7810 | 272 | ||
100 | 2.13 | 11.2 | 48 | 487 | ||
200 | 2.07 | 12 | 47 | 500 | ||
300 | 2 | 12.8 | 44 | 517 | ||
400 | 1.8 | 13.4 | 41 | 533 | ||
500 | 1.71 | 13.9 | 38 | 559 | ||
600 | 1.54 | 14.2 | 35 | 584 | ||
700 | 1.36 | 14.5 | 31 | |||
800 | 1.23 | 13.4 | 27 | |||
T | E 10— 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
Технологические свойства стали 50
Свариваемость: | трудносвариваемая. |
Флокеночувствительность: | малочувствительна. |
Склонность к отпускной хрупкости: | не склонна. |
Обозначения:
Механические свойства : | |
sв | — Предел кратковременной прочности , [МПа] |
sT | — Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа] |
d5 | — Относительное удлинение при разрыве , [ % ] |
y | — Относительное сужение , [ % ] |
KCU | — Ударная вязкость , [ кДж / м2] |
HB | — Твердость по Бринеллю , [МПа] |
Физические свойства : | |
T | — Температура, при которой получены данные свойства , [Град] |
E | — Модуль упругости первого рода , [МПа] |
a | — Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ) , [1/Град] |
l | — Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)] |
r | — Плотность материала , [кг/м3] |
C | — Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)] |
R | — Удельное электросопротивление, [Ом·м] |
Свариваемость : | |
без ограничений | — сварка производится без подогрева и без последующей термообработки |
ограниченно свариваемая | — сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке |
трудносвариваемая | — для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки — отжиг |
specsplav.ru
механические свойства, химический состав. Где применяется сталь 50.
Сталь 50-й марки отличается повышенным содержанием марганца, который наделяет сплав износостойкостью, а готовому изделию помогает противостоять силам трения. В промышленности это пружины, зубчатые колёса, малонагруженные рессоры, бандажи, а также роторы электрических машин. Еще один популярный «полуфабрикат», выполненный из стали 50, это ремизная луженая термообработанная проволока.
Процентное содержание химических элементов
Как и в любой углеродистой стали, помимо 97-процентной доли железа (Fe), особого внимания заслуживает количество углерода (С). Как становится понятно из названия, в данном сплаве средняя величина углерода в сотых долях процента равна 0,5. Таким образом, химический состав этого конструкционного материала будет выглядеть так:
- Fe – ~97%
- Mn – 0,5 – 0,8%
- C – 0,47 – 0,55%
- Si – 0,17 – 0,37%
- S – не более 0,04%
- P – не более 0,035%
- Cr – не более 0,25%
- Ni – не более 0,25%
- Cu – не более 0,25%
- As – не более 0,08%
Применение стали 50 и ГОСТы
Кроме вышеперечисленных изделий данный сплав идет на выпуск кузнечных топоров. Твердость данного материала составляет HB 10-1 = 207 МПа, при этом твердость в Rc может варьироваться в зависимости от способа обработки стали 50. При изготовлении топоров или гаечных ключей заготовки закаливаются в воде, после чего отпускаются при t=350-400° (45-60 мин.). В данном случае удается добиться твёрдости Rc = 40-45. Если же сплав применяется для получения рабочих частей кулачковых молотков, кирок или мотыг, то после закалки отпуск производят при t=240-300° (20-40 мин). Это позволяет получить твёрдость Rc = 51.
Среди прочих изделий, получаемых из 50-й стали – практически полный ассортимент элементов и узлов промышленного оборудования, работающих на трение. Зубчатое колесо, шток, прокатный вал, ось, бандаж, лемехи, палец звенья гусеницы, муфта сцепления, корпус форсунки – всё это обычно производят из стали 50.
В производство этот конструкционный углеродистый сплав может поступать в виде фасонного сортового проката:
- тонкие листы (по ГОСТ 16523-97)
- толстые листы (по ГОСТ 1577-93 и 19903-74)
- ленты (по ГОСТ 1530-78, 21996-76, 2284-79 и 10234-77)
- валки (по ОСТ 24.013.21-85, 24.013.04-83 и 5399-97)
- полосы (по ГОСТ 1577-93, 103-2006 и 82-70,)
- проволока (по ГОСТ 17305-91)
- калиброванные прутки (по ГОСТ 8559-75, 7417-75, 8560-78 и 10702-78)
- шлифованные прутки (по ГОСТ 14955-77 и 10702-78)
Сталь 50а: физические и механические свойства
Это обычная конструкционная углеродистая сталь, для которой характерны следующие свойства:
fx-commodities.ru
|
www.mzstal.ru
Сталь для ствольных заготовок
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сталей, предназначенных для изготовления ствольных заготовок. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, алюминий, азот и железо и примеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,11-0,16, кремний 0,10-0,60, марганец 0,20-0,80, хром 12,0-13,5, никель 1,1-2,5, алюминий 0,01-0,10, азот 0,01-0,10, железо и примеси остальное. Содержание углерода, никеля и азота удовлетворяет соотношению Ni:(C+N)=6,8-17,5. Повышается способность стали к холодному редуцированию и обеспечиваются высокие коррозионные свойства в условиях воздействия пороховых газов и истирающих нагрузок. 3 табл.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сталям для изготовления изделий, работающих в условиях истирающих циклических нагрузок в агрессивной среде пороховых газов, а именно для ствольных заготовок.
Известна конструкционная сталь, предназначенная для ствольных заготовок следующего химического состава, мас.%: углерод 0,48-0,55, кремний 0,17-0,37, марганец 0,50-0,85, хром 0,10-0,30, бор 0,001-0,0045, цирконий 0,04-0,06, сера 0,18-0,025, железо – остальное (марка стали 50РА-В, ТУ В3-75-89). Сталь обладает повышенной прокаливаемостью и, как следствие, высоким комплексом механических свойств, в частности конструктивной прочностью, которая необходима в условиях динамических истирающих циклических нагрузок. Недостатком стали является низкая коррозионная стойкость, которая необходима в условиях агрессивной среды пороховых газов и воздействия атмосферы.
Известна коррозионно-стойкая сталь следующего химического состава, мас.%: углерод 0,09-0,15, кремний – до 0,80, марганец – до 0,80, хром 12,0-14,0, железо и примеси – остальное (марка стали 12Х13, ГОСТ 5632-72). Сталь обладает высокой коррозионной стойкостью при пониженных механических характеристиках.
Наиболее близкой по технической сущности является коррозионно-стойкая сталь следующего химического состава, мас.%: углерод 0,16-0,25, кремний до 0,80, марганец до 0,80, хром 12,0-14,0, железо и сопутствующие примеси – остальное (сталь марки 20Х13, ГОСТ 5632-72, прототип). Данная сталь имеет высокую коррозионную стойкость.
Недостатком данной стали являются пониженные пластические характеристики – относительное сужение и ударная вязкость, низкая способность стали к холодной деформации, в частности к холодному редуцированию, определяемая величиной отношения предела текучести к пределу прочности. Чем эта величина меньше, тем выше способность стали воспринимать редуцирование. Это отрицательно сказывается на формирование комплекса свойств, которые достигаются при холодном редуцировании ствольных заготовок.
Задачей, решаемой изобретением, является получение стали, обладающей высокой способностью к холодному редуцированию и высокими коррозионными свойствами в условиях воздействия пороховых газов и истирающих нагрузок.
Указанная задача достигается тем, что сталь для ствольных заготовок, включающая углерод, кремний, марганец, хром, дополнительно содержит никель, алюминий, азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод | 0,11-0,16 |
кремний | 0,10-0,60 |
марганец | 0,20-0,80 |
хром | 12,0-13,5 |
никель | 1,1-2,5 |
алюминий | 0,01-0,10 |
азот | 0,01-0,10 |
железо и примеси | остальное |
при условии, что содержание углерода, никеля и азота удовлетворяет следующему соотношению: Ni:(C+N)=6,8-17,5.
Содержание в стали хрома в пределах 12,0-13,5 мас.% обеспечивает требуемую коррозионную стойкость. В случае содержания хрома менее 12,0 мас.% коррозионная стойкость стали снижается. При содержании хрома более 13,5 мас.% снижается технологическая пластичность при металлургическом переделе.
Содержание углерода в стали 0,11-0,16 мас.% позволяет достичь однородной мартенситной структуры, что благоприятно сказывается на способности стали к холодному редуцированию. При содержании углерода менее 0,11 мас.% невозможно обеспечить однородного фазового состава и, как следствие, стабильно высокой коррозионной стойкости стали, а при содержании более 0,16 мас.% заметно снижается способность стали к холодному редуцированию. Введение никеля в сталь одновременно повышает уровень пластичности и прочности, способность стали к редуцированию. При содержании никеля менее 1,1 мас.% его влияние на способность стали к холодному редуцированию практически незаметно. При увеличении его содержания более 2,5 мас.% происходит увеличение затрат на производство стали без дальнейшего увеличения свойств.
Введение в сталь алюминия в пределах 0,01-0,10 мас.% обеспечивает измельчение зерна, что благоприятно сказывается на конструктивной прочности и способности стали к холодному редуцированию. При содержании алюминия менее 0,01 мас.% не обеспечивается измельчения зерна, а введение более 0,10 мас.% приводит к появлению большого количества нитридов алюминия, что охрупчивает сталь. Введение азота, частично заменяющего углерод, позволяет повысить конструктивную прочность не приводя к снижению пластичности. Содержание азота менее 0,01 мас.% практически не сказывается на свойствах стали, введение азота более 0,10 мас.% приводит к образованию в стали большого количества нитридов. Это снижает уровень пластических свойств, способствует образованию микротрещин и выкрашиванию нитридов алюминия с внутренней поверхности изделий при их механической обработке и редуцировании. Экспериментально установлены пределы соотношения содержания никеля к суммарному содержанию углерода и азота в стали, которые составляют Ni:(C+N)=6,8-17,5, что обеспечивает оптимальное соотношение пластических и прочностных свойств, влияющих на способность стали к холодному редуцированию.
Таким образом, одновременное введение в сталь никеля, азота и алюминия и соблюдение соотношений содержания компонентов углерода, азота и никеля позволяет повысить способность стали к холодному редуцированию при высоких коррозионных свойствах стали, что является техническим результатом изобретения.
Пример
Выплавку стали производили в дуговых электропечах постоянного тока методом переплава высоколегированных отходов без продувки металла кислородом. Легирование металла никелем производили в завалку в восстановительный период, алюминием посредством введения порошковой проволоки. Легирование стали азотом производили присадкой азотированных ферросплавов. Разливку металла производили в слитки сифонным способом с использованием экзотермической смеси. Слитки прокатывали на стане 850 на промежуточную заготовку квадрат 260 мм с перекатом на квадрат 128 мм с дальнейшим прокатом на стане 400 на сорт 36 мм. Слитки и прокат подвергались термообработке в печах камерного типа.
Определение уровня механических свойств проводили на готовых прутках в соответствии с требованиями ГОСТ 1497-73. Методом холодного редуцирования из предлагаемой стали были изготовлены стволы стрелкового оружия. В соответствии с методикой ГОСТ 9.311-87 были проведены коррозионно-стойкие испытания стволов конденсационным методом.
Химический состав стали с учетом соотношения углерода, никеля, азота представлен в таблице 1. Результаты испытаний стали перед редуцированием приведены в таблице 2. Результаты коррозионных испытаний приведены в таблице 3. Сталь марки 50РА-В не относится к классу коррозионно-стойких, поэтому коррозионным испытаниям не подвергалась. Как видно из таблиц 1, 2, 3, оптимальными являются варианты 2, 3, 5, 6, 8. Для сравнения приведены составы и свойства сталей-аналогов.
Предлагаемая сталь обладает высокой способностью к холодному редуцированию, что позволяет получить качественные ствольные заготовки, которые практически не уступают по конструктивной прочности заготовкам, изготовленным из обычно применяемых конструкционных сталей, и существенно превосходящие их по коррозионной стойкости.
Таблица 1 | |||||||||
Химический состав стали | |||||||||
№ плавки | Химический состав, мас.% | Соотношение Ni:(C+N) | |||||||
C | Si | Mn | Cr | Ni | Al | N | Fe и примеси | ||
1 Предл. | 0,08 | 0,08 | 0,17 | 11,24 | 0,94 | 0,007 | 0,008 | Ост. | 10,7 |
2 | 0,11 | 0,10 | 0,20 | 12,0 | 1,10 | 0,010 | 0,010 | Ост. | 9,2 |
3 | 0,12 | 0,35 | 0,41 | 12,67 | 2,29 | 0,015 | 0,011 | Ост. | 17,5 |
4 | 0,11 | 0,47 | 0,34 | 12,46 | 2,40 | 0,01 | 0,02 | Ост. | 18,5 |
5 | 0,14 | 0,38 | 0,32 | 12,94 | 1,58 | 0,02 | 0,02 | Ост. | 9,9 |
6 | 0,15 | 0,44 | 0,51 | 13,07 | 1,22 | 0,03 | 0,03 | Ост. | 6,8 |
7 | 0,16 | 0,51 | 0,62 | 13,18 | 1,16 | 0,03 | 0,03 | Ост. | 6,1 |
8 | 0,16 | 0,60 | 0,80 | 13,50 | 2,50 | 0,10 | 0,10 | Ост. | 9,6 |
9 | 0,18 | 0,65 | 0,87 | 14,2 | 2,72 | 0,11 | 0,12 | Ост. | 9,1 |
10. 12Х13 | 0,11 | 0,36 | 0,49 | 12,71 | – | – | – | Ост. | – |
11. 20Х13 | 0,21 | 0,42 | 0,54 | 12,63 | – | – | – | Ост. | – |
12. 50РА-В | 0,51 | 0,26 | 0,63 | 0,20 | B – 0,002; Zr – 0,05; S – 0,021 | Ост. | – |
Таблица 2 | |||||||
Результаты испытаний стали перед редуцированием | |||||||
№ плавки | Предел текучести, МПа | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | Относительное сужение, % | Отношение предела текучести к пределу прочности | Ударная вязкость, KCU, Дж/см2 | Твердость, HRC |
1 Предл. | 838 | 951 | 18 | 63 | 0,881 | 127 | 29 |
2 | 833 | 960 | 20 | 67 | 0,868 | 127 | 29 |
3 | 843 | 970 | 19 | 64 | 0,869 | 118 | 30 |
4 | 838 | 856 | 21 | 67 | 0,877 | 108 | 31 |
5 | 823 | 960 | 20 | 69 | 0,857 | 118 | 29 |
6 | 823 | 956 | 21 | 68 | 0,861 | 137 | 28 |
7 | 853 | 970 | 19 | 62 | 0,879 | 108 | 31 |
8 | 848 | 980 | 18 | 64 | 0,865 | 118 | 31 |
9 | 843 | 956 | 18 | 63 | 0,882 | 118 | 30 |
10. 12Х13 | 833 | 911 | 18 | 64 | 0,914 | 147 | 28 |
11. 20Х13 | 911 | 990 | 18 | 51 | 0,920 | 78,4 | 32 |
12. 50РА-В | 813 | 931 | 20 | 56 | 0,873 | 118 | 30 |
Таблица 3 | ||
Результаты коррозионных испытаний | ||
№ плавки | Площадь коррозионного поражения, % | Оценка, балл |
1 Предл. | 14 | 9 |
2 | 0 | 10 |
3 | 0 | 10 |
4 | 11 | 9 |
5 | 0 | 10 |
6 | 0 | 10 |
7 | 0 | 10 |
8 | 0 | 10 |
9 | 0 | 10 |
10. 12Х13 | 0 | 10 |
11. 20Х13 | 15 | 9 |
Сталь для ствольных заготовок, включающая углерод, кремний, марганец, хром и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит никель, алюминий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод | 0,11-0,16 |
кремний | 0,10-0,60 |
марганец | 0,20-0,80 |
хром | 12,0-13,5 |
никель | 1,1-2,5 |
алюминий | 0,01-0,10 |
азот | 0,01-0,10 |
железо и примеси | остальное, |
при условии, что содержание углерода, никеля и азота удовлетворяет следующему соотношению: Ni:(C+N)=6,8-17,5.
findpatent.ru