Термообработка стали 30хгса: Сталь улучшаемая 30ХГСА и 30ХГСА селект

alexxlab | 01.12.1989 | 0 | Разное

Содержание

Термообработка стали 30хгса режимы – Яхт клуб Ост-Вест

Автор На чтение 9 мин Просмотров 20 Опубликовано

Владельцы патента RU 2502809:

Изобретение относится к области термической обработки стали. Для повышения прочности и пластичности стали 30ХГСА ее нагревают в расплаве NaCl-KCl до температуры 900°C, выдерживают 2 часа, закаливают в масле, затем осуществляют трехкратную закалку с нагревом в этом же расплаве до 900°C с изотермической выдержкой в течение 10 сек и закалкой в масле, и проводят последующий низкий отпуск при температуре 200°C в течение 1 часа. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к термической обработке металлов, и может использоваться при термической обработке сталей.

Известен способ термической обработки сталей (Материаловедение и технология металлов / под ред. Фетисова Г.П. – М.: Высш. шк., 2007. – с.217-218), заключающийся в закалке стали с последующим низкотемпературным отпуском (при температуре до 250°C). Данная технология обеспечивает высокий уровень твердости с небольшим запасом вязкости и пластичности. Но в результате применения данной технологии наблюдается снижение прочности и предела текучести.

Для устранения указанных недостатков предлагается способ улучшения сталей с многократной быстрой закалкой и низким отпуском.

Технический результат, достигаемый при использовании предложенного способа термической обработки, заключается в улучшении прочностных и пластических характеристик стали по сравнению с известным способом термической обработки стали.

Для достижения технического результата способ термической обработки стали 30ХГСА включает ее нагрев в расплаве NaCl-KCl до температуры 900°C, выдержку 2 часа, закалку в масле, затем три повторные закалки с нагревом в этом же расплаве до 900°C с изотермической выдержкой в течение 10 сек, закалку в масле и последующий низкий отпуск при температуре 200°C в течение 1 часа.

Пример конкретного выполнения способа термического улучшения сталей. Предлагаемый способ был реализован при термической обработке стали 30ХГСА. Трубные образцы толщиной 1 мм, внутренним диаметром 10 мм и длиной 15 мм термически обрабатывались по следующей технологии: нагрев до 900°C со средней скоростью 750°C/с в расплаве NaCl-KCl, выдержка 2 мин, закалка с 900°C в масле, три повторные закалки по следующей технологии: нагрев до 900°C со средней скоростью 750°C/с в расплаве NaCl-KCl, выдержка при температуре 900°C в течение 10 с, закалка в масле, отпуск при температуре 200°C в течение 1 часа. После термической обработки образцы испытывались на сплющивание по ГОСТ 8695-75, кроме того, определялась твердость образцов по методу Роквелла. Результаты испытаний представлены в таблице 1. В таблице использованы следующие обозначения: P – нагрузка в момент образования трещины, кН; δ – деформация (сплющивание) образца в момент образования трещины, мм; P

0,2 – нагрузка, соответствующая пределу текучести при сплющивании трубы, кН, HRC – твердость.

Полученные данные сравнивались с данными, полученными при традиционном режиме термической обработки с низким отпуском: нагрев до 900°C со средней скоростью 750°C/с в расплаве NaCl-KCl, выдержка 2 мин, закалка с 900°C в масле; отпуск при температуре 200°C в течение 1 часа.

Таблица 1
Режим термообработкиМеханические свойства
Р, кНР0,2, кН5, ммHRC
Традиционный6,15,21,5855
Предлагаемый6,75,51,7257

Таким образом, предлагаемый способ термической обработки обеспечивает лучшие прочностные и пластические характеристики стали по сравнению с традиционным режимом термической обработки.

Способ термической обработки стали 30ХГСА, включающий ее нагрев в расплаве NaCl-KCl до температуры 900°C, выдержку 2 ч, закалку в масле, затем три повторные закалки с нагревом в этом же расплаве до 900°C с изотермической выдержкой в течение 10 с, закалку в масле и последующий низкий отпуск при температуре 200°C в течение 1 ч.

Изобретение относится к области термической обработки стали. Для повышения прочности и пластичности стали 30ХГСА ее нагревают в расплаве NaCl-KCl до температуры 900°C, выдерживают 2 часа, закаливают в масле, затем осуществляют трехкратную закалку с нагревом в этом же расплаве до 900°C с изотермической выдержкой в течение 10 сек и закалкой в масле, и проводят последующий низкий отпуск при температуре 200°C в течение 1 часа. 1 табл., 1 пр.

Диплом 30ХГСА.doc

В данном проекте разработан и рассчитан режим термической обработки пакетов листов из стали 30ХГСА (ГОСТ 4543-71). Дано полное описание этого вида термообработки. Описана характеристика данной марки стали, условия работы деталей при последующей эксплуатации.

Предложена и рассчитана колпаковая электропечь сопротивления, автоматическое регулирование температуры печи.

Рассчитано необходимое количество основного и вспомогательного оборудования, выполнена планировка производственного участка.

Приведены примеры возможного вида брака и меры по его устранению.

Предусмотрены мероприятия по охране труда и окружающей среды.

Приведено технико-экономическое обоснование проекта.

150105.2011.023.00.ПЗ

Участок термической обработки горячекатанного листа из стали 30ХГСА

ЮУрГУ

ФМ и ФТТ

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Анализ условий работы деталей из конструкцион ных легированных сталей ……………………………………………….………

1.2 Описание стали марки 30ХГСА ……..……………………………

1.3 Выбор и обоснование параметров термической обработки …….

1.4 Анализ возможного вида брака и меры по его устранению ……

2 ВЫБОР, ОПИСАНИЕ И РАСЧЕТ ОСНОВНОГО И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

2.1 Выбор основного оборудования ………………………………….

2.2 Описание выбранного оборудования …………………………….

2.3 Расчет потребного количества оборудования по нормированному времени ….. ……………………………………………..

2.4 Расчет времени нагрева металла ………………………………….

2.7 Описание дополнительного и вспомогательного оборудования

3 АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕЧИ ………………………………………………………………… …….

4 ПЛАНИРОВКА ПРОЕКТИРУЕМОГО УЧАСТКА ……………………

6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ………………………….

1 Графическая часть на листах формата А1

2 Спецификация на форматах А4

150105.2011.023.00.ПЗ

Сталь 30ХГСА была разработана коллективом советских ученых в ВИАМ (Всероссийский Институт Авиационных Материалов) в начале Великой Отечественной Войны. Главную роль в создании 30ХГСА сыграли И. И. Сидорин и Г.В. Акимов. Значение этого события трудно переоценить – ведь появление 30ХГСА было открытием в области создания сталей. Тем самым СССР обогнал конкурирующие США, как минимум, на несколько лет – у них в самолетостроении использовалась хромомолибденовая сталь, которая уступает стали 30ХГСА по многим характеристикам.

В дальнейшем созданная нашими учеными конструкционная сталь 30ХГСА обеспечила преимущество советской авиации, и в определенной степени 30ХГСА способствовала победе в войне с Германией. В настоящее время 30ХГСА используется в мирных целях и испытывает неизменный интерес гражданских потребителей благодаря своим замечательным характеристикам, о которых мы более подробно расскажем ниже. Кстати, сталь 30ХГСА имеет и другое, более благозвучное название – «хромансиль». Это тоже сокращение, образованное от названий легирующих эту сталь металлов (хром и Manganum – марганец, Silicium – кремний).

Строго говоря, сейчас хромансиль – это ряд марок, помимо 30ХГСА это еще, например, такая разновидность как 20ХГСА, 35ХГСА и так далее. Однако под названием «хромансиль» сталь 30ХГСА подразумевалась изначально, да и сейчас в специализированных изданиях типа пособий по материаловедению в большинстве случаев 30ХГСА и хромансиль означают одно и то же.

Применение легированных сталей средней и высокой прочности в промышленности позволяет повысить прочность и долговечность конструкции при одновременном снижении ее металлоемкости. Легированная сталь 30ХГСА применяется для изготовления ответственных сварных конструкций, работающих при знакопеременных нагрузках, бесшовных труб предназначенных для изготовления деталей и конструкций в мотовелостроении, осей, зубчатых колес, фланцев, корпусов обшивки и др.

150105.2011.023.00.ПЗ

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

    1. Анализ условий работы деталей из конструкционных сталей

    Стали, из которых изготовляют детали, узлы машин, механизмы, строительные конструкции, газо- и нефтепроводы, оружие и военную технику, обрабатывающие станки, экскаваторы, морские суда, бытовую технику и многое другое, называются конструкционными.

    Эти стали, в свою очередь подразделяют на несколько больших групп: улучшаемые конструкционные стали; цементуемые конструкционные стали; пружинно-рессорные стали; стали для подшипников качения; автоматные стали; строительные стали.

    Сталь 30ХГСА относится к улучшаемым конструкционным сталям.

    Термин «улучшаемые» сформировался от способа термической обработки – «улучшение». Это значит, что свойства этих сталей (прочность, ударную вязкость, усталостную прочность) можно варьировать (улучшать) в широких пределах термической обработкой, заключающейся в закалке и последующем высоком или среднем отпуске.

    Это, как правило, среднеуглеродистые (0,25-0,6%С), малолегированные ( 3% легирующих элементов в сумме) или среднелегированные (3-10% легирующих элементов) стали.

    Улучшаемые стали в конструкциях должны обеспечивать необходимые показатели прочности (предел прочности, предел текучести), пластичности (относительное удлинение, поперечное сужение), усталостной прочности , ударной вязкости – КСU; твердости НВ, НRС по всему сечению детали.

    Основными принципами при выборе марки улучшаемой конструкционной стали являются следующие показатели:

    а) Наличие концентраторов напряжений, динамических нагрузок и пониженных температур определяет необходимость легирования элементами, снижающими температуру перехода в хрупкое состояние, например, никелем.

    б) Выбор марки стали (степени легированности) определяется размером тер-

    150105.2011.023.00.ПЗ

    мически обрабатываемых заготовок (прокаливаемостью).

    в) Уровень требуемой прочности достигается термической обработкой.

    Хладноломкость улучшаемых сталей

    С понижением температуры эксплуатации показатели пластичности и ударной вязкости данных сталей понижаются.

    Таким образом, сталь при низких температурах может переходить в хрупкое состояние и склонна к разрушениям, особенно при работе с динамическими нагрузками.

    При неправильном выборе стали для эксплуатации при низких температурах имели случаи катастрофических разрушений газопроводов (Аляска), кранов и экскаваторов (Якутия), транспортных машин (Таймыр) и др.

    Критерием работоспособности сталей при низких температурах является порог хладноломкости – температура перехода стали из вязкого в хрупкое состояние.

    1.2 Описание стали марки 30ХГСА

    Из стали этой марки изготавливаются ответственные нагруженные детали, подвергающиеся вибрационным и динамическим нагрузкам, к которым предъявляются требования повышенной прочности и вязкости, такие как валы, оси, зубчатые колеса, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках.

    Химический состав стали 30ХГСА приведен в таблице 1

    Таблица 1 – Химический состав стали 30ХГСА, масс % (ГОСТ 4543-71)

    Рекомендованные сообщения

    Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

    Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

    Создать аккаунт

    Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

    Войти

    Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

    Сейчас на странице 0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.

    Упрочняющая термическая обработка стали 30ХГСА .

    Выбор параметров режима закалки стали.

    Закалка – самый распространенный вид термической обработки. Столь широкое распространение этого вида термической обработки объясняется тем, что при помощи закалки и последующего отпуска можно изменить свойства стали в очень широком диапазоне. Были рассмотрены превращения, которые протекают в стали, имеющей структуру аустенита, при ее охлаждении с различной скоростью.

    Фактическая скорость печного нагрева определяется температурой, до которой нагрето печное пространство, и массой помещенной в него детали.

    Температура закалки определяется исходя из массовой доли углерода в стали и соответствующего ей значения критической точки. В зависимости от температуры нагрева закалку называют полной или неполной. При полной закалке сталь переводят в однофазное аустенитное состояние, т. е. нагревают выше критических температур Ас3 или Асcm, при неполной – до межкритических температур – между Ас1=760 и Ас3 (Асcm)=830.

    Закалку проводят с нагревом до 850—900 °С (выше точки А3 сердцевины изделия), чтобы произошла полная перекристаллизация с измельчением аустенитного зерна в доэвтектоидной стали. В углеродистой стали из-за малой глубины прокаливаемости сердцевина изделия пос­ле первой закалки состоит из феррита и перлита. В прокаливающейся насквозь легирован­ной стали сердцевина изделия состоит из низкоуглеродис­того мартенсита. Такая структура обеспечивает повышен­ную прочность и достаточную вязкость сердцевины.

    Температура закалки равна:

    tзак = Ас3+ (30 — 50), °С tзак = 860-880°С

    В результате после охлаждения со скоростью выше Vкр получили структуру сердцевины детали, состоящую из троостита . В поверхностном слое структуру крупноигольчатого мартенсита.

    Время нагрева детали до заданной температуры зависит от температуры нагрева, степени легированности стали, конфигурации изделий, мощности и типа печи, величины садки, способа укладки изделий и других факторов.

    Время выдержки исчисляется с момента достижения детали заданной температуры и так же, как и время нагрева, зависит от многих факторов, влияющих на процессы растворения и структурных превращений, происходящих в стали.

    Время закалки расчитывается по следующим формулам.

    – будет зависит от нагревающего устройства ( в нашем случае это будет электропечь т.е. время нагрева будет 1 мин/1 мм сечения наибольшего диаметра в изделии).

    – будет составлять 25% от времени нагрева.

    Закалку данной детали будем проводить в электропечи, располагая в нем изделия, нагрева= 1 мин * 1 мм сечения = 55 1=55 минут нагрева.

    Время выдержки в электропечи составит 25% от времени нагрева, выдержки= 13 минут 45 секунд.

    закалки= 55+13,75=68,75мин.

    Время закалки составит 1 час 8 минут 45 секунд.

    Выбор охлаждающей среды.

    Условия аустенитизации и соответственно состояние аустенита оказывают большое влияние на кинетику фазовых превращений при последующем охлаждении и конечные свойства образующихся при этом структур стали.

    Для получения мартенситной структуры при закалке стали её необходимо охлаждать со скоростью не меньшей, чем критическая скорость закалки (\/охл. > \/кр). Значение \/кр определим, воспользовавшись диаграммой изотермического превращения переохлаждённого аустенита (рисунок 5).

    Vкр=(760)/2*300= 1,26 0С/с

    Рисунок 5 – С- кривые изотермического распада аустенита для стали 30ХГСА.

    Зная скорость охлаждения, мы можем определить закалочную среду. В данном случае при закалке на мартенсит необходимо охлаждать в масло, так как сталь 30ХГСА – легированная.

    Вода как охлаждающая среда имеет некоторые существенные недостатки: высокая скорость охлаждения в области температур мартенситного превращения нередко приводит к образованию закалочных дефектов; с повышением температуры резко ухудшается закалочная способность. При температуре воды 80 – 900С пленочное кипение распространяется на большую область температур и занимает до 95% всего периода охлаждения, поэтому мы охлаждаем в масле.

    При закалке изделий в горячей воде вследствие их медленного охлаждения при высоких и быстрого при низких температурах тепловые напряжения получаются низкими, а наиболее опасные структурные – высокими, что может вызвать образование трещин. Наиболее высокой и равномерной охлаждающей способностью отличаются холодные 8-12%-ные водные растворы NaCl и NaOH, которые хорошо зарекомендовали себя на практике.

    Влияние легирующих элементов.

    Сталь 30ХГСА содержит следующие легирующие элементы: хром, марганец. Прежде всего легирующие элементы увеличивают такое важное свойство как критический диаметр прокаливаемость. Наша сталь прокаливается насквозь до 50 мм. Как правило, лучшие свойства обеспечивает комплексное легирование. Легирование сталей и сплавов используют для улучшения их технологических свойств. Легированием можно повысить предел текучести, ударную вязкость, относительное сужение и прокаливаемость, а также существенно снизить скорость закалки, порог хладноломкости, деформируемость изделий и возможность образования трещин. В изделиях крупных сечений (диаметром свыше 15…20 мм) механические свойства легированных сталей значительно выше, чем механические свойства углеродистых.

    Такой элемент как хром будет входить в твердый раствор железа и упрочнять его, сужать область существования аустенита, образовывать устойчивые карбиды, повышать сопротивление коррозии.

    Легирующие элементы (хром и марганец), повышая устойчивость аустенита, снижают критическую скорость закалки и увеличивают прокаливаемость. Для многих сплавов критическая скорость закалки снижается до 20°С/с и ниже, что имеет большое практическое значение. Это связано с тем что для распада аустенита углеродистой стали нужна диффузия углерода. Маленькие атомы углерода перемещаются в кристаллической решетке железа легко, а для распада аустенита легированной стали должна пройти диффузия легирующих элементов. Их атомы по размеру сравнимы с атомами железа, и диффузия идет медленнее. Переохлажденный аустенит оказывается устойчивее. Карбидообразующие элементы: Cr, Ni – при малом их содержании растворяются в цементите, замещая в нем атомы железа(что существенно повышает твердость). Состав карбида в этом случае может быть выражен формулой (Fe, M)mCn, где М – символ суммы легирующих элементов, a m, n – коэффициенты, определяемые химической формулой карбида. При повышении содержания карбидообразующих элементов могут образовываться самостоятельные карбиды.

    Конструкционная сталь характеристики, свойства


    Марка:30ХГСА
    Класс:Сталь конструкционная легированная
    Используется для проката:Сортовой и фасонный металлопрокат
    Использование в промышленности:Различные улучшаемые детали: валы, оси, зубчатые колеса, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, работающие при температуре до 200°С, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие при низких температурах.
    Термообработка:Закалка 880oC, масло, Отпуск 540oC, вода
    Твердость материала:HB 10 -1 = 229 МПа
    Температура критических точек:Ac1 = 760 , Ac3(Acm) = 830 , Ar3(Arcm) = 705 , Ar1 = 670 , Mn = 352
    Температура ковки, °С:начала 1240, конца 800. Сечения до 50 мм охлаждаются на воздухе, 51-100 мм — в ящиках
    Обрабатываемость резанием:в горячекатанном состоянии при HB 207-217 и σв=710 МПа, К υ тв. спл=0,85 и Кυ б.ст=0,75
    Свариваемость материала:ограниченно свариваемая. Способы сварки РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, АрДС, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. КТС без ограничений
    Флокеночувствительность:чувствительна
    Склонность к отпускной хрупкости:склонна
    Аналоги:40ХФА, 35ХМ, 40ХН, 25ХГСА и 35ХГСА

    Марка 30 – химический состав

    Массовая доля элементов не более, %:

    Кремний Марганец Медь Мышьяк Никель Сера Углерод Фосфор Хром
    0,17–0,37 0,5–0,8 0,3 0,08 0,3 0,04 0,27–0,35 0,035 0,25

    30ХГСА: расшифровка марки

    Маркировка легированных сталей проводится при применении определенных стандартов, которые позволяют быстро определить химический состав. Легированная сталь 30ХГСА, расшифровка которой указывает только на концентрацию основных элементов, обладает следующим составом:

    1. Все металлы конструкционной группы характеризуются тем, что в составе есть определенное количество углерода. В рассматриваемом случае показатель составляет 0,28-0,34%.
    2. Хром в этом случае является основным легирующим элементом. Слишком высокая концентрация этого химического элемента приводит к повышению коррозионной стойкости. Сталь 30ХГСА (ГОСТ 4543-71 применяется в качестве стандарта при маркировке) имеет концентрацию хрома около 1%.
    3. При легировании также применяются кремний и марганец. Эти элементы повышают основные эксплуатационные характеристики. Отсутствие цифр указывает на то, что этих элементов в составе не более 1%.

    Труба бесшовная 30ХГСА

    Сталь 30ХГСА, расшифровка которой не указывает на концентрацию вредных примесей, относится к классу среднелегированных сталей. Стоит учитывать, что зарубежные производители применяют иные стандарты при маркировке.

    Скачать ГОСТ 4543-71

    Сталь 30 – механические свойства

    Сортамент ГОСТ Размеры – толщина, диаметр Термообработка KCU y d5 sT
    мм кДж/м2 % % МПа МПа
    Лист 4041–71 4–14 есть 24 430–590
    Прокат 1050–88 до 80 Нормализация 50 21 295 490
    нагартован. 35 7 560
    отожжен. 45 17 440
    Лента отожжен. 2284–79 390–640
    нагартован. 640–930

    Материал 30 – твердость, Мпа

    Сортамент ГОСТ HB 10-1
    Лист после термообработки 4041–71 149
    Прокат калиброван. нагартован. 1050–88 229
    горячекатан. 179
    калиброван. отожжен. 179

    Сталь 30 – ударная вязкость, Дж/см2

    Сортамент Размеры – толщина, диаметр, мм Режимы термообработки Т, 0С KCU при температурах
    -600С -400С +200С
    Заготовки 60 Закалка (вода) 860
    Отпуск 400 42 45 72

    Термообработка сплава 30ХГСА

    Для улучшения эксплуатационных характеристик получаемых изделий проводится термическая обработка, за счет чего происходит повышение прочности и твердости. Для стали 30ХГСА применяется следующая термообработка:

    1. Закалка направлена на изменение качеств поверхностного слоя. Рекомендуется проводить закалку стали при температуре 880 градусов Цельсия. Охлаждение проводится в масле, что позволяет исключить вероятность появления поверхностных и структурных деформаций.
    2. Закалка предусматривает перестроение кристаллической решетки. Подобный процесс становится причиной появления внутренних напряжений, которые в дальнейшем приводят к появлению структурных трещин. Отпуск при температуре 540 градусов Цельсия позволяет решить подобную проблему. Низкая температура нагрева позволяет в качестве охлаждающей среды применять воду.
    3. Ковка улучшает структуру материала. Вначале процесса заготовка нагревается до температуры 1240 градусов Цельсия. Охлаждение проводится на открытом воздухе или в другой среде – все зависит от того, какого размера заготовка.

    Закалка стали

    Для улучшения качеств материала могут применять самое различное оборудование. Особенности химического состава определяет то, что обработка заготовок проводится при применении специального оборудования.

    Материал 30 – физические свойства

    Т r R 109 E 10-5 l a 106 C
    Град кг/м3 Ом·м МПа Вт/(м·град) 1/Град Дж/ (кг·град)
    20 7850 2 52
    100 1.96 51 12.1 470
    200 1.91 49 12.9 483
    300 1.85 46 13.6 546
    400 43 14.2 563
    500 39 14.7 764
    600 1.64 36 15
    700 32 15.2

    Упрочняющая термическая обработка стали 30ХГСА .

    Выбор параметров режима закалки стали.

    Закалка — самый распространенный вид термической обработки. Столь широкое распространение этого вида термической обработки объясняется тем, что при помощи закалки и последующего отпуска можно изменить свойства стали в очень широком диапазоне. Были рассмотрены превращения, которые протекают в стали, имеющей структуру аустенита, при ее охлаждении с различной скоростью.

    Фактическая скорость печного нагрева определяется температурой, до которой нагрето печное пространство, и массой помещенной в него детали.

    Температура закалки определяется исходя из массовой доли углерода в стали и соответствующего ей значения критической точки. В зависимости от температуры нагрева закалку называют полной или неполной. При полной закалке сталь переводят в однофазное аустенитное состояние, т. е. нагревают выше критических температур Ас3 или Асcm, при неполной – до межкритических температур – между Ас1=760 и Ас3 (Асcm)=830.

    Закалку проводят с нагревом до 850—900 °С (выше точки А3 сердцевины изделия), чтобы произошла полная перекристаллизация с измельчением аустенитного зерна в доэвтектоидной стали. В углеродистой стали из-за малой глубины прокаливаемости сердцевина изделия пос­ле первой закалки состоит из феррита и перлита. В прокаливающейся насквозь легирован­ной стали сердцевина изделия состоит из низкоуглеродис­того мартенсита. Такая структура обеспечивает повышен­ную прочность и достаточную вязкость сердцевины.

    Температура закалки равна:

    tзак = Ас3+ (30 — 50), °С tзак = 860-880°С

    В результате после охлаждения со скоростью выше Vкр получили структуру сердцевины детали, состоящую из троостита . В поверхностном слое структуру крупноигольчатого мартенсита.

    Время нагрева

    детали до заданной температуры зависит от температуры нагрева, степени легированности стали, конфигурации изделий, мощности и типа печи, величины садки, способа укладки изделий и других факторов.

    Время выдержки

    исчисляется с момента достижения детали заданной температуры и так же, как и время нагрева, зависит от многих факторов, влияющих на процессы растворения и структурных превращений, происходящих в стали.

    Время закалки расчитывается по следующим формулам.

    — будет зависит от нагревающего устройства ( в нашем случае это будет электропечь т.е. время нагрева будет 1 мин/1 мм сечения наибольшего диаметра в изделии).

    — будет составлять 25% от времени нагрева.

    Закалку данной детали будем проводить в электропечи, располагая в нем изделия, нагрева= 1 мин * 1 мм сечения = 55 1=55 минут нагрева.

    Время выдержки в электропечи составит 25% от времени нагрева, выдержки= 13 минут 45 секунд.

    закалки= 55+13,75=68,75мин.

    Время закалки составит 1 час 8 минут 45 секунд.

    Выбор охлаждающей среды.

    Условия аустенитизации и соответственно состояние аустенита оказывают большое влияние на кинетику фазовых превращений при последующем охлаждении и конечные свойства образующихся при этом структур стали.

    Для получения мартенситной структуры при закалке стали её необходимо охлаждать со скоростью не меньшей, чем критическая скорость закалки (\/охл. > \/кр). Значение \/кр определим, воспользовавшись диаграммой изотермического превращения переохлаждённого аустенита (рисунок 5).

    Vкр=(760)/2*300= 1,26 0С/с

    Рисунок 5 – С- кривые изотермического распада аустенита для стали 30ХГСА.

    Зная скорость охлаждения, мы можем определить закалочную среду. В данном случае при закалке на мартенсит необходимо охлаждать в масло, так как сталь 30ХГСА – легированная.

    Вода как охлаждающая среда имеет некоторые существенные недостатки: высокая скорость охлаждения в области температур мартенситного превращения нередко приводит к образованию закалочных дефектов; с повышением температуры резко ухудшается закалочная способность. При температуре воды 80 – 900С пленочное кипение распространяется на большую область температур и занимает до 95% всего периода охлаждения, поэтому мы охлаждаем в масле.

    При закалке изделий в горячей воде вследствие их медленного охлаждения при высоких и быстрого при низких температурах тепловые напряжения получаются низкими, а наиболее опасные структурные – высокими, что может вызвать образование трещин. Наиболее высокой и равномерной охлаждающей способностью отличаются холодные 8-12%-ные водные растворы NaCl и NaOH, которые хорошо зарекомендовали себя на практике.

    Влияние легирующих элементов.

    Сталь 30ХГСА содержит следующие легирующие элементы: хром, марганец. Прежде всего легирующие элементы увеличивают такое важное свойство как критический диаметр прокаливаемость. Наша сталь прокаливается насквозь до 50 мм. Как правило, лучшие свойства обеспечивает комплексное легирование. Легирование сталей и сплавов используют для улучшения их технологических свойств. Легированием можно повысить предел текучести, ударную вязкость, относительное сужение и прокаливаемость, а также существенно снизить скорость закалки, порог хладноломкости, деформируемость изделий и возможность образования трещин. В изделиях крупных сечений (диаметром свыше 15…20 мм) механические свойства легированных сталей значительно выше, чем механические свойства углеродистых.

    Такой элемент как хром будет входить в твердый раствор железа и упрочнять его, сужать область существования аустенита, образовывать устойчивые карбиды, повышать сопротивление коррозии.

    Легирующие элементы (хром и марганец), повышая устойчивость аустенита, снижают критическую скорость закалки и увеличивают прокаливаемость. Для многих сплавов критическая скорость закалки снижается до 20°С/с и ниже, что имеет большое практическое значение. Это связано с тем что для распада аустенита углеродистой стали нужна диффузия углерода. Маленькие атомы углерода перемещаются в кристаллической решетке железа легко, а для распада аустенита легированной стали должна пройти диффузия легирующих элементов. Их атомы по размеру сравнимы с атомами железа, и диффузия идет медленнее. Переохлажденный аустенит оказывается устойчивее. Карбидообразующие элементы: Cr, Ni — при малом их содержании растворяются в цементите, замещая в нем атомы железа(что существенно повышает твердость). Состав карбида в этом случае может быть выражен формулой (Fe, M)mCn, где М — символ суммы легирующих элементов, a m, n — коэффициенты, определяемые химической формулой карбида. При повышении содержания карбидообразующих элементов могут образовываться самостоятельные карбиды.

    Марка 30 – точные и ближайшие зарубежные аналоги

    Англия Болгария Германия Евросоюз Италия Китай
    BS BDS DIN, WNr EN UNI GB
    080M32
    30 1.0528 1.0528 C30 30
    Польша Румыния США Франция Чехия Япония
    PN STAS AFNOR CSN JIS
    30
    30A
    30rs
    OLC30 1030 C30E 12031 S28C
    S30C
    S33C
    SWRCh40K
    SWRCh43K

    Применение

    Сталь 30ХГСА, применение которой связано с химическим составом и основными качествами, встречается в различных отраслях промышленности. Чаще всего легированная сталь используется в нижеприведенных случаях:

    1. В строительной области получили большое распространение крепежные элементы, которые эксплуатируются при переменных нагрузках. Невысокая коррозионная стойкость определяет то, что крепежные материалы могут использоваться только при защите устройства.
    2. В авиастроении используется сплав в качестве расходного материала при изготовлении валов, фланцев и прочих деталей. Стоит учитывать, что сплав не используют при создании ответственных элементов.
    3. В машиностроительной области применяется при создании элементов, которые работают при постоянных или переменных нагрузках.

    Стоимость используемого сырья во многом зависит от того, какой лом использовался. В продаже встречаются зарубежные аналоги, к примеру, 14331 (Чехия) и 30ChGSA (Болгария). Их химический состав и основные качества во многом схожи.

    Механические свойства

    HB KCU y d5 sT
    МПа кДж / м2 % % МПа МПа
    Твердость по Бринеллю Ударная вязкость Относительное сужение Относительное удлинение при разрыве Предел текучести Предел кратковременной прочности

    Технологические свойства

    Сталь 30ХГСА (ГОСТ определяет диапазон некоторых свойств) может применяться при создании различных изделий и конструкций. При выборе этого металла следует учитывать:

    1. Коррозионная стойкость низкая. При длительном воздействии высокой влажности на поверхности может появится коррозия. Это качество следует учитывать при выборе легированной стали. В некоторых случаях коррозионная стойкость повышается за счет нанесения на поверхность гальванического покрытия, которое состоит из цинка и хрома. Для получения подобной поверхности применяется метод электролиза. Однако, создаваемый поверхностный слой характеризуется низкой устойчивостью к механическому воздействию – после повреждения незамедлительно появится коррозия.
    2. Высокая пластичность, так как относительное удлинение составляет 11%. Она также существенно расширяет область применения металла, так как многие детали должны выдерживать переменную нагрузку.
    3. Материал характеризуется высокой устойчивостью к переменным нагрузкам. Предел выносливости при испытании может варьироваться в зависимости от температуры окружающей среды.
    4. Показатель твердости по шкале Роквелла составляет 50 единиц.
    5. Механические свойства не изменяются при температуре до 400 градусов Цельсия. Эксплуатация при более высокой температуре не допускается, так как это приведет к повышению пластичности и снижению твердости поверхности.
    6. Сталь 30ХГСА, термообработка которой проводится для повышения твердости и снижения хрупкости, характеризуется пластичностью. Именно поэтому она может применяться при ковке или штамповке.
    7. Отличная упругость позволяет проводить обработку заготовок резанием. Именно поэтому заготовки поставляются для зенкерования, фрезерования или точения.

    Механические свойства

    Для повышения производительности часто проводится отжиг. Рассматриваемая марка среднелегированных сталей относится ко второй группе по степени свариваемости. Именно поэтому рекомендуется проводить предварительный подогрев структуры, что снижает вероятность образования структурных трещин. Для обеспечения наиболее благоприятных условий зачастую заготовки нагревают до температуры 250 градусов Цельсия.

    Методика выполнения работы Сталь марки 30хгса

    Хромомарганцевокремнистая сталь (хромансиль) является основной само­летной сталью и обладает высокими механическими свойствами и хорошей свариваемостью.

    Термическая обработка стали 30хгса

    Для закалки, отжига и нормализации детали из стали 30ХГСА нагревают до 880±100. Закалочной средой во всех случаях служит масло.

    Нагрев деталей из хромансиля для закалки часто осуществляется в двух печах: в печах подогрева и в печах окончательного нагрева. Температура подогрева устанавливается равной 800-8500, т.к. хромансиль имеет плохую теплопроводимость.

    Механические свойства, требуемые техническими условиями от материала различных деталей, изготовляемых из хромансиля, обеспечиваются проведением соответствующей окончательной термической обработки этих деталей.

    Применяют два вида для окончательной термической обработки хромансиля: или закалку с отпуском, или изотермическую закалку.

    На рис. 7 приводится график изменения свойств стали 30ХГСА Тонкие детали из стали 30ХГСА после отпуска при температуре 450-6000 можно охлаждать на воздухе, а детали толщиной более 20 мм – в тонкой воде или масле во избежание возникновения отпускной хрупкости.

    В таблице приведены температуры отпуска, устанавливаемые при обычной обработке для стали 30ХГСА, а также температуры изотермической закалки изделий из нее на заданную прочность.

    Марка

    δ, кгс/мм2

    Твердость по Роквеллу, HRC

    Температура отпуска, ºС

    Температура изотермической закалки, ºС

    30ХГСА

    70-90

    19-27

    660-680

    80-100

    23-30

    620-640

    90-110

    27-34

    580-600

    100-120

    30-37

    540-560

    110-130

    34-39

    520-540

    370-400

    120-140

    37-41

    480-500

    360-390

    Изотермическая закалка

    В последнее время широкое применение получила изотермическая закалка стали 30ХГСА и, в частности, светлая изотермическая закалка. Главное преимущество изотермической закалки для хромансиля, также как и для ряда других конструкционных сталей, заключается в том, что закаленная изотермически сталь обладает меньшей чувствительностью к надрезам и действию других концентраторов, чем сталь, закаленная обычным способом и отпущенная.

    Изотермическая закалка значительно увеличивает ударную вязкость стали по сравнению с обычной закалкой и отпуском стали на тот же предел прочности и значительно увеличивает пластичность стали в надрезе. В свою очередь, последнее обстоятельство в ряде случаев непосредственно связано с увеличением конструктивной прочности деталей.

    Для получения высокой ударной вязкости изотермическую закалку деталей из стали 30ХГСА следует проводить только в температурном интервале 360-4000.

    На рис. 8 представлена зависимость ударной вязкости стали 30ХГСА от тем­пературы изотермического превращения, а на рис. 9 кривые изотермического распада аустенита.

    Из рис. 9 следует, что в стали 30ХГСА при изотермическом превращении выше 4100 происходит диффузионный распад аустенита с образованием феррито-цементитной смеси. В интервале 4100 – Mn превращение аустенита имеет ряд особенностей, присущих как перлитному (диффузионному), так и мартенситному (бездиффузионному) превращению. В результате распада аустанита образуется смесь цементита и феррита, который несколько пересыщен углеродом и имеет игольчатое строение. Такая структура называется «бейнит» и имеет повышенную ударную вязкость.

    Сталь 30ХГСА – 1.doc


    Сталь 30ХГСА
    скачать (657 kb.)

    Доступные файлы (1):


    содержание

    1.doc

    I. Исходные данные.

    № варианта

    Наименование детали

    Марка стали

    Состояние поставки


    Твердость после термической обработки

    29

    полуось

    30ХГСА

    Прокат

    HB 352…415

    Расшифровка.

    Сталь 30ХГСАлегированная конструкционная сталь с содержанием углерода – 0,3%, 1% хрома, 1% марганца, 1% кремния, высококачественная (А).
    II. Характеристика стали.
    А) Температура критических точек:


    Критическая точка

    °С

    Ac1

    760

    Ac3

    830

    Ar3

    705

    Ar1

    670

    Ас1 – нагревание стали

    Ас3 – нагревание стали

    Аr3 – охлаждение стали

    Аr1 – охлаждение стали

    Б) Назначения стали:

    Различные детали: валы, тормозные ленты моторов, оси, зубчатые колеса, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, работающие при температуре до 200°С в условиях значительных нагружений, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие при низких температурах, и др.

    Сталь 30ХГСА относится к классу конструкционных улучшаемых

    сталей. Применяется для изготовления формообразующей оснастки и

    ответственных сварных и механически обрабатываемых деталей, работающих в атмосферных условиях при температуре не ниже –70 ºС;

    верхний предел температуры применения ограничивается температурой отпуска.

    В) Химический состав:


    Массовая доля элементов, %, по ГОСТ 4543-71

    C

    Si

    Mn

    S

    P

    Cr

    Ni

    Mo

    V

    Cu

    0,28-0,34

    0,90-1,20

    0,80-1,10

    ≤0,025

    ≤0,025

    0,80-1,10

    ≤0,30

    ___

    ___

    ≤0,30

    (Массовая доля элементов, %, по ГОСТ 4543-71)
    C-(углерод): С увеличением содержания углерода в стали снижается плотность, растёт электрическое сопротивление и коэрцитивная сила и понижаются теплопроводность, остаточная индукция и магнитная проницаемость.

    S-(сера): Снижает ударную вязкость и пластичность в поперечном направлении вытяжки при прокате и ковке, а также предел выносливости.

    Mn-(марганец): Повышает прочность, износостойкость, практически не снижая пластичность и резко уменьшает красноломкость стали. А также увеличивает глубину прокаливаемости стали при термической обработке.

    Ni-(никель): Действует так же, как и марганец. Кроме того, он повышает электросопротивление и снижает значение коэффициента линейного расширения.

    Cu-(медь): Увеличивают коррозионную стойкость стали в атмосферных условиях и понижают порок хладноломкости.

    Р-(Фосфор): Уменьшает развитие трещин.

    Si-(Кремний): Способствует получению более однородной структуры, положительно сказывается на упругих характеристиках стали. Кремний способствует магнитным превращениям, а при содержании его в количестве 15…20% придает стали кислотоупорность.

    Cr-(Хром): Повышает твердость, прочность, а при термической обработке увеличивает глубину прокаливаемости, положительно сказывается на жаропрочности, жаростойкости, повышает коррозийную стойкость.

    Г) Механические свойства в состоянии поставки:

    σв – предел кратковременной прочности

    σ – относительное удлинение при разрыве

    Ψ – относительное сужение

    KCU – ударная вязкость

    HRC – твердость по Роквелу

    HB – твердость по Бринеллю

    Д) Механические свойства после термообработки:




    Предел выносливости, Н/мм²

    Термообработка

    Ударная вязкость, КСU, Дж/см², при t, ºС

    Термообра-

    ботка


    +20

    0

    -20

    -40

    -60

    -80

    σ-1

    τ-1

    696



    Закалка с 870ºС, отпуск при 200ºС

    69



    55

    41

    34

    23

    Закалка с 880ºС в масле, отпуск при 580-600ºС,

    637



    Закалка с 870ºС, отпуск при 400ºС

    470



    Закалка с 870ºС, отпуск при 600ºС

    Е) Вид стали по классификации:
    Конструкционные легированные стали.

    В состав легированной стали, кроме железа, углерода и неизбежных примесей, входят легирующие элементы. Они вводятся в металл для улучшения эксплуатационных или технологических свойств. Легирующие элементы вводятся в сталь в различных количествах и в разных сочетаниях – по 2, по 3 и более. Если сталь содержит в сумме до 2,5% легирующих элементов, её называют низколегированной. Сталь, содержащая 2,5-10% легирующих элементов, считается среднелегированной, более 10% – высоколегированной.

    Легированная сталь получают путем введения в углеродистые стали специальных добавок:


    • кремния;

    • хрома;

    • никеля;

    • молибдена;

    • марганца;

    • вольфрама;

    • алюминия;

    • меди;

    • кобальта;

    Легированную сталь применяют   в зависимости от назначения и количества специальных добавок. Она отличается высокой пластичностью и повышенной прочностью, что позволяет снизить вес металлических конструкций. Область применения легированных сталей определяется также их подразделением на группы: нержавеющие, кислотостойкие, окалиностойкие, жаропрочные.


    Ж) Технологические свойства:


    З) Прокаливаемость:
    Под прокаливаемостью понимают способность сталей закаливаться на максимальную глубину. Для ответственных деталей для обеспечения максимальной надежности требуется максимальная, а лучше сквозная прокаливаемость. Увеличение прокаливаемости возможно разными способами, так повышает прокаливаемость увеличение размеров зерна аустенита, повышение температуры нагрева под закалку, уменьшение содержания вредных примесей, повышение химической однородности. Но сильнее всего увеличивает прокаливаемость введение в сталь легирующих элементов. Большинство из них сдвигают  с-образные кривые вправо. Увеличивая устойчивость аустенита против перлитного распада, легирующие элементы уменьшают критическую скорость охлаждения, приближая её к скорости охлаждения сердцевины. Сильнее всех в этом направлении действует хром, а также Ni, Mo, Mn.

    Температура нагрева

    Цвет каления стали

    Температура нагрева

    Темно-коричневый (виден в темноте)

    530-580

    Коричнево-красный

    580-650

    Темно-красный

    650-730

    Темно-вишнево-красный

    730-770

    Вишнево-красный

    770-800

    Светло-вишнево-красный

    800-830

    Светло-красный

    830-900

    Оранжевый

    900-1050

    Темно-желтый

    1050-1150

    Светло-желтый

    1150-1250

    Ярко-белый

    1250-1350

    ^
    Чтобы облегчить механическую или пластическую обработку стальной детали, уменьшают ее твердость путем отжига. Так называемый полный отжиг заключается в том, что деталь или заготовку нагревают до температуры 900 С, выдерживают при этой температуре некоторое время, необходимое для прогрева ее по всему объему, а затем медленно (обычно вместе с печью) охлаждают до комнатной температуры.
    Внутренние напряжения, возникшие в детали при механической обработке, снимают низкотемпературным отжигом, при котором деталь нагревают до температуры 500-600 С, а затем охлаждают вместе с печью. Для снятия внутренних напряжений и некоторого уменьшения твердости стали применяют неполный отжиг – нагрев до 750-760 С и последующее медленное (также вместе с печью) охлаждение.
    Отжиг используется также при неудачной закалке или при необходимости перекаливания инструмента для обработки другого металла (например, если сверло для меди нужно перекалить для сверления чугуна). При отжиге деталь нагревают до температуры несколько ниже температуры, необходимой для закалки, и затем постепенно охлаждают на воздухе. В результате закаленная деталь вновь становится мягкой, поддающейся механической обработке.
    Закалка придает стальной детали большую твердость и износоустойчивость. Для этого деталь нагревают до определенной температуры, выдерживают некоторое время, чтобы весь объем материала

    прогрелся, а затем быстро охлаждают в масле (конструкционные и инструментальные стали) или воде (углеродистые стали).

    Обычно детали из конструкционных сталей нагревают до 880-900 С (цвет каления светло-красный), из инструментальных – до 750-760 С (цвет темно-вишнево-красный), а из нержавеющей стали – до 1050-1100С (цвет темно-желтый). Нагревают детали вначале медленно (примерно до 500 С), а затем быстро. Это необходимо для того, чтобы в детали не возникли внутренние напряжения, что может привести к появлению трещин и деформации материала.
    В ремонтной практике применяют в основном охлаждение в одной среде (масле или воде), оставляя в ней деталь до полного остывания. Однако этот способ охлаждения непригоден для деталей сложной формы, в которых при таком охлаждении возникают большие внутренние напряжения. .
    Смягчает действие закалки, уменьшает или снимает остаточные напряжения, повышает вязкость, уменьшает твердость и хрупкость стали. Отпуск производится путем нагрева деталей, закаленных на мартенсит до температуры ниже критической. При этом в зависимости от температуры нагрева могут быть получены состояния мартенсита, троостита или сорбита отпуска. Эти состояния несколько отличаются от соответственных состояний закалки по структуре и свойствам: при закалке цементит (в троостите и сорбите) получается в форме удлиненных пластинок, как в пластинчатом перлите. А при отпуске он получается зернистым, или точечным, как в зернистом перлите. Отпуск является окончательной операцией термической обработки.


    1. Температурные режимы термообработки.

    Температурный режим термообработки включает в себя следующие составляющие: скорость нагрева, температуру нагрева, продолжительность выдержки, скорость охлаждения.

    Скорость нагрева выбирается в зависимости от теплопроводности стали (химического состава) и формы детали. Если теплопроводность стали высокая, то и скорость нагрева может быть больше. При этом следует иметь в виду, что у большинства легированных сталей теплопроводность ниже, чем у углеродистых, и быстрый нагрев может привести в них к возникновению напряжений и трещин. Заготовки или детали простой формы по той же причине можно греть быстрее, чем сложной.

    Температура нагрева зависит от состава стали и вида термообработки. Для углеродистых сталей она может быть определенна по диаграмме Fe3C, для легированных приводится в справочниках. Отметим, что для каждой стали при определенном виде термообработки эта температура величина постоянная.

    Продолжительность выдержки зависит главным образом от размеров деталей и условий нагрева. При нагреве деталей в газовых или электрических печах выдержка обычно назначается из расчета 1,5-2 мин. на 1мм максимальной толщины детали (при условии что детали в печи не соприкасаются друг с другом). При нагреве в жидких средах (например, в соляных ваннах), где условия теплообмена очень высоки, продолжительность выдержки берется

    10-15 сек. на 1мм толщины.

    Скорость охлаждения обычно задают охлаждающей средой (охлаждение в печи, на воздухе, в масле, в воде, в специальных средах).

    Режим термической обработки удобно задавать графиком в координатах температура-время (см.рис.1.).

    VІ. Диаграмма изотермического превращения

    аустенита при охлаждении.

    Диаграммы изотермического распада аустенита описываю кинетику процесса в координатах температура-время, т.е. зависимость скорости процесса от температуры переохлаждения.

    Рассмотрим такую диаграмму для простейшей эвтектоидной стали (см.рис.2).

    Если аустенит переохладить ниже температуры А1, то процесс распада аустенита на феррит и цементит начнется не мгновенно, а через определенное время. Это время зависит от температуры и называется инкубационным периодом. В зависимости от температуры инкубационный период изменяется по кривой с максимумом. Этому есть следующее объяснение. Чем при более низкой температуре протекает распад аустенита, тем энергетически он более выгоден, и, следовательно, скорость процесса должна увеличиться. Однако, с понижением температуры уменьшается скорость диффузии, что замедляет процесс распада. Наличием этих двух противоположно влияющих на скорость распада аустенита факторов (энергетического и диффузионного) и объясняется характер изменения инкубационного периода от температуры. Чем при более низкой температуре протекает распад аустенита, тем энергетически он более выгоден, и, следовательно, скорость процесса должна увеличиться. Однако, с понижением температуры уменьшается скорость диффузии, что замедляет процесс распада. Наличием этих двух противоположно влияющих на скорость распада аустенита факторов (энергетического и диффузионного) и объясняется характер изменения инкубационного периода от температуры.

    На диаграмме применяют лагорифмическую шкалу времени, чтобы можно было показать и быстро протекающие процессы и медленно протекающие (от секунд до суток).

    Левый максимум на диаграмме показывает время до начала распада аустенита при разных температурах, правый- время до конца распада.

    Горизонтальная линия Мн – начало мартенситного превращения.

    На диаграмму с некоторыми допущениями могут быть нанесены скорости охлаждения.

    Выше температуры максимальной устойчивости аустенита (относительно малые скорости охлаждения) получаются структуры перлит, сорбит и тростит. Образование их происходит в мягком пластичном аустените. Поэтому напряжения при образовании новых фаз (феррита и цементита) очень малы и перлитные участки получаются округленной формы, но цементит в них пластичный.

    Ниже температуры минимальной устойчивости распад аустенита протекает в упругой среде, и выделение феррита и цементита сопровождается возникновением значительных напряжений. В таких условиях новой фазе легче расти игольчатой или пластинчатой форм очень малых размеров из-за малой скорости диффузии.

    Структура эта называется бейнитом или промежуточной структурой и в рассматриваемой стали может получится только при изотермической выдержке. Различают верхний и нижний бейнит. Верхний бейнит образуется при температурах чуть ниже перегиба кривых и имеет твердость около 450НВ,

    нижний образуется чуть выше начала образования мартенсита (Мн) и имеет твердость около 550НВ. Если скорость охлаждения достаточно велика и проходит левее максимума, то образуется структура закалки (М+Аост.).

    Скорость охлаждения касательная к максимуму называется верхней критической скоростью закалки(Yвкз).

    Верхняя критическая скорость закалки – такая минимальная скорость охлаждения, при которой полностью подавляется диффузия, и не выделяются феррит и цементит.

    Если скорость охлаждения проходит между максимами распада, то получается структура состоящая из мартенсита и тростита. Такая структура после закалки нежелательна (из-за понижения твердости) и получается, обычно, при недостаточно быстром переносе стали из печи в закалочный бак.

    Диаграммы распада аустенита для сталей различного состава приводятся

    в справочниках. По ним можно определить тип получаемой структуры при различных скоростях охлаждения, критическую скорость закалки, что чрезвычайно важно при назначении режима термической обработки.

    В заключение отметим, что в легированных сталях скорость распада аустенита замедляется за счет уменьшения скорости диффузии, кривые распада сдвигаются вправо, что позволяет получить мартенсит при меньших скоростях охлаждения.

     
    VII. Вывод.
    В данной работе я исследовал сталь марки 30ХГСА принадлежащей к классу легированной стали, или, если точнее, среднелегированной конструкционной стали. Что такое легированная сталь? Это такой тип стали, в состав которой введены легирующие элементы. Это делается для улучшения технических характеристик обычной стали, что и в дальнейшем и определяет направление её использования.

    30ХГСА обладает высокой прочностью, отличными показателями касательно ударной вязкости, выносливости. Также 30ХГСА отличается хорошей свариваемостью. При всех своих замечательных свойствах сталь 30ХГСА стоит сравнительно недорого, так как не содержит дефицитных легирующих элементов.
    VIII . Список литературы.

    1) «Материаловедение» Б.Н. Арзамасов, И.И Сидорин и др.
    2) « Марочник сталей и сплавов» А.С. Зубченко
    3) www.1metal.com, steels.h2.ru, www.svarkainfo.ru, www.ling.su, kombat.com.ua, techno.x51.ru, tmetall.narod.ru.
    Министерство сельского хозяйства.

    ФГОУ ВПО Тюменская сельскохозяйственная академия

    Механико-технологический институт

    Расчётно-графическая работа №1

    Выполнил:
    Проверил:

    Тюмень 2008 г.

    План.
    I Исходные данные.

    II Характеристика стали

    а) температура критических точек

    б) назначение стали

    в) химический состав

    г) механические свойства в состоянии поставки

    д) механические свойства после термообработки

    е) вид стали по классификации

    ж) технологические свойства

    з) прокаливаемость

    III Термическая обработка материала до механической обработки.
    IV Термическая обработка готовой стали .

    V Температурный режим термообработки.

    VI Диаграмма изотермического процесса.

    VII Вывод по работе.

    VIII Список литературы.


    Скачать файл (657 kb.)


    Замена стали 30хгса – В помощь хозяину

    Арматура — швеллер — балка

    Компания «УралТрубоСталь» предлагает своим клиентам металлопрокат: арматура, швеллер, балка, а также нержавеющий трубный и нержавеющий металлопрокат лист российского и китайского производства в Екатеринбурге. В нашей компании вы можете купить следующие виды металлопроката:

    Кроме этого, компания «УралТрубоСталь» оказывает следующие виды услуг:

    • резка лист металлопроката по размерам заказчика
    • нарезка фасок на трубах
    • резка лист на станках с ЧПУ
    • отгрузка сборных машин, вагонов и контейнеров

    Арматура, швеллер цена

    Работая на рынке с 1997 года, компания «УралТрубоСталь» ежемесячно отгружает крупные партии порядка 1000 тонн. Высококачественный металлопрокат (лист, арматура, швеллер) с широкой географией поставок — от Калининграда до Сахалина. В результате, сотни объектов по всей России обеспечиваются высококачественным металлопрокатом для самых различных нужд. Купить металлопрокат (арматура, швеллер, лист) в городе Екатеринбург могут как крупные компании, так и частные лица. Весь металлопрокат, реализуемый со складов нашей организации, сертифицирован заводами-производителями и соответствует ГОСТ и ТУ.

    Работая с компанией «УралТрубоСталь» вы получаете:

    • высококачественную продукцию
    • профессиональный подбор продукции в соответствии с необходимыми требованиями
    • сервис от квалифицированного персонала компании
    • выгодные условия оплаты
    • предоставление скидок и товарных кредитов постоянным клиентам
    • возможность выполнения индивидуальных заказов
    • возможность выбора из высоколиквидных складских запасов компании
    • отгрузку в минимальные сроки на условиях самовывоза, а также автомобильным, железнодорожным и речным транспортом до вашего склада

    Металлопрокат (швеллер, арматура, лист)

    Продажа и отгрузка металла со складов компании «УралТрубоСталь» производится в количестве от одной штуки. Заказная продукция, например резка лист, с заводов отгружается согласно нормативам минимальных партий заводов-производителей. Более подробную информацию о размерах минимальных партий, скидках и необходимых сроках поставки металлопроката в Екатеринбург можно оперативно получить у наших менеджеров.

    Компания зарекомендовала себя как исключительно надежный партнер в сфере поставок металлопроката (балка). В работе со своими клиентами мы используем исключительно индивидуальный подход и предоставляем по-настоящему конкурентоспособные цены. Оперативная работа с заводами-производителями металла, необходимый сервис непосредственно на отгрузочных площадках, экспедирование грузов, гибкая система скидок — далеко не полный перечень конкурентных преимуществ компании «УралТрубоСталь». Полноценная реализация всех этих принципов в сочетании с ответственным отношением к взятым на себя обязательствам являются залогом успешного сотрудничества с нашими клиентами.

    Чтобы заказать необходимый вам металлопрокат (арматура, балка, швеллер, резка лист), достаточно позвонить по нашим телефонам в Екатеринбурге или отправить письмо по электронной почте [email protected] Возможен как наличный, так и безналичный расчет. К оплате также принимаются пластиковые карты всех стандартов.

    Предлагаем посетить страницы каталога металлопроката и труб: стальная труба, лист стальной, просечно-вытяжной лист.

    Сталь 30ХГСА — конструкционная легированная

    Аналоги, Заменители

    Стали заменители 40ХФА, 35ХМ, 40ХН, 25ХГСА, 35ХГСА.

    Расшифровка стали 30ХГСА

    Цифра 30 указывает среднее содержание углерода в сотых долях %, т.е. содержание углерода в стали около 0,3%.
    Буква Х — указывает на присутствие в стали хрома, отсутствие после буквы цифры означает, что содержание хрома не превышает 1,5%.
    Буква Г — указывает на присутствие в стали марганца, отсутствие после буквы цифры означает, что содержание марганца не превышает 1,5%.
    Буква С — указывает на присутствие в стали кремния, отсутствие после буквы цифры означает, что содержание кремния не превышает 1,5%.
    Буква А в конце маркировки стали означает, что сталь является высококачественной.

    Применение 30ХГСА

    Сталь 30ХГСА применяется для изготовления валов, осей, зубчатых колес, фланцев, корпусов обшивки, лопаток компрессорных машин, работающих при температуре до 200 °С, рычагов, толкателей, ответственных сварных конструкций, детали работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, детали работающие при низких температурах.

    Свариваемость

    Сталь 30ХГСА является ограничено свариваемой. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, АрДС, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. КТС (Контактно Точечная Сварка) без ограничений

    Характеристики

    Удельное электросопротивление ρ, при при 20 °С — 210 нОм*м

    Плотность ρ кг/см 3 при температуре испытаний, °С
    Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К) при температуре испытаний, °С
    Удельная теплоемкость
    c, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С
    Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
    Коэффициент линейного расширения
    α*10 6 , К -1 , при температуре испытаний, °С
    Модуль нормальной упругости Е, ГПа, при температуре испытаний, °С
    Модуль упругости при сдвиге на кручением G, ГПа, при температуре испытаний °С

    Температура критических точек

    Химический состав, % (ГОСТ 4345-2016)

    По ГОСТ 4345-2016 массовая доля азота (N) не должна превышать:
    в мартеновской стали — 0,005 %;
    в кислородно-конвертерной стали:
    — без внепечной обработки:
    0,006 % — для тонколистовой металлопродукции и ленты;
    0,008 % — для остальных видов металлопродукции;
    — с внепечной обработкой:
    0,010 % — для тонколистовой металлопродукции и ленты;
    0,012 % — для остальных видов металлопродукции;
    в стали, выплавленной в электропечах, — 0,012 %.
    Массовая доля азота в стали не нормируется и не контролируется в случаях:
    — если в стали массовая доля общего алюминия составляет не менее 0,020 % или кислотораство­римого алюминия — не менее 0,015 %, или
    -вводятся, по отдельности или в любом сочетании, азотосвязывающие элементы (титан — не более 0,040 %, ванадий — не более 0,05 %, ниобий — не более 0,05 %), при этом суммарная массовая доля алюминия, титана, ванадия и ниобия должна быть от 0,02 % до 0,15 %. Массовая доля перечис­ленных элементов должна быть указана в документе о качестве.

    Допускается массовая доля остаточных элементов, не более: вольфрама — 0,20 %, молибдена — 0,11 %, ванадия — 0,05 % и остаточного или преднамеренно введенного титана (за исключением стали марок, перечисленных в примечании 1 настоящей таблицы) — не более 0,03 %.

    По ГОСТ 4345-2016 массовая доля фосфора, серы и остаточных элементов (меди, никеля и хрома) по анализу ковшовой пробы и в готовой металлопродукции должна соответствовать требованиям таблицы 2.

    Механические свойства

    Механические свойства в зависимости от сечения

    Примечание. Закалка с 880 °С в масле; отпуск при 600 °С, охл. в воде.

    Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

    Механические свойства при повышенных температурах

    Предел выносливости

    Ударная вязкость КСМ

    Технологические свойства

    Температура ковки, °С: начала 1240, конца 800. Сечения до 50 мм охлаждаются на воздухе, сечения 51—100 мм — в ящиках.

    Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 0,75 и Kv б.ст = 0,85 в горячекатаном состоянии при НВ 207-217 иов =710 МПа.
    Флокеночувствительность — чувствительна.

    Склонность к отпускной хрупкости — склонна.

    Термообработка стали 30хгса

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

    Термообработка стали 45

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

    Термообработка стали 45

    Термообработка стали 45 — конструкционная углеродистая. После предварительнойтермообработки стали 45 — нормализации, довольно легко проходит механическую обработку. Точение, фрезеровку и т. д. Получают детали, например,типа вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки.
    После окончательной термообработки стали 45 (закалка), детали приобретают высокую прочность и износостойкость. Часто шлифуются. Высокое содержание углерода (0,45%) обеспечивает хорошую закаливаемость и соответственно высокую твёрдость поверхности и прочность изделия. Сталь 45 калят «на воду». То есть после калки деталь охлаждают в воде. После олаждения деталь подвегается низкотепмературному отпуску при температуре 200-300 градусов Цельсия. При такой термообработки стали 45 получают твердость порядка 50 HRC.

    Термообрабтка стали 45 и применение изделий: Кулачки станочных патронов, согласно указаниям ГОСТ, изготовляют из сталей 45 и 40Х. Твёрдость Rc = 45 -50. В кулачках четырёхкулачных патронов твёрдость резьбы должна быть в пределах Rс = 35-42. Отпуск кулачков из стали 45 производится при температуре 220-280°, из стали 40Х при 380-450° в течение 30-40 мин.

    Расшифровка марки стали 45: марка 45 означает, что в стали содержится 0,45% углерода,C 0,42 — 0,5; Si 0,17 — 0,37;Mn 0,5 — 0,8; Ni до 0,25; S до 0,04; P до 0,035; Cr до 0,25; Cu до 0,25; As до 0,08.

    Термообработка стали 40Х

    Термообработка стали 40Х — легированная конструкционная сталь предназначена для деталей повышенной прочности такие как оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки и прочих деталей повышенной прочности. Сталь 40Х также часто используется для производства поковок, штампованных заготовок и деталей трубопроводной арматуры. Однако последние перечисленные детали нуждаются в дополнительной термической обработке, заключающейся в закалке через воду в масле или просто в масле с последующим отпуском в масле или на воздухе.

    Расшифровка марки стали 40Х. Цифра 40 указывает на то, что углерод в стали содержится в объеме 0,4 %. Хрома содержится менее 1,5 %. Помимо обычных примесей в своем составе имеет в определенных количествах специально вводимые элементы, которые призваны обеспечить специально заданные свойства. В качестве легирующего элемента в данном случае используется хром, о чем говорит соответствующая маркировка.

    Термообработка стали 20

    Термообработка стали 20 — сталь конструкционная углеродистая качественная. Широкое применение в котлостроении, для труб и нагревательных трубопроводов различного назначения, кроме того промышленность выпускает пруток, лист. Температура начала ковки стали 20 составляет 1280° С, окончания — 750° С, охлаждение поковки — воздушное. Сталь 20 нефлокеночувствительна и не склонна к отпускной способности.
    После цементации и цианирования из стали 20 можно изготавливать детали, от которых требуется высокая твёрдость поверхности и допускается невысокая прочность сердцевины: кулачковые валики, крепёжные детали, шпиндели, звёздочки, шпильки, вилки тяг и валики переключения передач, толкатели клапанов, валики масляных насосов. Сталь 20 применяют для производства малонагруженных деталей ( пальцы, оси, копиры, упоры, шестерни ), цементуемых деталей для длительной и весьма длительной службы (эксплуатация при температуре не выше 350° С), тонких деталей, работающих на истирание и другие детали автотракторного и сельскохозяйственного машиностроения.

    Термообработка стали 30хгса

    Термообработка стали 30хгса — относится к среднелегированной конструкционной стали. Сталь 30хгса проходит улучшение – закалку с последующим высоким отпуском при 550-600 °С, поэтому применяется при создании улучшаемых деталей (кроме авиационных деталей это могут быть различные корпуса обшивки, оси и валы, лопатки компрессорных машин, которые эксплуатируются при 400°С, и многое другое), рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие при низких температурах.
    Сталь 30хгса обладает хорошей выносливостью, отличными показателями ударной вязкости, высокой прочностью. Она также отличается замечательной свариваемостью.

    Сварка стали 30хгса тоже имеет свои особенности. Она осуществляется с предварительным подогревом материала до 250-300 °С с последующим медленным охлаждением. Данная процедура очень важна, поскольку могут появиться трещины из-за чувствительности стали к резким перепадам температуры после сварки. Поэтому по завершении сварных работ горелка должна отводиться медленно, при этом осуществляя подогрев материала на расстоянии 20-40 мм от места сварки. Также, не более, чем спустя 8 часов по завершении сварки сварные узлы стали 30ХГСА нуждаются в закалке с нагревом до 880 °С с последующим высоким отпуском. Далее изделие охлаждается в масле при 20-50 °С. Отпуск осуществляется нагревом до 400 — 600 °С и охлаждением в горячей воде. Сварку же необходимо выполнять максимально быстро, дабы избежать выгорания легирующих элементов.
    После прохождения термомеханической низкотемпературной обработки сталь 30хгса приобретает предел прочности до 2800 МПа, ударная вязкость повышается в два раза (в отличии от обычной термообработки стали 30хгса), пластичность увеличивается.

    Термическая обработка (термообработка) стали, сплавов, металлов.

    Вы здесь

    Каталог

    Термическая обработка (термообработка) — это технологический процесс изменения структуры сталей, сплавов и цветных металлов посредством широкого диапазона температур: поэтапных нагреваний и охлаждении с определенной скоростью. Такая обработка очень сильно изменяет свойства сталей, сплавов, металлов в сторону улучшения показателей, но при этом не изменяя их химический состав. Можно сказать, что основная цель термической обработки – это улучшение свойств и характеристик изделий из него.

    Виды (стадии) термической обработки стали

    Отжиг — термическая обработка (термообработка) металла, представляющая собой процесс нагревания до заданной температуры, а затем процесс медленного охлаждения. Отжиг бывает разных видов в зависимости от уровня температур и скорости процесса.

    Нормализация — термообработка, принципиально похожая на отжиг. Основное отличие в том, что процесс отжига предполагает печь, а при нормализации охлаждение стали проходит на воздухе.

    Закалка — этап термообработки, основанный на нагревании сырья до такого уровня температуры, который является выше критического (перекристаллизация стали). После выдержки в такой температуре в заданном интервале времени происходит охлаждение, быстрое, с заданной скоростью. Закаленной стали (сплавам) свойственна неравновесная структура и поэтому применяется такой вид термообработки как отпуск.

    Отпуск — стадия термообработки, необходимая для снятия в стали и сплавах остаточного напряжения или максимального его снижения. Снижает хрупкость и твёрдость металла, увеличивает вязкость. Проводится после стадии закалки.

    Старение — иначе еще называется дисперсионное твердение. После стадии отжига металл опять нагревают, но до более низкого уровня температур и с медленной скоростью остужают. Цель такой термообработки в получении особенных частиц упрочняющей фазы.

    От степени необходимой глубины обработки различают термообработку поверхностную, которая затрагивает лишь поверхность изделий, и объемную, когда термическому воздействию подвергается весь объем сырья.

    В отраслевой промышленности, в частности – в машиностроении, термическую обработку чаще всего проходит сталь следующих марок:

    — сталь 45 (замещаемость 40Х, 50, 50Г2)

    — сталь 40Х (замещаемость 38ХА, 40ХР, 45Х, 40ХС, 40ХФ, 40ХН)

    — сталь 20 (замещаемость 15, 25)

    — сталь 30ХГСА (замещаемость 40ХФА, 35ХМ, 40ХН, 25ХГСА, 35ХГСА)

    Термообработка стали 45

    Конструкционная углеродистая. Этап предварительной термической обработки называется нормализация, проходит на воздухе, а не в печи. довольно легко проходит механическую обработку. Точение, фрезеровку и т. д. Получают детали, например, типа вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки.

    После закалки, которая является конечной стадией термообработки, детали достигают высокого уровня прочности и отличных показателей износостойкости. Подвергаются шлифовке. Высокое содержание углерода (0,45%) обеспечивает хорошую закаливаемость и, соответственно, высокую твёрдость поверхности и прочность изделия. Сталь 45 калят «на воду», когда после калки деталь охлаждают в воде. После охлаждения деталь подвергается низкотемпературному отпуску при температуре 200-300 градусов по Цельсия. При такой термообработке стали 45 достигает твердость порядка 50 HRC.

    Изделия: Кулачки станочных патронов, согласно указаниям ГОСТ, изготовляют из сталей 45 и 40Х. Твёрдость Rc = 45 -50. В кулачках четырёх-кулачных патронов твёрдость резьбы должна быть в пределах Rс = 35-42. Отпуск кулачков из стали 45 производится при температуре 220-280°, из стали 40Х при 380-450° в течение 30-40 мин.

    Расшифровка марки стали 45: марка 45 означает, что в стали содержится 0,45% углерода,C 0,42 — 0,5; Si 0,17 — 0,37;Mn 0,5 — 0,8; Ni до 0,25; S до 0,04; P до 0,035; Cr до 0,25; Cu до 0,25; As до 0,08.

    Термообработка стали 40Х

    Легированная конструкционная сталь. Для деталей повышенной прочности такие как оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, зубчатые венцы, болты, полуоси, втулки и прочих деталей повышенной прочности. Сталь 40Х также часто используется для производства поковок, штампованных заготовок и деталей трубопроводной арматуры. Однако последние перечисленные детали нуждаются в дополнительной термической обработке, заключающейся в закалке через воду в масле или просто в масле с последующим отпуском в масле или на воздухе.

    Расшифровка марки стали 40Х. Цифра 40 указывает на то, что углерод в стали содержится в объеме 0,4 %. Хрома содержится менее 1,5 %. Помимо обычных примесей в своем составе имеет в определенных количествах специально вводимые элементы, которые призваны обеспечить специально заданные свойства. В качестве легирующего элемента в данном случае используется хром, о чем говорит соответствующая маркировка.

    Термообработка стали 20

    Термообработка стали 20 — сталь конструкционная углеродистая качественная. Широкое применение в котлостроении, для труб и нагревательных трубопроводов различного назначения, кроме того промышленность выпускает пруток, лист. В качестве заменителя стали 20 применяют стали 15 и 25.

    По требованиям к механическим свойствам выделяют пять категорий.

    — I категория: сталь всех видов обработки без испытания на ударную вязкость и растяжение.

    — II категория: образцы из нормализованной стали всех видов обработки размером 25 мм проходят испытания на ударную вязкость и растяжение.

    — III категория: испытания на растяжение проводят на образцах из нормализованной стали, размером 26-100 мм.

    — IV категория: образцы для испытаний на растяжение и ударную вязкость изготавливают из термически обработанных заготовок размером не более 100 мм. Требования третьей и четвертой категории предъявляют к калиброванной, горячекатаной и кованной качественной стали.

    — V категория. Испытания механических свойств на растяжение проводят на образцах из калиброванных термически обработанных (высокоотпущенных или отожженных) или нагартованных сталей.

    Химический состав стали 20: углерод (C) — 0.17-0.24 %, кремний (Si) — 0,17-0,37%, марганец (Mn) — 0,35-0,65 %;содержание меди (Cu) и никеля (Ni) допускается не более 0,25%, мышьяка (As) — не более 0,08%, серы (S) — не более 0,4%, фосфора (Р) — 0,035%.
    Структура стали 20 представляет собой смесь перлита и феррита. Термическая обработка стали 20 позволяет получать структуру реечного (пакетного) мартенсита. При таких структурных преобразованиях прочность возрастает, и пластичность уменьшается. После термического упрочнения прокат из стали 20 можно использовать для изготовления метизной продукции (класс прочности 8.8).

    Технологические свойства стали 20: Температура начала ковки стали 20 составляет 1280° С, окончания — 750° С, охлаждение поковки — воздушное. Сталь 20 нефлокеночувствительна и не склонна к отпускной способности. Свариваемость стали 20 не ограничена, исключая детали, подвергавшиеся химико-термической обработке. Рекомендованы способы сварки АДС, КТС, РДС, под газовой защитой и флюсом.

    Сталь 20 применяют для производства малонагруженных деталей ( пальцы, оси, копиры, упоры, шестерни) , цементуемых деталей для длительной и весьма длительной службы (эксплуатация при температуре не выше 350° С) , тонких деталей, работающих на истирание. Сталь 20 без термической обработки или после нормализации используется для производства крюков кранов, вкладышей подшипников и прочих деталей для эксплуатации под давлением в температурном диапазоне от -40 до 450°С . Сталь 20 после химико-термической обработки идет на производство деталей, которым требуется высокая поверхностная прочность ( червяки, червячные пары, шестерни) . Широко применяют сталь 20 для производства трубопроводной арматуры, труб, предназначенных для паропроводов с критическими и сверхкритическими параметрами пара, бесшовных труб высокого давления, сварных профилей прямоугольного и квадратного сечения и т. д.

    Термообработка стали 30ХГСА

    Относится к среднелегированной конструкционной стали. Сталь 30ХГСА проходит улучшение – закалку с последующим высоким отпуском при 550-600 °С, поэтому применяется при создании улучшаемых деталей (кроме авиационных деталей это могут быть различные корпуса обшивки, оси и валы, лопатки компрессорных машин, которые эксплуатируются при 400°С, и многое другое), рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие при низких температурах.

    Сталь 30ХГСА обладает хорошей выносливостью, отличными показателями ударной вязкости, высокой прочностью. Она также отличается замечательной свариваемостью.

    Сварка стали 30ХГСАтоже имеет свои особенности. Она осуществляется с предварительным подогревом материала до 250-300 °С с последующим медленным охлаждением. Данная процедура очень важна, поскольку могут появиться трещины из-за чувствительности стали к резким перепадам температуры после сварки. Поэтому по завершении сварных работ горелка должна отводиться медленно, при этом осуществляя подогрев материала на расстоянии 20-40 мм от места сварки. Также, не более, чем спустя 8 часов по завершении сварки сварные узлы стали 30ХГСА нуждаются в закалке с нагревом до 880 °С с последующим высоким отпуском. Далее изделие охлаждается в масле при 20-50 °С. Отпуск осуществляется нагревом до 400 — 600 °С и охлаждением в горячей воде. Сварку же необходимо выполнять максимально быстро, дабы избежать выгорания легирующих элементов.

    После прохождения термомеханической низкотемпературной обработки сталь 30ХГСА приобретает предел прочности до 2800 МПа, ударная вязкость повышается в два раза (в отличии от обычной термообработки стали 30хгса), пластичность увеличивается.

    Термообработка стали 65Г

    Сталь конструкционная рессорно-пружинная. Используют в промышленности пружины, рессоры, упорные шайбы, тормозные ленты, фрикционные диски, шестерни, фланцы, корпусы подшипников, зажимные и подающие цанги и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости, и детали, работающие без ударных нагрузок. (заменители: 70, У8А, 70Г, 60С2А, 9ХС, 50ХФА, 60С2, 55С2).

    Термообработка стали 40

    Сталь конструкционная углеродистая качественная. Использование в промышленности: трубы, поковки, крепежные детали, валы, диски, роторы, фланцы, зубчатые колеса, втулки для длительной и весьма длительной службы при температурах до 425 град.

    Термообработка стали 40ХН

    Сталь конструкционная легированная Используется в отраслевой в промышленности: оси, валы, шатуны, зубчатые колеса, валы экскаваторов, муфты, валы-шестерни, шпиндели, болты, рычаги, штоки, цилиндры и другие ответственные нагруженные детали, подвергающиеся вибрационным и динамическим нагрузкам, с предъявляемыми требованиями повышенной прочности и вязкости. Валки рельсобалочных и крупносортных станов для горячей прокатки металла.

    Термообработка сталь 35

    Сталь конструкционная углеродистая качественная. Используется в отраслевой промышленности. Это детали невысокой прочности, подвергающиеся невысокому уровню напряжения: оси, цилиндры, коленчатые валы, шатуны, шпиндели, звездочки, тяги, ободы, траверсы, валы, бандажи, диски и другие детали.

    Термообработка стали 20Х13

    Сталь коррозионно-стойкая жаропрочная. Используется в энергетическом машиностроении и печестроении; турбинные лопатки, болты, гайки, арматура крекинг-установок с длительным сроком службы при температурах до 500 град; сталь мартенситного класса Сталь марки 20Х13 и другие стали мартенситного класса: жаропрочные хромистые стали мартенситного класса применяют в различных энергетических установках, они работают при температуре до 600° С. Из них изготовляют роторы, диски и лопатки турбин, в последнее время их используют для кольцевых деталей больших толщин. Существует большое количество марок сталей данного класса. Общим для всех является пониженное содержание хрома, наличие молибдена, ванадия и вольфрама. Они эффективно упрочняются обычными методами термообработки, которая основана на у — a-превращении и предусматривает получение в структуре мартенсита с последующим улучшением в зависимости от требований технических условий. (заменители: 12Х13, 14Х17Н2)

    голоса

    Рейтинг статьи

    Завод термической обработки металлов в СПБ

    Завод термической обработки металлов

    На предприятии ООО «ФЕНИКС» расположены цеха по термической обработке металлов. Мы осуществляем:

    • термообработку металлов и сплавов (в том числе и крупногабаритных изделий из стали), 
    • поверхностную,
    • объёмную,
    • вакуумную
    • и химическую обработку.

    Основная суть термической обработки – это нагревание и охлаждение металла, при этом происходят видоизменения его свойств и структуры в необходимом направлении.

    Оказываем услуги по термообработке металлов и сплавов:
    • сталь 3
    • сталь 20
    • сталь 35
    • сталь 45
    • сталь 40х
    • сталь 40х13
    • сталь 65г
    • сталь 09гс
    • сталь 09г2с
    • сталь х12мф
    • сталь шх15
    • сталь р6м5
    • сталь 4х5мфс
    • сталь 5хнм
    • сталь 6хв2с
    • сталь 12хн3а
    • сталь 12х18н10т
    • сталь 14х17н2
    • сталь 18хгт
    • сталь 20х13
    • сталь 30хгса
    • сталь 30х13
    • сталь 38хмюа
    • сталь 40хн2ма
    • сталь 60с2а
    • сталь 95х18
    • алюминий д16
    • алюминий д16т
    • бронза брб2
    • бронза бражн10 4 4
    • латунь лс59 1
    • чугун
    • нержавейка и др.

    Также мы предоставляем услуги по термообработке после сварки (сварные швы, стыки и соединения), термической обработке труб, зубчатых колёс, быстрорезов и полиамидных пленок.

    Наши опытные мастера проводят термообработку металла по следующим направлениям:

    Отжиг Нормализация Закалка Отпуск

    • Отжиг — это процесс нагревания и медленного охлаждения стали, цель которого –достигнуть измельчения зерна и растворения включений. Повторное охлаждение уже осуществляется медленно, препятствуя появлению неравных структур вроде мартенсита в процессе обработки металла в Санкт-Петербурге.

    • Нормализация – следующий вид термообработки, при котором металл остывает не в печи, как это происходит при отжиге, а на воздушном пространстве в производственном цехе. Прочность и твердость металла после стандартизации выше, чем после отжига.

    • Закалка, которая является последним видом термообработки деталей, проделывается с высоким темпом охлаждения, для того чтобы получить неравновесную структуру вроде мартенсита. Критический темп остывания, необходимый для закалки, зависит от сырья.

    • Отпуск изделия необходим, для того чтобы снять внутреннее напряжение, которое внесли при закаливании. Изделие в данном случае становится наиболее пластичным при некотором снижении прочности.

    Закажите у нас профессионально производимую термообработку в Санкт-Петербурге и области – операцию, которая надежно защитит детали от вредного воздействия окружающей среды и убережет вас от дополнительных затрат на замену изношенного оборудования.

    ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ КОМБИНИРОВАННОЙ ТЕРМОДЕФОРМАЦИОННОЙ ОБРАБОТКОЙ

     

    1. Кривцун И.В. (2009). Гибридные лазерно-плазменные процессы сварки и обработки материалов. Николаев: Гельветика.

    2.   Лесик Д.А., Мартинес С., Джемелинский В.В., Ламикиз А., Мордюк Б.Н., Прокопенко Г.И. (2015). Микрорельеф поверхности и твердость инструментальной стали AISI D2, упрочненной лазером и ультразвуком.Нидерланды: Издательство Elsevier Science Publishing Company. (Том 278), (стр. 108-120).

    3. Головко Л.Ф. (2009). Лазерные технологии та компьютерное моделирование. Л.Ф. Головко, С.О. Лукьяненко (ред.). Киев: Вистка [на укр.].

    4. Хлынин П.П. (2003). Совершенствование конструктивно режимных параметров дробилки молоткового типа. Расширенный автореферат кандидатской диссертации.Оренбург [на русском языке].

    5. Лесик Д.А., Мартинес С., Джемелинский В.В., Данилейко О.О., Мордюк Б.Н. (2018). Комбинированный лазерно-ультразвуковой процесс поверхностного упрочнения для улучшения свойств металлических изделий. Достижения в области проектирования, моделирования и производства: Материалы Международной конференции по проектированию, моделированию, производству: биржа инноваций, DSMIE-2018 . (стр. 97‑107). Сумы: Спрингер, Чам.

    6. Морисада Дж., Фудзи Х., Мизуно Т., Абэ Г., Нагаока Т., Фукусуми М. (2009). Наноструктурированная инструментальная сталь, изготовленная путем сочетания лазерной плавки и обработки трением с перемешиванием. Материаловедение и инженерия : A . (Том 505), (стр. 157–162).

    7. Лесик Д.А., Джемелинский В.В., Мартинес С., Ламикиз А., Данилейко О.О., Хижевский В.В. (2017). Влияние упрочнения лазерным преобразованием на характеристики зоны упрочнения и поверхностную твердость инструментальной стали AISI D2/ Механика и перспективные технологии , 1 (79), 26‑33.

    8. Барчуков Д.А. (2013). Обоснование выбора материала корпуса и режущей части инструмента при его изготовлении с помощью наплавки и поверхностного пластического деформирования. Механика и физика процессов на поверхности и в контакте твердых тел, деталей технологического и энергетического оборудования – Механика и физика процессов на поверхности и в контакте твердых тел, деталей технологического и энергетического оборудования. В.В. Измайлова (ред.). Тверь: ТВНТУ, 6, 134 139.

    9. Третьяк А.А. (2016). Технология упрочнения буровых коронок. Горный информационно-аналитический бюллетень – Горный информационно-аналитический бюллетень, 16, 121 130.

    10. Костромин С.В., Шатыков Ю.Р. (2013). Влияние скорости лазерной закалки на структуру и свойства стали 30ХГСА.SWorld. Получено с: https://www.sworld.com.ua/index.php/ru/technical-sciences-313/metals-and-energy-313/19464-313-0715 [на украинском языке].

    11. Данилейко О.О., Джемелинский В.В., Лесик Д.А. (2018). Повышение качества поверхностного слоя стали 30ХГСА при комбинированной лазерно-деформационной обработке. VII Международная научно-техническая конференция «Прогрессивные технологии в машиностроении» – VII Международная научно-техническая конференция «Прогрессивные технологии в машиностроении», (стр.41-44). Львов: ЛПНУ [на укр.].

    12. Джемелинский В.В., Лесик Д.А., Гончарук О.О., Данилейко О.О. (2018). Поверхностное упрочнение и отделка металлических изделий гибридной лазерно-ультразвуковой обработкой. Восточно-Европейский журнал корпоративных технологий , 12 (91), (Том 1), 35–42.

    13. Джемелинский В.В., Лесик Д.А. (2013). Определение оптимальных параметров лазерно-ультразвукового производства. Вестник Национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт». сер. Машиностроение Вестник Национального технического университета Украины “Киевский политехнический институт”. Ср. Машиностроение , 2 (68), 15-18 [укр.].

    14. Лесик Д.А., Джемелинский В.В., Мордюк Б.М., Прокопенко Г.И., Данилейко О.О. (2017). Определение оптимальных режимов комбинированного лазерно-ультразвукового измельчения инструментальной стали Х12МФ. Вестник НТУ «ХПИ». сер. Нови рождення в таких технологиях – Вестник НТУ «КПИ». Ср. Новые решения в современных технологиях , 23 (1245), 27-35 [на укр.].

    Термическая обработка стали и металлов


    Термическая обработка металлов представляет собой обычный, но часто сложный комплекс процедур, направленных на повышение механических свойств. Но зачем нужна термообработка и как это делается? Читай дальше что бы узнать.

    Что такое термическая обработка?

    Термическая обработка заключается в нагреве и охлаждении металла с изменением его механических свойств.Обратите внимание, что металл никогда не должен достигать расплавленного состояния в процессе термообработки. Под этим баннером подразумеваются такие методы, как отжиг, цементация, дисперсионное упрочнение, отпуск, науглероживание, нормализация и закалка.

    Термическая обработка открывает определенные механические свойства в металлах, которых нет в исходном состоянии металла. При правильном выполнении термическая обработка повышает прочность и долговечность металла, хотя обычно это происходит за счет гибкости.Когда процессы термообработки идут неправильно, механическая целостность металла может быть нарушена. Это то, что происходит во время пожара в здании – металл арматуры неконтролируемо нагревается и охлаждается. Его следует заменить при восстановлении конструкции.

    Процесс термообработки

    Процесс термической обработки варьируется в зависимости от целей, которые вы хотите достичь. Однако все контролируемые процессы термообработки: нагревание, замачивание и охлаждение имеют определенные общие черты.Обратите внимание, что сплавы обычно подвергаются термообработке, поскольку механические изменения не так распространены в чистых металлах.

    3 этапа термообработки

    1. Отопление:

    Металлические сплавы в твердом состоянии представляют собой либо твердый раствор, либо механическую смесь, либо их комбинацию. Механическая смесь сравнима с бетоном: части каждого металла видны под микроскопом, а матрица одного металла удерживает на месте части другого металла.

    Напротив, твердый раствор появляется, как следует из названия.Металлы сплава объединены на молекулярном уровне и неотличимы друг от друга.

    Нагрев металла вызывает изменения на молекулярном уровне. Обычно металл, представляющий собой механическую смесь при комнатной температуре, при достаточном нагревании становится твердым раствором. Наряду с этим изменяется размер зерен металла, что влияет на механические свойства.

    2. Замачивание:

    Замачивание включает в себя выдержку металлического сплава при желаемой температуре до тех пор, пока вся структура не будет равномерно нагрета.Чем больше рассматриваемый объект, тем дольше период замачивания.

    3. Охлаждение:

    Охлаждение приводит к механическим изменениям металлов. Они предсказуемы и зависят от скорости охлаждения и особенностей рассматриваемого металлического сплава. Как и во всех других частях процесса термической обработки, жесткий контроль над процессом охлаждения приводит к определенным механическим характеристикам металла.

    Типы микроструктур в черных металлах

    Полезно понять микроструктуру черных металлов, прежде чем углубляться в детали процессов термообработки.На микроскопическом уровне сплавы железа обычно имеют зернистую микроструктуру, которая различается в зависимости от используемых легирующих элементов и температуры, до которой нагревается металл. Каждая из этих микроструктур имеет определенные свойства, что делает ее пригодной или непригодной для конкретных приложений. Процессы термической обработки направлены на изменение микроскопической структуры до формы, наиболее подходящей для предполагаемого конечного использования металлического компонента.

    1. Феррит:

    Феррит образует игольчатую зернистую структуру, которая является мягкой, пластичной и, как правило, нежесткой.

    1. Аустенит:

    Аустенит представляет собой твердый раствор феррита и других легирующих элементов. Он служит исходной фазой для большинства микроструктурных преобразований и поэтому считается чрезвычайно полезным и универсальным. Аустенит имеет тенденцию быть мягким и пластичным и обычно нестабилен при комнатной температуре. Исключением из этого правила являются высокоуглеродистые стали и их сплавы.

    Отсутствие контроля во время процесса термообработки приводит к образованию остаточного аустенита при комнатной температуре, что отрицательно сказывается на механических свойствах производимого компонента.

    1. Графит и цементит

    Графит является стабильной формой углерода в черных металлах, а цементит является его метастабильным родственником. Графит обычно присутствует в чугуне и может принимать различные микроструктурные формы в зависимости от условий обработки металла. Обычно он присутствует в виде узелков, взвешенных в сплаве.

    1. Продукты аустенитного преобразования

    Углеродистые и легированные стали, подвергнутые горячей обработке, как правило, имеют аустенитную микроструктуру.Термическая обработка превращает эту микроструктуру в мартенсит, бейнит, феррит и перлит.

    При более низкой критической температуре аустенит превращается в феррит и цементит. Ниже критической температуры образуется перлит. Это метастабильный агрегат феррита и цементита, образующий пластинчатую структуру.

    При более низких температурах образуется бейнит, а при еще более низких температурах образуется мартенсит. Формирование этих микроструктур зависит от скорости охлаждения.

    В то время как перлит имеет перистую микроструктуру, бейнит имеет более кубическую форму, а мартенсит образуется в виде комков.Мартенсит является самым мягким и пластичным из этих компонентов.

    Типы методов термообработки

    Закалка

    Закалка — распространенный метод термической обработки черных металлов (металлов, содержащих железо). Он включает в себя медленный нагрев металла до желаемой температуры и быстрое его охлаждение посредством закалки (обсуждается позже). На микроскопическом уровне зернистая структура металла предсказуема. Эта структура зависит от компонентов сплава и его температуры.Каждый структурный тип имеет определенные механические свойства, такие как твердость, прочность на растяжение и гибкость.

    Нагрев сплава до нужной температуры приводит к образованию нужной микроскопической структуры. Быстрое охлаждение (закалка) «замораживает» эту структуру зерен, поскольку металл теперь слишком холодный, чтобы вернуться к микроскопической структуре, которую можно было бы ожидать при более низкой температуре. Зернистая структура, обнаруженная при более высокой температуре, обычно придает металлу большую прочность и твердость, но также приводит к хрупкости.Общее эмпирическое правило заключается в том, что более твердые и прочные металлы имеют тенденцию быть более хрупкими.

    Закалка

    Закалка включает быстрое охлаждение, обычно в охлаждающей среде, такой как масло, вода, воздух или соляной раствор (водный раствор соли). Некоторые металлы деформируются и трескаются во время закалки, особенно при использовании неправильной закалочной среды, поэтому очень важно, чтобы закалочная среда соответствовала имеющемуся металлу.

    Быстрое охлаждение происходит в воде или рассоле, в то время как масло обеспечивает более медленное охлаждение.Воздух обеспечивает самую низкую скорость охлаждения. Как правило, мы закаляем углеродистые стали в воде или рассоле, а легированные стали — в масле.


    * Время замачивания зависит от толщины и формы заготовки.

    При закалке нагретый металл погружают в закалочную среду для его быстрого охлаждения. Достигнув нужной температуры, металл извлекают из закалочной среды и охлаждают до комнатной температуры, обычно на воздухе. Здесь микроскопическая структура металла «замораживается», сохраняя желаемые механические свойства при комнатной температуре.

    Закалка вызывает высокие внутренние напряжения в металле. Здесь металл чрезвычайно твердый, но слишком хрупкий для практического использования — состояние исправляется закалкой (подробнее об этом позже).

    Обратите внимание, что металлы, закаленные в рассоле, должны быть тщательно промыты и очищены после закалки, так как соль в рассоле может вызвать ржавление.

    Закалка

    Отпуск для снятия внутренних напряжений, образовавшихся в процессе закалки. Здесь металл (обычно сталь) нагревают до заданной температуры и оставляют остывать.Этот процесс нагрева позволяет немного изменить структуру зерен металла, чтобы снять напряжение, но не настолько, чтобы вызвать чрезмерную потерю прочности. Отпуск вызывает небольшую потерю прочности металла, но это компенсируется снижением хрупкости, что делает металл более пригодным для практического использования.

    Скорость охлаждения в процессе отпуска обычно не влияет на механические свойства металла. По этой причине закаленный металл обычно охлаждают на неподвижном воздухе, так как это дешевле и проще, чем использование определенной охлаждающей среды.

    Упрочнение поверхности

    1. Цементация – науглероживание

    В некоторых случаях требуются прочные и износостойкие детали, такие как шестерни, долота и гильзы цилиндров. Здесь поверхностное упрочнение является идеальным процессом термообработки, обычно применяемым к низкоуглеродистой стали. Для этого процесса, который занимает несколько часов, подходят как углеродистая, так и низкоуглеродистая сталь.

    При науглероживании рассматриваемая металлическая деталь нагревается до заданной температуры в присутствии упрочняющего компонента – в данном случае углерода.Углерод может быть в твердой, жидкой или газообразной форме, и все они разлагаются и откладываются на рассматриваемом металле.

    Этот слой углеродного слоя остается на поверхности детали при быстром охлаждении, образуя прочный износостойкий поверхностный слой. Углеродный налет изменяет химический состав поверхностного слоя, что обеспечивает исключительную износостойкость. Внутренние слои остаются неизменными и, таким образом, мягче, чем внешний слой, но все же чрезвычайно прочные.

    1. Цианидное отверждение

    Закалка цианидом — это быстрый (полчаса от начала до завершения) и эффективный процесс поверхностной закалки, в результате которого получаются детали с гораздо более высокой поверхностной закалкой, чем при науглероживании.Это, однако, связано с цианидом, который является смертельным.

    Здесь мы погружаем закаливаемую деталь в нагретую ванну с цианидом и оставляем ее там на заданное время. После удаления эта часть охлаждается и промывается для удаления остаточного цианида. Полученная цианидная оболочка намного тоньше, чем поверхностный слой, образующийся в результате науглероживания, что делает этот процесс идеальным для небольших прецизионных деталей.

    1. Азотирование

    Азотирование отличается от других процессов упрочнения поверхности тем, что не требует закалки, что снижает риск коробления.Здесь детали проходят термообработку и отпуск перед цементацией. Важно отметить, что азотирование позволяет получить самую твердую и износостойкую поверхность из всех процессов цементации.

    Для азотирования мы используем печь с газообразным аммиаком. Этот газообразный аммиак диффундирует на поверхность металла, вызывая значительное затвердевание микроструктуры. Как правило, мы используем процесс азотирования для деталей, изготовленных из высокоуглеродистой низколегированной стали. Однако для этого процесса подходят и другие сплавы, в том числе средне- и высокоуглеродистые стали, титан, алюминий и молибден.

    1. Карбонитрация

    Карбонитрация представляет собой комбинацию науглероживания и азотирования. Этот процесс подходит для деталей, изготовленных из большинства типов стали. Поскольку это происходит при более низкой температуре, чем науглероживание, это снижает риск деформации, связанный с быстрой закалкой. Карбонитрация дает износостойкую поверхность, более твердую, чем при цементации, но более мягкую, чем при азотировании.

    При карбонитрации металлические детали помещают в печь, насыщенную газовой смесью углерода и азота.Эти газы диффундируют на поверхность металла, заставляя его затвердевать. Азот стабилизирует гранулированную структуру, обеспечивая дополнительную износостойкость.

    После диффузии деталь закаливается. Поскольку этот процесс не требует чрезвычайно высоких скоростей закалки, в качестве закалочной среды обычно используется масло, что снижает риск коробления.

    Обезуглероживание

    Обезуглероживание удаляет углеродистый поверхностный слой металла посредством разрушения поверхности. В некоторых случаях это делается преднамеренно, а в других является непреднамеренным побочным эффектом неправильного процесса термообработки.Во избежание обезуглероживания в процессе термообработки эти процессы необходимо проводить в инертной атмосфере.

    При нагревании металла выше его нижней критической температуры поверхностный углеродный слой диффундирует в атмосферу в результате реакции с кислородом и водородом. Этот процесс оставляет поверхность металла мягкой и с низкой износостойкостью, что прямо противоположно цели науглероживания. Это также может произойти в результате химической реакции, когда науглероженная деталь подвергается воздействию вредных химических соединений.

    Другим побочным эффектом обезуглероживания является снижение сопротивления усталости. Когда обезуглероженные металлы трескаются, рост трещины и скорость износа намного выше, чем у ненауглероженной стали.

    В тех случаях, когда науглероживание было чрезмерным, некоторое обезуглероживание могло исправить ошибку.

    Нормализация

    Производственные процессы, такие как механическая обработка, ковка и сварка, вызывают внутренние напряжения в металлах. Эти напряжения могут снизить износостойкость и ударопрочность металлов, и поэтому их следует устранять, отсюда и процесс нормализации.

    Нормализация снимает внутренние напряжения в черной стали, повышая ударную вязкость металла и срок его службы в условиях повышенного износа. Нормализация проводится перед закалкой и отпуском, так как при правильном проведении процесса закалки она способствует развитию в металле требуемой твердости. Во время этого процесса мы нагреваем металл до более высокого уровня, чем при закалке и отжиге (подробнее об этом позже). Металл вымачивают при этой температуре до тех пор, пока он равномерно не нагреется, а затем дают ему остыть в неподвижном воздухе.В этом процессе нет закалки, так как это создает риск коробления.

    Нормализованные металлы мягче, их легче обрабатывать, и, как правило, они прочнее и тверже, чем отожженные металлы.

    Отжиг

    Отжиг подобен нормализации в том, что металл нагревается выше критического диапазона, выдерживается и медленно охлаждается. Преимущества отжига также аналогичны нормализации: снятие внутренних напряжений, в результате чего получается более мягкий, легко обрабатываемый металл.

    Отжиг улучшает зернистую структуру металла, в результате чего металл становится более пластичным.

    Отжиг отличается от нормализации тем, что он остается при высокой температуре в течение заданного времени, не обязательно достаточно долгого для равномерного нагрева. Скорость охлаждения также сильно различается. Иногда металлу дают охладиться на воздухе, в то время как другие процессы требуют упаковки или охлаждения поверхности. Упаковка включает покрытие металла песком, золой или другими подобными инертными веществами, которые замедляют скорость охлаждения.При остывании печи печь выключается, а металл остается внутри печи. Эти двое затем охлаждались вместе, что приводило к длительному процессу охлаждения.

    Снятие стресса

    Снятие напряжения аналогично нормализации и отжигу в том смысле, что металл нагревают для снятия внутренних напряжений, а затем медленно охлаждают. Здесь температура нагрева достаточна для устранения нежелательных внутренних напряжений и не превышает ее. Обычно это гораздо более низкая температура, чем при отжиге и нормализации.После нагрева медленное охлаждение предотвращает образование новых напряжений.

    Специальные методы термообработки

    Вакуумная закалка

    Вакуумная закалка повышает стойкость стали к окислению, обеспечивая при этом низкую деформацию. Здесь сталь нагревают за счет конвекции в отсутствие кислорода в печи, насыщенной азотом. Вакуум внутри печи позволяет азоту диффундировать по всему поперечному сечению металла, в результате чего получается деталь с превосходной прочностью и твердостью.Поскольку обогащенная азотом атмосфера инертна, закалка в вакууме предотвращает как обезуглероживание, так и науглероживание.

    Во время вакуумной закалки скорость охлаждения также точно контролируется, что сводит к минимуму риск коробления и других изменений размеров.

    Закалка пламенем

    Закалка пламенем — это тип поверхностной закалки. Здесь металлические компоненты локально нагреваются кислородно-ацетиленовым пламенем, после чего немедленно гасятся струей холодной воды. Поскольку металл нагревается локально, основной металл способствует охлаждению, поскольку он обычно все еще находится при комнатной температуре.

    Закалка пламенем позволяет получить закаленную поверхность, износостойкую и прочную. В то же время внутренние области металла остаются в своем первоначальном состоянии — обычно жесткими, но по сравнению с ними мягкими.

    Этот процесс термообработки может выполняться вручную или с использованием автоматического оборудования. В любом случае требуется тщательный контроль, так как температура металла определяется визуально. Перегрев поверхности может привести к деформации и нежелательным механическим свойствам.И наоборот, недостаточное нагревание не приведет к желаемой твердости поверхности.

    Дисперсионное твердение (старение)

    Дисперсионное твердение или старение происходит при относительно низких температурах в течение длительного времени.

    Некоторые сплавы имеют неоднородную дисперсию химических компонентов. Такая ситуация обычно возникает в результате быстрой закалки, когда различные компоненты «замораживаются» на месте. В процессе старения эти химические компоненты диспергируются или осаждаются, образуя однородный твердый раствор по всему металлу.Старение улучшает прочность сплава и другие механические свойства.

    В то время как некоторые металлы стареют естественным образом при комнатной температуре, другие требуют повышенной температуры или искусственного старения. Время и температура, необходимые для старения, различаются в зависимости от металла и его исходной микроструктуры.

    Аустенизация

    Austempering повышает пластичность и прочность, а также снижает деформацию. Здесь металл погружают в ванну с расплавленной солью на длительное время. Цель состоит в том, чтобы создать бейнитную микроструктуру, которая имеет тенденцию быть относительно ударопрочной.

    В процессе аустенитного отпуска высокоуглеродистая сталь нагревается до аустенитной температуры 790–915°C (145–1675°F), отсюда и название. Затем эту сталь закаливают в ванне с расплавленной солью при постоянной температуре 260–370°C (500–700°F). В этой ванне, которая могла бы содержать масло вместо расплавленной соли, металл вымачивается до тех пор, пока его микроструктура полностью не трансформируется в бейнит, после чего он охлаждается до комнатной температуры.

    Маркировка

    Маркировочная закалка

    , форма прерывистой закалки, уменьшает деформацию, растрескивание и накопление остаточного напряжения в стальных компонентах.Этот процесс характерен для сложных деталей. Здесь геометрия, распределение веса и изменения сечения могут привести к повышенному образованию термических напряжений.

    В этом процессе процедуры отпуска происходят как обычно, но металл закаливается только от температуры аустенитизации до температуры выше мартенситного интервала. Для этого металл можно было закаливать в горячей жидкой среде до достижения равномерной температуры по всей конструкции. В качестве альтернативы мы могли бы замедлить скорость охлаждения, чтобы уменьшить разницу температур между поверхностью металла и его внутренней частью.

    Глубокая заморозка

    Глубокая заморозка или криогеника — это форма термической обработки, при которой сталь охлаждается примерно до температуры от -75 до -185°C (от -103 до -301°F). Обычно в термообработанных сталях желательна мартенситная микроструктура. Это гораздо более пластично, чем хрупкая, нестабильная по размерам аустенитная микроструктура, встречающаяся при нормальных температурах закалки.

    Мартенсит образуется ниже определенной температуры, которая зависит от типа стали и ее легирующих компонентов.Большинство сталей полностью превращаются в мартенсит при комнатной температуре. Однако высокоуглеродистая сталь и высоколегированная сталь сохраняют долю аустенита при комнатной температуре, что снижает механические свойства металла. Здесь необходима более низкая температура для устранения аустенитной микроструктуры, отсюда и экстремальное охлаждение криогеники.

    Для этого металлы подвергают воздействию отрицательных температур с помощью жидкого азота и выдерживают при этой температуре до тех пор, пока вся микроструктура не превратится в мартенсит.

    Термическая обработка нержавеющей стали

    Термическая обработка нержавеющих сталей потенциально сложна. Хотя термическая обработка улучшает твердость, ударную вязкость, пластичность и общую прочность, это часто достигается за счет коррозионной стойкости. Поскольку нержавеющие стали по своей природе считаются коррозионно-стойкими, это создает проблему для человека, которому поручено термическую обработку этих компонентов.

    По этой причине термическая обработка нержавеющей стали осуществляется экспертами, которые тщательно согласовывают предполагаемое использование каждого компонента с процессом термической обработки.Это также означает, что некоторые формы термообработки не подходят для нержавеющей стали — это, опять же, зависит от предполагаемого использования компонента.

    Эффекты и преимущества термической обработки

    Во время термической обработки изменяется микроструктура металла и снимаются внутренние напряжения, в результате чего металл становится более прочным, пластичным и более устойчивым к растрескиванию. Черные металлы в литом виде обычно очень твердые, но хрупкие, поскольку в основном имеют аустенитную микроструктуру.Мы стремимся к различным микроструктурам в зависимости от предполагаемого конечного использования металла, поскольку они имеют разные механические свойства. Термическая обработка позволяет сформировать эту специфическую микроструктуру, производя компонент, пригодный для использования по назначению.

    Термическая обработка также устраняет производственные ошибки. В некоторых случаях температурный контроль в процессе производства нарушается, что приводит к образованию внутренних напряжений, неправильной микроструктуры и другим нежелательным последствиям.Правильное применение процессов термообработки исправляет это.

    Термическая обработка цветных металлов

    Цветные металлы могут подвергаться термической обработке в одной из двух форм: отжиг и термическая обработка на твердый раствор.

    Отжиг цветных металлов аналогичен отжигу черных металлов и состоит из нагрева, выдержки и охлаждения. Пиковая температура и метод охлаждения зависят от рассматриваемого металла и его предполагаемого конечного использования. Большинство цветных металлов становятся все более хрупкими и твердыми в процессе холодной обработки, а иногда и после термообработки на твердый раствор.Процесс отжига устранил его последствия, улучшив механические и рабочие качества металла.

    Термическая обработка на твердый раствор повышает предел прочности цветных сплавов. Здесь нагрев металла до заданной температуры позволяет компонентам сплава перейти в состояние твердого раствора. Быстрая закалка «замораживает» эту микроструктуру, позволяя сплаву сохранять эти новые желаемые механические свойства при комнатной температуре.

    Алюминий

    Алюминиевые сплавы подвергаются термообработке путем термообработки на твердый раствор и отжига.В процессе термообработки на твердый раствор сплав нагревают до 527°C (980°F) и выдерживают при этой температуре в течение часа. После этого металл закаливают в воде для сохранения нужной микроструктуры. Отжиг занимает немного больше времени и требует более низких температур. Здесь металл нагревают до температуры от 163 до 204°C (от 325 до 400°F) и выдерживают от одного до восьми часов. Чем ниже температура, тем дольше требуется время.

    Медь

    Медь и ее сплавы обычно подвергаются термообработке посредством отжига и термообработки на твердый раствор.Он также подходит для термической обработки для снятия напряжений, аналогичной термической обработке сплавов железа. Все эти методы снижают напряжения, образующиеся в процессе наклепа, улучшая пластичность и прочность сплава.

    Латунь

    Латунь становится твердой и хрупкой при холодной обработке. Чтобы устранить эти неблагоприятные эффекты, конечный продукт подвергается мягкому отжигу. Здесь латунь нагревают до температуры от 425 до 650°C (от 797 до 1202°F) и медленно охлаждают.

    Титан

    В дополнение к отжигу и термообработке на твердый раствор титановые сплавы также подходят для термообработки и старения для снятия напряжений.Все эти процессы оптимизируют механические свойства сплава, повышая вязкость разрушения, усталостную прочность, сопротивление ползучести при высоких температурах и устойчивость к химическому воздействию. Одновременно мы уменьшаем риск искажения.

    Резюме

    Термическая обработка осуществляется во многих различных формах, различающихся в зависимости от металла и его предполагаемого конечного использования. При правильном применении термическая обработка улучшает механические свойства металла, повышает пластичность и прочность, снижает хрупкость и в целом делает металл пригодным для своего назначения.

    FAQ (Часто задаваемые вопросы)

    Зачем нужна термическая обработка?

    Основной целью термической обработки является упрочнение или смягчение металлов. Это также устраняет или, по крайней мере, уменьшает неблагоприятное воздействие других процессов, проводимых на рассматриваемом металле. Что наиболее важно, термическая обработка снижает хрупкость, что приводит к повышению ударной вязкости и пластичности.

    Нагрев металла делает его слабее?

    Хотя термическая обработка в некоторых случаях немного снижает механическую прочность, она также уменьшает хрупкость.В результате получается металл, который намного прочнее и менее подвержен деформации, растрескиванию и хрупкому (катастрофическому) разрушению.

    Что такое замачивание в процессе термической обработки?

    Замачивание является вторым этапом процесса термообработки. Металл выдерживают при повышенной температуре определенное время (см. раздел об этапах термической обработки).

    Делает ли отжиг металлы прочнее?

    Отжиг снижает внутренние напряжения, возникающие в процессе предварительной формовки и термообработки.Уменьшение этих напряжений делает металл более пластичным и, следовательно, более прочным, увеличивая срок его службы. Здесь прочность на изгиб незначительно возрастает.

    Почему закалка упрочняет сталь?

    Закалка замораживает микроструктуру, полученную при повышенных температурах. Поскольку эта микроструктура обычно менее хрупкая и более жесткая, чем та, которая достигается при более низких температурах, полученный металл имеет тенденцию быть более износостойким.

    Ржавеет ли закаленная сталь?

    Да, закаленная сталь все же может ржаветь под воздействием неблагоприятных условий окружающей среды.Однако при нормальной комнатной температуре закаленной стали требуется немного больше времени, чтобы ржаветь по сравнению с мягкой сталью.

    Каков основной недостаток закаленной стали?

    Закаленная сталь имеет тенденцию быть более хрупкой, чем ее незакаленный аналог. Это может привести к трещинам и катастрофическим поломкам.

    Термическая обработка стальных листов | Лико Стил, ООО

    Прочность, твердость и другие механические свойства стального листа сильно различаются в зависимости от марки и толщины.Для некоторых применений, таких как навесное оборудование строительного оборудования и строительная инфраструктура, требуются более высокие уровни механических свойств, чем те, которые могут быть достигнуты за счет снижения содержания углерода или добавления сплавов.

    Термическая обработка стали, которая включает интенсивный нагрев с последующим охлаждением, изменяет физические, а иногда и химические свойства стали, что влияет на механические свойства материала.

    В этой статье подробно рассматриваются четыре распространенных процесса термообработки:

    1. Нормализация
    2. Отжиг
    3. Закалка и отпуск
    4. Дисперсионно-твердеющий

    Поставщики стальных листов, такие как Leeco ® Steel, обычно имеют в наличии различные марки стали, прошедшие такую ​​обработку.

    Механические свойства, улучшенные за счет термической обработки

    Прежде чем приступить к изучению каждого из этих процессов, важно понять различия между свойствами стального листа, на которые нацелены процессы термообработки.

    Прочность: Нагрузка, которую может выдержать материал, измеряется пределом текучести и пределом прочности при растяжении. Предел текучести — это точка максимального напряжения, при которой материал постоянно меняет форму, а предел прочности — это точка, при которой согнутый материал ломается.

    Твердость: Уровень износостойкости материала, обычно измеряемый испытанием на удар по Шарпи.

    Прочность: Не путать с прочностью или твердостью. Прочность относится к способности материала поглощать удары, не ломаясь.

    Пластичность: Насколько материал может быть растянут до того, как он станет слабым или хрупким, измеряется удлинением — процентом увеличения длины материала перед разрывом.

    Обрабатываемость: Легкость, с которой материал можно сваривать, сверлить, скреплять болтами или подвергать механической обработке.

    Несмотря на то, что в основе каждой из распространенных термообработок лежит один и тот же процесс интенсивного нагрева и охлаждения, механические свойства изменяются по-разному.

    1. Нормализация

    Нормализация включает в себя нагрев стального листа до чрезвычайно высокой температуры в печи. Пластину выдерживают при этой температуре в течение достаточного времени — обычно минимум один час на 1 дюйм толщины пластины — и вынимают из печи для охлаждения на воздухе при комнатной температуре.

    Во время этого процесса зернистая структура листа изменяется для повышения твердости, пластичности, обрабатываемости и прочности. Благодаря этим свойствам нормализованный лист идеально подходит для конструкционных применений, таких как строительство зданий, мостов или морских сооружений, а также для строительства сосудов под давлением, для которых требуется стальной лист, способный выдерживать высокие уровни нагрузки, а также простой в обработке.

    Некоторые сорта листа, которые Leeco обычно поставляет в нормализованном состоянии, включают ASTM A516, A537 и A633, а также API 2H 50.Каждый из этих сортов имеет относительно высокие предел текучести и предел прочности при растяжении в результате нормализации, подробно описанной в таблице ниже.

    Марка

    Предел текучести

    Растяжение

    А516

    30-38 тысяч фунтов на квадратный дюйм

    55-90 тыс.фунтов/кв.дюйм

    А537

    40-60 тысяч фунтов/кв. дюйм

    65-80 тыс.фунтов/кв.дюйм

    А633

    42-60 тыс.фунтов/кв.дюйм

    63-100 тыс.фунтов/кв.дюйм

    API 2H 50

    47-50 тысяч фунтов/кв. дюйм

    70-90 тыс.фунтов/кв.дюйм

    Создать предложение

    2.Отжиг

    Отжиг, как и нормализация, также включает нагрев стального листа до чрезвычайно высокой температуры в печи. Однако отжиг отличается от нормализации процессом охлаждения. Отжиг имеет более контролируемое охлаждение, чем нормализация, поскольку лист охлаждается в печи при более низкой, ниже критической температуре.

    Этот процесс контролируемого нагрева и охлаждения изменяет зернистую структуру листа, повышая пластичность и снижая твердость. Благодаря своей повышенной прочности и пластичности отожженный лист обычно используется в строительных проектах, где важна способность выдерживать большие нагрузки и растягиваться, не становясь хрупкими, например, в мостах.

    ASTM A829 4140 — марка, которая может поставляться в отожженном состоянии — обеспечивает более высокую износостойкость, чем конструкционные марки с более низким содержанием углерода, благодаря более высокой прочности на растяжение, как показано в таблице ниже.

    Марка

    Растяжение

    А829 4140

    70-140 тыс.фунтов/кв.дюйм

    3.Закалка и отпуск

    В то время как нормализация и отжиг состоят только из одного периода нагрева и охлаждения, закалка и отпуск состоят из двух частей. Первая часть процесса, известная как закалка, доводит материал до высокой температуры, обычно от 1500 до 1650 градусов по Фаренгейту. Затем пластину быстро охлаждают водой. После закалки материал снова нагревается до температуры ниже критической, обычно от 300 до 700 градусов, и охлаждается на воздухе. Эта часть процесса известна как закалка.

    Закалка и отпуск изменяют структуру зерна материала, что приводит к повышению твердости, ударной вязкости и прочности. Эта твердость и ударная вязкость делают закаленный и отпущенный лист идеальным для проектов, где долговечность имеет решающее значение, что обычно включает в себя строительную технику — самосвалы, прицепы, краны — резервуары высокого давления и горнодобывающее оборудование.

    Некоторые из наиболее распространенных закаленных и отпущенных марок, хранящихся на складе и продаваемых Leeco, включают ASTM A514, AR400 и AR500. Хотя процесс их термообработки не регулируется, AR400 и AR500 обычно подвергаются закалке и отпуску.

    Марки

    , такие как A514, имеют более высокий предел прочности при растяжении и предел текучести из-за их повышенной ударной вязкости и прочности, чем марки сплавов без термической обработки, такие как ASTM A572 Grade 50, что можно увидеть в таблице ниже.

    Марка

    Предел текучести

    Растяжение

    A514 толщиной ≥ 3/4”

    100 тысяч фунтов на квадратный дюйм

    110-130 тыс.фунтов/кв.дюйм

    A514 ≤ ¾” до 2.толщиной 5 дюймов

    100 тысяч фунтов на квадратный дюйм

    110-130 тыс.фунтов/кв.дюйм

    A514 толщиной от 2,5 до 6 дюймов

    90 тысяч фунтов на квадратный дюйм

    100-130 тыс.фунтов/кв.дюйм

    A572 Класс 50

    50 тысяч фунтов на квадратный дюйм

    65 тысяч фунтов на квадратный дюйм

    Составьте предложение для стальной пластины A514

    4.Дисперсионное твердение

    Подобно закалке и отпуску, дисперсионное твердение также включает в себя два периода повторного нагрева и охлаждения стального листа. Сначала пластину нагревают до высокой температуры — от 1000 до 1300 градусов — затем быстро охлаждают. Как только пластина остывает, она проходит процесс, известный как старение, при котором пластина снова нагревается до более низкой, ниже критической температуры и быстро охлаждается.

    Дисперсионное твердение увеличивает прочность листа и может увеличить ударную вязкость.Высокая прочность и обрабатываемость дисперсионно-твердеющего листа делают его широко используемым в приложениях, требующих способности выдерживать высокие нагрузки, таких как самоподъемные установки, строительное оборудование, железнодорожные вагоны, рамы грузовиков, компоненты трубопроводов и судостроение.

    Марки, подвергнутые дисперсионному твердению, такие как ASTM A710, которые имеются на складах Leeco, имеют высокие предел прочности и текучести благодаря измененной структуре зерна, как показано в таблице ниже. Эти свойства помогают A710 выдерживать воздействие агрессивных сред на сталь.

    Марка

    Предел текучести

    Растяжение

    А710 Класс А

    50-85 тыс.фунтов/кв.дюйм

    60-90 тыс.фунтов/кв.дюйм

    A710 класс B

    70 тысяч фунтов на квадратный дюйм

    80 тысяч фунтов на квадратный дюйм

    Выбор поставщика термообработанного стального листа

    После определения того, требуется ли для проекта термически обработанный стальной лист, и если да, то какой марки и какой обработки требуется, группы по закупкам должны выбрать поставщика, который удовлетворит их требования к листу.При поиске поставщика стального листа следует учитывать несколько важных факторов:

    • Глубина и широта ассортимента пластин, чтобы гарантировать, что у поставщика есть нужный вам сорт.
    • Близость распределительных центров к месту назначения для сокращения времени транзита и транспортных расходов.
    • Система управления качеством, например системы, сертифицированные по стандарту ISO, для обеспечения проверки продукции на соответствие нормативным стандартам.

    Дополнительные советы по выбору поставщика

    С 11 полностью укомплектованными складами, стратегически расположенными по всей Северной Америке, Leeco Steel может предоставить вам лист, который вам нужен, когда он вам нужен.Leeco также сертифицирована по стандарту ISO 9001 и проводит проверки качества на каждом этапе процесса заказа, чтобы гарантировать, что клиенты получат высококачественные пластины.

    Свяжитесь с нами или запросите предложение сегодня, чтобы обсудить ваши потребности в термообработанном стальном листе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.