Чем заменить сталь 35

Обновлено: 28.03.2024

Сталь 35ХМ является конструкционной легированной (хромо-молибденовой) улучшаемой сталью. Применяется после закалка и отпуска для изготовления высоконагруженных деталей.

  • валы,
  • шестерни,
  • шпиндели,
  • шпильки,
  • фланцы,
  • диски,
  • покрышки,
  • штоки и другие ответственные детали,
  • работающие в условиях больших нагрузок и скоростей при температуре до 450-500°C,
  • крепежные детали и разные сортовые заготовки, работающие при температурах до 450°C.

Согласно ГОСТ 33260-2015 для трубопроводной арматуры допускается применять крепежные изделия из сталей марок 35ХМ при температурах ниже минус 40°C до минус 60°C.

Условия применения стали 35ХМ для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

Материал НД на поставку Температура
рабочей
среды (стенки), °C
Дополнительные
указания по
применению
Наименование Марка
Сталь
легированная
конструкционная
35ХМ
ГОСТ 4543
Сортовой прокат
ГОСТ 4543.
Поковки ГОСТ
8479
От -50 до 450 Для несварных узлов арматуры с
обязательным проведением
термообработки (закалка и высокий
отпуск) при температуре рабочей
среды (стенки) ниже минус 40°C до
минус 50°C

Применение стали 35ХМ для изготовления шпинделей и штоков (ГОСТ 33260-2015)

Материал НД на поставку Температура
рабочей
среды (стенки), °C
Дополнительные
указания по
применению
Наименование Марка
Сталь
легированная
конструкционная
35ХМ
ГОСТ 4543
Сортовой
прокат ГОСТ 4543,
ГОСТ 1051
От -40 до 450 Применяются после
улучшающей
термообработки (закалка
и высокий отпуск)

Стойкость конструкционной стали 35ХМ против щелевой эрозии (ГОСТ 33260-2015)

Группа
стойкости
Балл Эрозионная
стойкость по
отношению к
стали 12X18H10T
Материал
Пониженная
стойкость
4 0,15-0,25 Кованная легированная
перлитная сталь 35ХМ,
термически обработанные
на КП50 — КП75 и ее
сварные соединения

ПРИМЕЧАНИЕ. Коэффициент стойкости материала представляет собой отношение скорости износа стали 35ХМ к скорости износа стали 12Х18Н10Т (принятой за 1).

Температура критических точек, °C,[2, 3]

Технологические данные [4]

  1. сталь выплавляется в открытых дуговых печах, дополнительно может быть применен электрошлаковый переплав;
  2. температура деформации: начало 1190°C, конец 800 °C, охлаждение на воздухе;
  3. температура ковки, °C: начала 1260, конца 800. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, сечения 101-300 мм — в мульде. [5]
  4. Свариваемость — ограничено свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, АрДС и ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка.
  5. Обрабатываемость резанием — Kv. б.ст=0,72 и Kv. тв.спл=0,8 в закаленном и отпущенном состоянии при HB 212-248 и σв=660 МПа [6]
  6. Флекеночувствительность — чувствительна.
  7. Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
  8. рекомендуемые режимы термической обработки:
  9. I — отжиг при 850-880 °C;
  10. II — закалка с 850-880 °C в масле, отпуск при 585-650 °C;
  11. III — нормализация с 860-880 °C, отпуск при 580-650 °C.

Влияние режимов термической обработки на свойства стали при 20°C; пруток ⌀0,25 мм, продольные образцы [4]

σв,
МПа
σ0,2,
МПа
δ5,
%
ψ,
%
KCU,
кДж/м 2
HB
Закалка с 850°C в масле, отпуск при 560°C, вода, масло
1000 850 12 45 800 241
Закалка с 850-870°C в масле, отпуск при 560-600°C; вода, масло
800 680 13 45 600 229
Закалка с 850-870 °C, отпуск при 580-650 °C
700 500 16 45 600 248

Типовые режимы термической обработки улучшаемой легированной стали 35ХМА [7]

Отжиг Нормализация и отпуск Улучшение
температура, °C твердость HB,
не более
температура
отпуска, °C
твердость HB температура
закалки, °C
температура
отпуска, °C
твердость HB
830-850 235 700-720 237-248 850-860 360-650

Режимы термической обработки изделий из стали 35ХМ [8]

Закалка Отпуск
Температура
нагрева, °C
Охлаждающая
среда
Температура, °C Охлаждающая
среда
1-я закалка
или
нормализация
2-я закалка
850 Масло 560 Вода
или масло

Твердость по Бринеллю (ГОСТ 4543-2016)

ПРИМЕЧАНИЕ. Твердость по Бринеллю указана для металлопродукции в отожженном или высокоотпущенном состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим высоким отпуском, диаметром или толщиной свыше 5 мм.

Механические свойства металлопродукции из стали 35ХМ (ГОСТ 4543-2016)

Режим
термической
обработки
Закалка Температура, °C 1-й закалки
или
нормализации
850
2-й закалки
Среда
охлаждения
Масло
Отпуск Температура, °C 560
Среда
охлаждения
Вода
или
масло
Механические
свойства,
не менее
Предел
текучести
σТ, Н/мм 2
835
Временное
сопротивление
σв, Н/мм 2
930
Относительное удлинение δ5, % 12
сужение ψ, % 45
Ударная
вязкость
KCU, Дж/см 2
78
Размер сечения
заготовок для
термической обработки
(диаметр
круга или сторона
квадрата), мм
25

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска [9]

tотп, °C σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ, % КСU, Дж/см 2 Твердость НВ
300 1390 1570 9 44 49 450
400 1310 1410 10 50 59 400
500 1080 1200 15 54 88 350
600 840 930 19 63 147 270
700 660 730 20 70 196 220

Механические свойства при повышенных температурах [10, 2]

tисп., °C σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ, % КСU, Дж/см 2
Закалка с 860 °C в масле;
отпуск при 650 °C
20 770 880 22 66 189
400 570 730 23 71 167
450 550 670 23 78 134
500 490 650 22 86 123
Диск диаметром 755-915 мм, толщиной 35-110 мм;
втулка диаметром 115-400 мм, НВ 212-223
Образец тангенциальный
20 420-510 610-710 17 54-61 49-98
400 390 550 17 64 78
500 355 440 18 74 59
550 335 400 18 75 56
Образец продольный
20 430-480 580-690 7 16-23 20
500 365 430 7 13-30 20
Пруток. Нормализация при 880°C;
отпуск при 650°C, 2 ч, НВ 207
20 525 700 22 69 159
400 420 650 26 75 149
450 400 540 24 80 136
600 385 470 25 84 121
Пруток. Отжиг при 860°C, НВ 179
20 360 670 22 55 88
400 300 650 26 75 115
450 270 550 27 81 114
500 265 480 29 85 141

Предел выносливости [5, 2, 11]

Прочностные характеристики и термообработка σ-1, МПа n
σ0,2 = 490 МПа, σв = 640 МПа; НВ 190-240 333
σв = 1370 МПа. Закалка с 870 °C; отпуск при 400 °C 588 10 6
σв = 980 МПа. Закалка с 870 °C; отпуск при 600 °C 441 10 6
σв = 1030 МПа. Диаметр заготовки 20 мм 499

Механические свойства при испытании на длительную прочность [2]

Предел
ползучести, МПа
Скорость
ползучести, %/ч
t, °C Предел
длительной
прочности, МПа
Длительность, ч
157 1/10000 450 294 10000
103 1/100000 450 235 100000
83 1/10000 500 206 10000
49 1/100000 500 147 100000

Прокаливаемость [12, 5]

Полоса прокаливаемости для стали 35ХМ после нормализации при 860 °C

Полоса прокаливаемости для стали 35ХМ после нормализации при 860 °C приведена на рисунке.

Сталь 35

В современной индустрии огромное количество разновидностей сталей. Каждая из марок имеет свой состав, предназначение и особенности. Сталь 35 является необходимым сплавом для металлопромышленности, по классификации её относят к углеродистой качественной конструкционной. Многие сферы, от машиностроения до строительства не обходятся без этого металла.

прокат стали 35

Состав

Ранее ГОСТ 1050-88, а сейчас ГОСТ 1050-2013 регламентирует производство стали 35. В документе описывается химический состав, механические свойства, твердость, способы обработки. Цифра 35 — это расшифровка содержания в стали углерода, который составляет 0,35%.

Марка стали 35 имеет состав:

  • Железо ~ 97%
  • Никель ~ 0,25%
  • Углерод - 0,32-0,40%
  • Марганец - до 0,5-0,8%
  • Кремний - 0,17-0,37%
  • Сера - до 0,035%
  • фосфор - не более 0,030%
  • Хром - не более 0,25%
  • Медь - не более 0,25%
  • Мышьяк - до 0,08%

Состав стали "небогатый". Здесь нет дорогих и полезных добавок, таких как хром и молибден. Такая сталь будет иметь низкий коэффициент прочности и твердости, и пойдёт на сферы применения, где высокая прочность сырья не имеет значения.

От массовой доли углерода в большинстве зависят все показатели стали. Она может стать хрупкой и плотной, подобно чугуну. Или прочной, в смеси с другими компонентами, как, например, 10-я марка. Зависимость параметров материала, так же зависит от количества других примесей: марганца, никеля, хрома, кремния. Каждый из них повышает какой-либо показатель, а взамен несёт за собой минус.

Именно сочетание примесей играет главную роль в характеристике металла. Дорогие марки стали имеют высокие показатели прочности, поддаваемость к свариванию и устойчивости к коррозии. Чаще всего, материал выбирается от вида предназначения: для создания деталей, где важна прочность, избираются высококачественные марки, а для сварки и изготовления электродов выбираются более дешёвые аналоги.

Аналоги

  • США - 1034, 1035, 1038, G10340, G10350, G10380, G10400
  • Германия - 1.0501, 1.1181, 1.1183, C35, C35E, C35R, C38D, Cf35, Ck35, Cm35, Cq35
  • Япония - S35, S35C, S38C, SWRCH35K, SWRCH38K

Заменителями марки стали 35 являются: 30, 35Г и 40. В их составе самым значительным отличием является массовая доля углерода. Несмотря на это, свойства данных марок практически не имеют между собой характерных отличий и являются качественными заменителями друг для друга.

Характеристики и свойства

Прочность стали низкая, но её вполне достаточно для многих промышленных целей. Плотность составляет 7,826 гр/см. Плотность обязательно учитывается в сферах машиностроения, самолётостроения, строительства, судостроения и других отраслях.

Обработка резанием у материала хорошая, поэтому его легче обработать или придать сверхточную форму деталям. Металл ограниченно поддаётся сварке.

Несмотря на содержание никеля сталь 35 легко подвергается коррозии. Связано это с низким содержанием ферромагнита.

Твёрдость составляет 163 МПа, это достаточно много для такой низкой прочности, но приложив усилия, металл можно слегка деформировать на станке.

круг

Применение в разных отраслях

Благодаря устойчивости к ударной нагрузке сталь марки 35 можно применять для изготовления крепежа: болты, шпильки, гайки.

Так как свариваемость ограниченна, это не позволяет применять марку широко.

В машиностроении металл используется только для создания элементов не работающих на износ.

В строительстве марка 35 расходуется при возведении водопроводов и установке железо-бетонных плит. Сантехнические изделия не обходятся без 35 стали. Многие заводы именно из этой стали и её аналогов производят эмалированные ванны и раковины, которые в дальнейшем используются в строительстве.

Большая часть этой марки стали уходит на изготовление элементов металлопроката. Различные стальные сетки, листы, уголки и другое. Нередко 35-ая марка уходит на производство труб разных диаметров. Связано это с тем, что сталь хорошо "схватывается" при сваривании с любой другой трубой. Ещё из 35-ой часто изготавливают прутья, которые в дальнейшем часто расходуются на создание железо-бетонных плит. Нередко простейшие детали металлопроката эксплуатируются и для бытовых целей.

Сталь 35 можно не является эталоном качества и надёжности, но её можно использовать абсолютно в любой промышленности. Популярность данного сплава объясняется своей ценой, металл подходит для многих целей и не имеет высокой цены.

Сталь 35Х конструкционная легированная

Сталь марки 35 используется для изготовления улучшаемых деталей.

  • Оси,
  • валы,
  • шестерни,
  • кольцевые рельсы,
  • Шпильки и болты фланцевых соединений

Расшифровка стали 35Х

Цифра 35 обозначает, что среднее содержание углерода в стали составляет 0,35%.
Буква Х означает, что в стали содержится хром в количестве до 1,5%.

Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)

Марка стали Массовая доля элементов, %
C Si Mn Cr Ni Мо Al Ti V B
35Х 0,31-0,39 0,17-0,37 0,50-0,80 0,80-1,10
  • В стали 35 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 %.
  • Для цементуемых сталей допускается введение алюминия, при этом массовая доля общего алюминия должна быть не менее 0,020 %.
  • Знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если иное не указано в 7.1.2.3 ГОСТ 4543-2016.

Применение стали 35Х для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)

Марка материала,
класс или группа
по ГОСТ 1759.0
Стандарт или
технические
условия на
материал
Параметры применения
Болты, шпильки, винты Гайки Плоские шайбы
Температура
среды, °С
Давление
номинальное,
МПа(кгс/см 2 )
Температура
среды,
°С
Давление
номинальное,
МПа(кгс/см 2 )
Температура
среды, °С
Давление
номинальное,
МПа(кгс/см 2 )
35Х ГОСТ 4543 От -40
до 425
20 (200) От -40
до 450
20 (200) От -40
до 450
Не
регламен-
тируется

ПРИМЕЧАНИЕ. Допускается применять крепежные изделия из стали марки 35Х при температурах ниже минус 40°С до минус 60°С, если при испытании на ударный изгиб образцов типа 11 по ГОСТ 9454 при рабочих отрицательных температурах ударная вязкость не будет ниже 300 кДж/м 2 (3 кгс*м/см 2 ) ни на одном из испытуемых образцов.

Стойкость стали 35 против щелевой эрозии (ГОСТ 33260-2015)

Группа
стойкости
Балл Эрозионная
стойкость по
отношению к
стали 12X18H10T
(принятой за 1)
Материал
Пониженной
стойкости
4 0,15-0,25 Кованная легированная перлитная сталь, содержащие от 1 до 3% хрома, термически обработанные на КП50 — КП75 и ее сварные соединения

Температура критических точек, °С

Термообработка

Закалка стали 35Х производится при температурах 830-860 °С, охлаждение при закалке (в зависимости от толщины и формы изделия) производится в воде или масле.

Необходимо учитывать, что ударная вязкость хромистой стали при медленном охлаждении после высокого отпуска, по сравнению с вязкостью при быстром охлаждении, может понизиться в 1,5-2 раза. Поэтому изделия из хромистой стали после отпуска при 500-650 °С нужно охлаждать быстро (например в масле).

Твердость по Бринеллю металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенном (ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим высоким отпуском (Н+ВО), диаметром или толщиной свыше 5 мм должна соответствовать нормам, указанным в таблице ниже.

Марка стали Твердость НВ, не более
35Х 197

Твердость калиброванной металлопродукции и металлопродукции со специальной отделкой поверхности диаметром или толщиной свыше 5 мм, поставляемой в нагартованном состоянии (НГ) из стали марки 35Х, должна соответствовать нормам, указанным в таблице ниже.

Механические свойства

ГОСТ Состояние поставки, режим термообработки Сечение, мм КП σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2 Твердость HB, не более
не менее
ГОСТ 4543-77 Пруток, закалка с 860 °С в масле, отпуск при 500 °С, охл. в воде или в масле 25 730 910 11 45 69
ГОСТ 8479-70 Поковка. Закалка 100-300 395 395 615 15 40 54 187-229
+ отпуск До 100 490 490 655 16 45 59 212-248

Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, мм σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2 Твердость НВ
30 760 880 15 50 78 262
50 650 820 15 50 78 248
80 550 740 15 50 78 217
120 490 700 15 50 59 207
160 450 670 15 50 59 197
240 390 630 15 50 59 187

Примечание: Нормализация при 850 °С; отпуск при 660 °С, охл. на воздухе; закалка с 850 °С в воде; отпуск при 570 °С, охл. в воде или масле.

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

tотп. °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2
500 880 980 15 53 98
600 680 830 19 61 127
700 540 710 24 68 166

Примечание: Закалка с 850 °С в воде.

Механические свойств при повышенных температурах

tисп. °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, %
20 460 690 28
200 390 700 22
300 360 670 22
400 310 540 24

Примечание: Закалка с 840 °С в масле; отпуск при 580 °С.

Механические свойства (ГОСТ 4543-2016)

Марка стали 35Х
Режим термической обработки Закалка Температура, °С 1-й закалки
или нормализации
860
2-й закалки
Среда
охлаждения
Масло
Отпуск Температура, °С 500
Среда
охлаждения
Вода или масло
Механические
свойства,
не менее
Предел
текучести,
σт, МПа
735
Временное
сопротивление,
σв, МПа
910
Относительное удлинение
δ5, %
11
сужение
Ψ, %
45
Ударная
вязкость
KCU, Дж/см 2
69
Размер сечения
заготовок для
термической
обработки (диаметр
круга или сторона
квадрата), мм
25

Предел выносливости

Ударная вязкость KCU

Термообработка KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С
+25 -25 -70
Закалка с 860 °С в масле; отпуск при 580 °С 101 69 48

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800.
Свариваемость — сваривается ограниченно. Способы сварки: РДС, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка, КТС — рекомендуется последующая термообработка.

Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 0,95 в горячекатаном состоянии при HB 163 и σв = 610 МПа.

Склонность к отпускной хрупкости — склонна.

Прокаливаемость

Полоса прокаливаемости стали 35Х

Примечание: Количество мартенсита 50 %; критический диаметр после закалки в масле равен 15-25 мм.

Сталь марки 35

Расшифровка марки 35: обозначение 35 свидетельствует о том, что в конструкционной стали содержится 0,35 % углерода, а остальные примеси очень незначительны.

Особенности стали 35: при изготовлении высокоточных металлических деталей основное место занимает механическая обработка резанием. В результате обработки резанием на поверхности изделий возникает пластически деформированный (наклепанный) слой. Последний аккумулирует около 3% энергии, затрачиваемой на его образование, которая расходуется на накопление искажений и дефектов кристаллической решетки. Наличие на поверхности изделий наклепанного слоя с нестабильной структурой и большим уровнем внутренних напряжений, зачастую существенно превышающим величину предела текучести неупрочненного материала, может приводить к значительному изменению размеров во времени, что особенно характерно для изделий сложной конфигурации и малой жесткости.

За счет рационального отжига наклепанного слоя можно значительно повысить сопротивление микропластическим деформациям и размерную стабильность тонкостенных деталей приборов. С этой целью произведена оценка изменения величины макронапряжений в поверхностном слое и исследовано влияние дорекристаллизационного отжига (отдыха) на сопротивление микропластическим деформациям, распространенных в приборостроении конструкционных сталей и сплавов после механической обработки резанием. Напряжения в наклепанном обработкой резанием слое определяли методом послойного стравливания поверхности образца.

Вследствие нестабильной структуры в наклепанном поверхностном слое релаксация напряжений в нем интенсивно протекает при достаточно низких температурах, в то время как в основном материале она относительно мала.

В результате релаксации напряжений в наклепанном точением поверхностном слое цилиндрического стального образца происходит существенное изменение его размеров. После выдержки в течение 4 ч при 150° С размеры образца из стали 35 уменьшаются на 1,2 мкм, что соответствует релаксации растягивающих напряжений в поверхностном наклепанном слое на 25%.

Предел упругости сталей и сплавов после механической обработки резанием в зависимости от температуры дорекристаллизационного отжига изменяется по кривой с максимумом. Температурный интервал максимальных значений предела упругости при отжиге механически обработанных образцов составляет для конструкционной углеродистой стали 350-400° С, для аустенитной стали 450° С, для медных сплавов 230-280° С, для титановых сплавов 500-600° С, для дюралюминия в закаленном и искусственно состаренном состоянии - 200° С. Таким образом, оптимальный отжиг после механической обработки обеспечивает повышение предела упругости различных по природе и структурному состоянию сплавов от 1,5 до 4 раз. Весьма активно возрастает предел упругости при отпуске механически обработанных образцов из закаленной высокоуглеродистой стали.

Как видно из рис. 97, после отпуска шлифованных образцов предел упругости значительно возрастает, в то время как твердость не изменяется.

Зависимость релаксационной стойкости металлов и сплавов после обработки резанием от температуры дорекристаллизационного отжига является аналогичной рассмотренной выше для предела упругости. Отжиг на максимальный предел упругости обеспечивает также и максимальную релаксационную стойкость. Например, для механически обработанных образцов из стали 35 максимальная релаксационная стойкость достигается после отжига при 400° С (рис. 98, 99).

Таким образом, результаты исследования показали, что поверхностный наклепанный слой после механической обработки резанием, обычно являющийся причиной размерной нестабильности изделий, может быть эффективно использован для значительного повышения сопротивления микропластическим деформациям и размерной стабильности тонкостенных деталей.

Наблюдаемое изменение сопротивления микропластическим деформациям механически обработанных образцов обусловлено процессами стабилизации тонкой структуры в наклепанном поверхностном слое в результате дорекристаллизационного отжига.

По-видимому, при оптимальной температуре отжига происходит достаточная стабилизация и закрепление атомами внедрения дислокационной структуры без существенного уменьшения плотности несовершенств, что обусловливает максимальные показатели сопротивления микропластическим деформациям наклепанного слоя. При нагреве выше оптимальной температуры отжига наряду со стабилизацией дислокационной структуры происходит существенное уменьшение плотности дислокаций, что приводит к снижению сопротивления течению в микрообъемах.

Читайте также: