Сталь 18хгт характеристики применение
Обновлено: 06.05.2024
Закалка с 1010-1070 °C в масле или на воздухе и последующий низкий отпуск при 150-370 °C.
При контроле закаливаемости рекомендуется температура закалки 1050°C и 150-200 °C для стали 95X18. Для полного смягчения стали (~220 HB) рекомендуется отжиг при 880-920 °C с замедленным охлаждением (скорость охлаждения 25 °C/ч), для улучшения обрабатываемости при точении рекомендуется отжиг при 730-760 °C. Следует избегать отпуска при 450-600 °C, а также нагрева при закалке выше 1065 °C, вызывающего рост зерна, так как в обоих случаях наблюдается снижение ударной вязкости. [1]
Влияние температуры закалки на свойства стали 95X18
| tзак, °C | Остаточный аустенит γ, % | Твердость HRC | Диаметр аустенитного зерна, мкм | Содержание хрома в твердом растворе, % |
| 900 | >1 | 47 | 18 | 9,5 |
| 1000 | — | 55 | 16 | — |
| 1050 | 17 | 58 | 40 | 11,0 |
| 1100 | 32 | 55 | — | 12,2 |
| 1150 | 76 | 40 | 35 | — |
| 1200 | — | 33 | 42 | — |
| 1250 | 93 | 26 | 63 | 16,4 |
Влияние продолжительности отпуска при 200 °C на твердость сортовой стали 95X18 после закалки с 1040-1060 °C [6]
| Продолжительность отпуска, ч | Твердость HRC |
| 0 | 57,5 |
| 1 | 55,5 |
| 1,5 | 55 |
| 2 | 54 |
| 3 | 53 |
Влияние температуры отпуска на свойства стали 95X18 (закалка с 1040 °C) [1]
| tзак, °C | Остаточный аустенит γ, % | Твердость HRC |
| 140 | 15 | 56 |
| 300 | 12 | 51 |
Механические свойства прутков стали 95X18 после различных режимов отжига и закалки [1]
| Режим термической обработки | Твердость HB | σв, Н/мм 2 | σ0.2, Н/мм 2 | δ5 % | ψ, % |
| Закалка с 1010-1065 °C в масле, охлаждение на воздухе | 60-62 HRC | — | — | — | — |
| Закалка и отпуск при 150-379 °C | 55-60 HRC | — | — | — | — |
| Неполный отжиг при 730-790 °C, 2-6 ч | 22-27 HRC | ≥880 | ≥770 | ≥12 | — |
| Полный отжиг при 885-920 °C, 1-2 ч | 215-240 | ≥770 | ≥420 | ≥12 | ≥30 |
Механические свойства
| Состояние поставки | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость HRCэ |
| не менее | ||||||
| Закалка с 1000-1050 °C в масле; отпуск при 200-300 °C, охл. на воздухе или в масле | — | — | — | — | — | Св. 56 |
| Пруток. Полный отжиг при 885-920 °C, 1-2 ч | 420 | 770 | 15 | 30 | — | — |
| Пруток. Неполный отжиг при 730-790 °C, 2-6 ч | 770 | 880 | 12 | 25 | — | 24-29 |
| Подогрев 850-860 °C; закалка с 1000-1070 °C в масле или на воздухе; обработка холодом при 70-80 °C; отпуск при 150-160 °C, охл. на воздухе | — | 1980-2300 | — | — | 63 | Св. 5 |
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска [3]
Механические свойства при повышенных температурах [3]
ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 1050 °C в масле; обработка холодом при -70 °C; отпуск при 400 °C.
Предел выносливости [5]
| Термообработка | σ-1, МПа |
| Закалка с 1050 °C в масле; отпуск при 150 °C; твердость HRCэ 61 | 960 |
Механические свойства по ТУ [5]
| Вид полуфабриката | ТУ | Состояние полуфабриката или контрольных образцов | НВ dотпмм не менее |
| Прутки горячекатаные | ТУ 14-1-377-72 | Отпущенные или отожженные | 3,7 |
Механические свойства при комнатной температуре [5]
| Вид полуфабриката | Состояние | σ0,2 | σв | δ | ψ | HRC |
| кгс/мм 2 | % | |||||
| Прутки | Термически обработанные по режиму: закалка с 1010-11б5 °C в масле или на воздухе | — | — | — | — | 60-62 |
| Термически обработанные по режиму: закалка с 1010-1065 °C и отпуск при 150-370 °C | 190 | 200 | 2 | 10 | 55-60 | |
ПРИМЕЧАНИЕ. После отпуска в интервале температур 450-600 °C сталь обладает наименьшим сопротивлением удару. Нагрев под закалку выше 1060°C вызывает рост зерна и снижает вязкость стали.
Жаростойкость [5]
Сталь устойчива против окисления в воздушной среде при температурах до 800°C.
Коэффициент термического линейного расширения [5]
| Температура °C | αx10 6 1/град |
| 20-100 | 11,8 |
| 20-200 | 12,3 |
| 20-300 | 12,7 |
| 20-400 | 13,1 |
| 20-500 | 13,4 |
| Температура °C | αx10 6 1/град * |
| 100-200 | 12,8 |
| 200-300 | 13,6 |
| 300-400 | 14,4 |
| 400-500 | 14,6 |
* После термической обработки по режиму: закалка с 1050°C (выдержка 45 мин) в масле, отпуск при 425°C (выдержка 1 час), охлаждение на воздухе.
Сталь 18ХГТ конструкционная легированная
Согласно ГОСТ 4543-2016 цифра 18 перед буквенным обозначением указывает среднюю массовую долю углерода (C) в стали в сотых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали 18ХГТ составляет 0,18%.
Буква Х означает, что сталь легирована хромом, отсутствие цифры за буквой означает, что содержание хрома до 1,5%.
Буква Г означает, что сталь легирована марганцем, отсутствие цифры за буквой означает, что содержание марганца до 1,5%.
Буква Т означает, что сталь легирована титаном, отсутствие цифры за буквой означает, что содержание титана до 1,5%.
Вид поставки
- сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71,ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88.
- Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73.
- Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 4543-71, ГОСТ 14955-77.
- Полоса ГОСТ 103-76.
- Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.
Характеристики и применение [1]
—
Сталь 18ХГТ является хромо-марганцовой конструкционной легированной сталью и применяется для изготовления улучшаемых или цементуемых деталей ответственного назначения, от которых требуется повышенная прочность и вязкость сердцевины, а также высокая поверхностная твердость, работающие под действием ударных нагрузок, например:
- шестерни полуосей и коробок передач,
- сателлиты,
- кулачки шарнира переднего ведущего моста,
- втулки,
- червячные валы,
- кулачковые муфты,
- пальцы,
- конические кольца подшипников диаметром 60-250 мм,
- ролики диаметром до 25 мм.
Cталь марки 18ХГТ в ряде случаев используется в промышленности вместо стали марки 12ХН2. Данная сталь может применяться как для цементуемых, так и для улучшаемых деталей. Закалка этой стали производится с температуры 850-880°C в масле с последующим отпуском при температуре 500-650°C.
Так как сталь 18ХГТ характеризуется отпускной хрупкостью, необходимо после высокого отпуска ускоренное охлаждение деталей.
Цементация стали 18ХГТ производится при 940-950°C с последующей закалкой с температуры 780-800°C в масле и отпуском при 180-200°C.
Сравнительная характеристика механических свойств стали марок 18ХГТ и 12ХН2
В результате цементации и последующей термической обработки сталь марки 18ХГТ приобретает несколько большую прочность по сравнению со сталью 12ХН2 при практически равных значениях ударной вязкости и пластичности.
| Марка стали | Режимы термической обработки в °С | σа, кГ/мм 2 | σт, кГ/мм 2 | δ % | ψ % | ан в кГ*м/см 2 | |
| Закалка в масле | Отпуск | ||||||
| 18ХГТ | 800 | 200 | 120 | 90 | 13 | 55 | 7 |
| 12ХН2 | 780 | 200 | 80 | 60 | 12 | 50 | 8 |
Однако следует учитывать, что сталь 18ХГТ прокаливается хуже чем сталь 12ХН2.
В нефтяном машиностроении сталь 18ХГТ применяется для изготовления ответственных высоконагруженных деталей, например:
- валов,
- шестерен коробок передач,
- осей,
- червяков,
- кулачковых муфт и т.д.
Температура критических точек, °С
Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)
| C | Si | Mn | Cr | Ti | Р | S | Cu | Ni |
| не более | ||||||||
| 0,17-0,23 | 0,17-0,37 | 0,80-1,10 | 1,00-1,30 | 0,03-0,09 | 0,035 | 0,035 | 0,30 | 0,30 |
Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)
| Марка стали | Массовая доля элементов, % | |||||||||
| C | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | Al | Ti | V | B | |
| 0,17-0,23 | 0,17-0,37 | 0,80-1,10 | 1,00-1,30 | 2,75-3,15 | — | — | — | 0,030-0,090 | — | — |
- Знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если иное не указано в 7.1.2.3 ГОСТ 4543-2016.
Твердость по Бринеллю (ГОСТ 4543-2016)
ПРИМЕЧАНИЕ:
Твердость по Бринеллю указана для металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенном (ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим высоким отпуском (Н+ВО), для диаметров или толщин свыше 5 мм.
Твердость калиброванной металлопродукции и металлопродукции со специальной отделкой поверхности диаметром или толщиной свыше 5 мм, поставляемой в нагартованном состоянии (НГ) (ГОСТ 4543-2016)
Ориентировочные режимы предварительной термической обработки стали 18ХГТ [2]
Режимы термической обработки изделий из стали 18ХГТ [2]
*Закалка на воздухе.
Режимы термической обработки стали 18ХГТ при цементации [2]
Режимы умягчающей обработки стали 18ХГТ [3]
| Марка стали | Операция | Температура нагрева, °C |
| 18ХГТ | Нормализация, отпуск | 900-930 |
Типовые режимы термической обработки цементуемой стали 18ХГТ [4]
| Источник | Термообработка | Сечение, мм | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость HB сердцевины не более |
| не менее | ||||||||
| ГОСТ 4543-71 | Нормализация при 880-950 °С; закалка с 870 °С в масле; отпуск при 200 °С, охл. на воздухе или в воде | Образец | 880 | 980 | 9 | 50 | 78 | — |
| ГОСТ 23.4.125-77 | Нормализация при 930-960 °С Цементация при 930-950 °С; закалка с 825-840 °С в масле; отпуск при 180-200 °С | — 50 | 360 800 | 64 1000 | — 9 | — — | — — | HB 157-207 HB 285 *1 |
| Цементация при 920-950 °С, охл. на воздухе; закалка с 820-860 °С в масле; отпуск при 180-200 °С, охл. на воздухе | 20 60 | 930 780 | 1180 980 | 10 9 | 50 50 | 78 78 | HB 341 *1 HB 240-300 *1 | |
*1 Твердость поверхности HRCэ57-63.
Механические свойства в зависимости от сечения
| Сечение, мм | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость HRCэ |
| 5 | 1320 | 1520 | 12 | 50 | 72 | — |
| 15 | 930 | 1180 | 13 | 50 | 78 | 38 |
| 20 | 730 | 980 | 15 | 55 | 113 | 30 |
| 25 | 690 | 980 | 19 | 50 | 93 | 28 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 200 °С, охл. на воздухе.
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| tотп, °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость HRCэ |
| 200 | 1150 | 1370 | 11 | 57 | 98 | 41 |
| 300 | 1150 | 1330 | 10 | 57 | 78 | 41 |
| 400 | 1150 | 1210 | 9 | 57 | 78 | 40 |
| 500 | 950 | 940 | 15 | 66 | 144 | 32 |
| 600 | 7200 | 780 | 20 | 73 | 216 | 22 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 880 °С в масле.
Механические свойства при повышенных температурах
| tисп, °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5 (δ4), % | ψ, % |
| Нормализация | ||||
| 20 | 420 (HB 156) | 520 | (26) | 77 |
| 200 | 360 | 460 | (24) | 78 |
| 300 | 310 | 465 | (24) | 68 |
| 400 | 800 | 470 | (29) | 75 |
| 500 | 300 | 410 | (27) | 76 |
| 600 | 240 | 325 | (45) | 86 |
| Образец диаметром 6 мм, длиной 50 мм, кованый и нормализованный. Скорость деформирования 50 мм/мин; скорость деформации 0,03 1/с | ||||
| 700 | 205 | 235 | 46 | 88 |
| 800 | 76 | 135 | 51 | 94 |
| 900 | 54 | 95 | 65 | 96 |
| 1000 | 50 | 78 | 58 | 100 |
| 1100 | 25 | 43 | 61 | 100 |
| 1200 | 13 | 25 | 56 | 100 |
Предел выносливости
| Термообработка | σ-1, МПа | τ-1, МПа | n |
| Закалка с 880 °С в масле, отпуск при 500 °С | 490 | 294 | — |
| Цементация при 960 °С; закалка с 840 °С в масле; отпуск при 180-200 °С | 637 | — | 10 6 |
| Нормализация при 1100 °С, подстуживание до 870 °С, закалка в масле, отпуск при 200 °С | — | 480 | 5·10 5 |
Ударная вязкость KCU
| КСU, Дж/см2 при температуре, °С | |||
| +20 | -20 | -40 | -60 |
| 114 | 101 | 93 | 85 |
Технологические свойства
| Температура ковки, °С | начала 1200, конца 800. Сечения до 250 мм охлаждаются на воздухе, сечения 251-350 мм — в яме |
| Свариваемость | сваривается без ограничений (кроме химико-термически обработанных деталей). Способы сварки: РДС, КТС |
| Обрабатываемость резанием | Kv тв.спл. = 1,1 и Kv б.ст. = 1,0 после нормализации при НВ 156-159 и σв = 530 МПа |
| Флокеночувствительность | не чувствительна |
| Склонность к отпускной хрупкости | малосклонна |
Прокаливаемость (ГОСТ 4543-71)
Полоса прокаливаемости стали 18ХГТ после нормализации при 920 °С и закалки с 900 °С приведена на рис. 16.
Рис. 16. Полоса прокаливаемости стали 18ХГТ
Обзор стали марки 18ХГТ
Сталь марки 18ХГТ представляет собой конструкционный легированный тип сплава. Этот материал является популярным, характеризуется высокой степенью прочности и надежности. Для металла с маркировкой 18ХГТ характерно множество особенностей и отличительных черт. В этой статье рассмотрим обзор стали указанной марки.
Состав и расшифровка
Сталь, соответствующая маркировке 18ХГТ, является легированной, относящейся к конструкционному типу. Сперва стоит расшифровать непосредственное наименование этого вида металла. В название этого сплава добавлены буквы, обозначающие присутствие соответствующих химических элементов в его составе. Так, буквенные значения «ХГТ» в расшифровке названия марки металла свидетельствуют о том, что в нем содержатся хром, марганец и титан.
Все вспомогательные компоненты могут быть добавлены только для того, чтобы добиться определенных физических свойств материала.
Если подробнее рассматривать химический состав популярной марки стали, то стоит обозначить наиболее важные компоненты:
- в металле содержится углерод – 0,17-0,23%;
- присутствует и такой элемент, как хром – 1,00-1,30%;
- марганец – 0,80-1,10%;
- титан содержится в таких количествах – 0,030-0,090%;
- кремний – 0,17-0,37%.
Химический состав рассматриваемого сплава соответствует государственным стандартам. Каждый из перечисленных компонентов выполняет те или иные функции. Так, от процента содержания углерода зависит прочностная степень материала. Что же касается марганца, то он в сталях играет роль заменителя более дорогостоящего никеля, положительно сказывается на прокаливании. Умеренные добавки, такие как титан, сокращают склонность материала к перегреву. Хром, который тоже имеется в составе качественной стали 18ХГТ способствует повышению прочности, а вместе с этим и жесткости готового продукта.
Плюсы и минусы
Необходимо отметить, что сталь, промаркированная обозначением 18ХГТ, является единственной в своем роде. Вместо нее можно задействовать другие марки, если в этом есть необходимость. Однако надо отметить, что альтернативные сплавы обычно стоят в разы дороже. Рассматриваемая марка стали привлекательна тем, что отличается высокой прочностью и надежностью. Детали, которые производят из качественного вида металла, получаются долговечными и практичными, поэтому пользуются большой популярностью. Кроме того, рассматриваемый материал характеризуется доступной стоимостью. Благодаря таким положительным качествам сталь 18ХГТ стала одной из самых популярных.
Несмотря на практичность и надежность рассматриваемой марки металла, нельзя не отметить и ее недостатки. Главный минус 18ХГТ заключается в возможном внутреннем окислении. Обычно такие события происходят в условиях цементации. Кроме того, имеются определенные ограничения, касающиеся величины прокаливания металла.
Свойства
Сталь, которая принадлежит марке 18ХГТ, как и любые другие виды металлов, обладает определенными механическими и физическими свойствами. Исходя из подобных параметров определяется уровень твердости, плотности, свариваемости и других характеристик сплава.
Механические
Обозначим основные механические свойства, характерные для стали марки 18ХГТ.
- Уровень твердости рассматриваемого сплава можно определить по Бринеллю. Так, в отожженном состоянии материал характеризуется параметром твердости 217 HB.
- Показатель временного сопротивления после процесса закалки при установленных 870 градусах Цельсия составляет 980 H/мм2.
- Предел текучести стали с маркировкой 18ХГТ – 885 H/мм2.
- Что касается относительного удлинения рассматриваемого материала, то здесь актуальным является параметр в 9%.
- Имеется и параметр относительного сужения, который представляется 50%.
- Ударная вязкость металла доходит до отметки 78 Дж/см2.
- После цементации имеет место предел выносливости, составляющий 637 МПа.
Физические
Поскольку в составе рассматриваемого популярного сплава присутствует такой химический элемент, как марганец, он придает металлу большую свариваемость. Кроме того, этот компонент сказывается на ковкости стали. При этом марганец не способствует созданию карбида. Элемент просто растворяется, превращаясь в результате в особый легированный цементит.
Рассмотрим другие физические свойства стали с маркировкой 18ХГТ.
- Плотность рассматриваемого материала составляет 7800 кг/м3.
- Что касается модуля упругости, то здесь актуально такое значение – 211 ГПа.
- Коэффициентный показатель расширения линейного типа представляется в таких рамках – 10,0-10-6К-1.
- Коэффициентное значение тепловой проводимости металла – 37 Вт/м К.
- Удельная теплоемкость рассматриваемой марки составляет 495 Дж/кг К.
Виды поставки
Сталь марки 18ХГТ поставляется в различных вариациях. Разберем виды поставки металла подробнее.
- Это может быть прокат сортового типа. К такому варианту относится и фасонный тип проката.
- Калиброванный вид прутка.
- Шлифовальные прутки, а также серебрянка.
- В виде полосы (в соответствии с ГОСТом 103-76).
- Поставки в виде кованых заготовок либо поковки.
Каждый из перечисленных вариантов поставки практичного металла регулируется определенными ГОСТами и нормами.
Применение
Рассматриваемый тип материала представляет собой хромо-марганцевую конструкционную и легированную сталь. Обычно подобный металл задействуется при конструировании модернизируемых деталей либо цементируемых объектов особого значения. Речь идет о таких конструкциях, от которых ожидается самая высокая прочность, а также достаточная вязкость сердцевинного участка. К таким конструкциям относятся и те объекты, от которых ожидается повышенная твердость поверхностных оснований.
Сталь марки 18ХГТ может быть использована для производства предметов, работа которых проходит под воздействием серьезных ударных нагрузок. Это:
- шестеренки полуосевых оснований либо коробок передач;
- сателлитные запчасти;
- разного рода втулки;
- валы червячного типа;
- муфты кулачковой модификации;
- пальцы;
- конусообразные кольцевые элементы подшипников, диаметр которых составляет от 60 до 250 мм;
- роликовые компоненты, диаметр которых составляет до 25 мм.
Бывают случаи, когда металл рассматриваемой маркировки задействуется в промышленных областях вместо другой маркировки металла – 12ХН2. Указанный вид материала может быть применен и для цементируемых, и для предметов, относящихся к категории улучшаемых.
Обработка
Сплав с рассматриваемой маркировкой нуждается в правильно проведенных обработках. Так, процесс закаливания этого типа металла осуществляется под воздействием температурных значений, составляющих от 850 до 880 градусов Цельсия. По всем правилам процедура проводится в масле. После этого необходим обязательный последующий отпуск, но уже при условии температурных значений в 500-650 градусов Цельсия.
Поскольку металл с маркировкой 18ХГТ характерен отпускной хрупкостью, после отпуска высокого типа проводят процедуру охлаждения деталей в ускоренном режиме. Что касается цементации металла, то она осуществляется при температурных значениях от 940 до 950 градусов Цельсия. Далее следует обязательная закалка с температурными показателями 780-800 градусов Цельсия в масле, а также отпуск при 180-200 градусах Цельсия.
По отношению к рассматриваемой марке металла могут задействоваться разные способы обработки в виде сварки, а именно:
Стальные компоненты при этом могут свариваться без дополнительного подогрева или термообработки. Определенные проблемы могут возникнуть только в том случае, если речь идет о составляющих, прошедших химико-термическую подготовку.
Возможна сварка с подходящим присадочным материалом, к примеру, с электродами типа Э100.
Сталь 18ХГТ
Среди тысяч видов стали мало столь популярных, как сталь 18ХГТ. Сочетание таких характеристик марки 18ХГТ, как высокая прочность, твёрдость, ударная вязкость делает материал уникальным. Благодаря новаторским инженерным решениям детали выдерживают экстремальные ударные нагрузки, большую скорость вращения, высокое давление. Сталь к тому же недорогая.
Химический состав
Химический состав регламентируется государственным стандартом. Содержание контролируемых элементов в массовых процентах:
- Углерод–0,17-0,23,
- Хром–1,00-1,30,
- Марганец–0,80-1,10,
- Титан–0,030-0,090,
- Кремний–0,17-0,37.
Каждый из указанных элементов играет свою определённую роль.
От содержания углерода зависит прочность материала.
Марганец в сталях применяется в качестве заменителя более дорогого никеля, улучшает способность к прокаливанию.
Небольшие добавки титана уменьшают склонность стали к перегреву.
Хром повышает прочность и твёрдость материала.
Механические и физические свойства
Основные механические и физические параметры дают полное представление о стали, как материале.
- Твёрдость по Бринеллю в отожжённом состоянии- 217 HB;
- Временное сопротивление после закалки при 870°С–980 Н/мм2;
- Предел текучести– 885 Н/мм2;
- Относительное удлинение- 9%;
- Относительное сужение–50%;
- Ударная вязкость–78 Дж/см2;
- Предел выносливости после цементации–637 МПа.
- плотность-7800 кг/м3;
- модуль упругости-211 ГПа;
- коэффициент линейного расширения–10,0·10-6К-1;
- коэффициент теплопроводности-37 Вт/м·К;
- удельная теплоёмкость–495 Дж/кг·К.
Назначение и применение
По назначению марка18ХГТ относится к конструкционным легированным сталям. Она широко применяется в станкостроении, в автомобильной, тракторной промышленности.
Наиболее востребованными деталями из неё являются валы, шестерни, кулачковые муфты, втулки, шпиндели, червяки.
Чем же так хороша сталь? Что в ней оригинального?
Чтобы лучше понимать значение стали 18ХГТ для промышленности, необходимо рассмотреть хотя бы один пример:
Шестерни. Всем известны эти зубчатые колёса. Они работают в сложных условиях. Для их изготовления сталь 18ХГТ подходит идеально по следующим причинам:
- Технологичность, механическая обработка без проблем. Для изготовления шестерён сталь в исходном состоянии не должна быть слишком твёрдой и хрупкой. Требуемые свойства достигаются специальной термообработкой.
- Обеспечивает износостойкость. Для этого, наоборот, требуется высокая поверхностная твёрдость. Она получается за счёт хорошей цементуемости стали. Обязательное требование при цементации–наличие свободного углерода, внедряющегося в поверхностные слои. После цементации производится закалка, изменяется структура, и твёрдость слоя в 2 мм увеличивается до 60 HRC. Твёрдость сердцевины меньше 40 единиц.
- Высокая прочность. Нередко шестерни работают с перегрузкой, иногда происходит заклинивание зубьев. Чем выше предел прочности стали, тем большую контактную нагрузку смогут выдержать шестерни. У стали 18ХГТ временное сопротивление достаточно высокое, около 1000 МПа.
- Повышенная выносливость. Выносливость, или усталостная прочность, определяет способность деталей работать при циклических нагрузках. Для зубчатых колёс параметр очень актуален. Величина выносливости порядка 700 МПа, как у 18ХГТ, позволяет выдерживать миллионы циклов.
Приведённый пример показывает многообразие положительных характеристик стали 18ХГТ. Но этот перечень не является исчерпывающим.
Кроме цементации сталь может азотироваться. За счёт этого расширяется область применения материала. Насыщенные азотом поверхностные слои толщиной до 0,6 мм приобретают повышенную твёрдость, износостойкость, коррозионную стойкость. После азотирования не требуется термообработки, детали не коробятся.
Значительно увеличивается ресурс таких ответственных деталей, как гребные валы судов.
Преимущества и недостатки
Марка 18ХГТ не единственная в своём роде. В случае необходимости вместо неё можно использовать другие марки – 25ХГТ, 30ХГТ,12ХГН3А. Но все они стоят дороже.
Высокая надёжность и долговечность деталей из 18ХГТ в сочетании с приемлемой ценой–неоспоримое её преимущество.
К недостаткам стали причисляют возможное внутреннее окисление при цементации, некоторые ограничения по величине прокаливания.
Заключение
История создания марки 18ХГТ насчитывает многие десятки лет. Она была разработана в начале 50-х годов 20-го века на заводе ЗИС. С тех пор появилось множество других марок. Но популярность стали 18ХГТ не уменьшилась. Среди хромомарганцевых конструкционных сталей она и сейчас лидирует по применяемости.
Сталь 18ХГТ – это конструкционный легированный сплав. Добавление букв в название ее означает присутствие указанных элементов в сплаве. Например, буквы ХГТ в расшифровке стали 18ХГТ дают понять, что в ней содержится хром, марганец и титан. Добавочные компоненты вводятся специально для того, чтобы сплав смог достичь требуемых от него механических или физических свойств. Такие добавки повышают прочность, антикоррозийность и другие свойства металла.
По химическому составу сталь 18ХГТ содержит следующие элементы в процентном соотношении:
- Хром – 1,3 %.
- Углерод – 0,23%.
- Марганец – 1,1%.
- Титан – 0,09%.
- Кремний – 0,37%.
Сера, фосфор, никель, медь и азот содержатся в совсем малых количествах. Процент указанных элементов дан в максимальном значении. Он может быть немного меньше, но обязательно в допустимых ГОСТом значениях.
Химический состав стали 18ХГТ
Основные свойства
На основные характеристики стали 18ХГТ присутствие таких элементов, как хром. Он является дешевым легирующим элементом. В соединении с углеродом химический элемент придает марке данного сплава прочность и устойчивость материала. При этом наблюдается незначительное понижение вязкости. А также хром положительно влияет на критическую скорость термообработки стали 18ХГТ.
Присутствие марганца положительно влияет на ковкость и дает хорошую свариваемость металлу. Этот компонент не образует карбида. Он растворяется и превращается в легированный цементит. Присутствие большого количества марганца делает ее хрупкой при закалке.
Присутствие кремния в этом типе сплава придает ей прочность. Благодаря этому элементу также не теряется пластичность. Другой элемент – титан. При соединении с углеродом компонент образует высокотвердые изделия. Детали, в которых присутствует титан, способны сопротивляться смятию.
Свариваемость 18ХГТ не имеет ограничений. Металл хорошо соединяется с любыми сплавами.
- Контактная точечная сварка.
- Ручная дуговая сварка.
Свариваются детали без подогрева и термообработки в последующем. Только с деталями, обработанными химико-термически, возможны проблемы во время сварки.
Конструкционная легированная сталь не подвержена различным внутренним дефектам. Во время проверки на излом или разрыв сплав данной марки показывает отличные результаты. Изделия из нее также не склонны к хрупкости во время отпуска детали и проверки на излом.
К физическим свойствам относится отличная износостойкость, вязкость. Из этой марки изготавливаются детали, которые могут работать под длительными и высокими вибрационными и динамическими нагрузками.
Температура среды, в которой допустима работа деталей из конструкционного сплава, может колебаться от минус семидесяти градусов по Цельсию до четырех сот пятидесяти со знаком плюс.
Круг из стали 18ХГТ
Механические свойства 18ХГТ таковы, что пятимиллиметровое изделие выдерживает давление до 1520 Мпа, если материал прошел термообработку при 850 градусах по Цельсию с отпуском в двести градусов. Двадцатимиллиметровые детали из нее выдерживают давление до 950 Мпа при той же закалке и отпуске. Для охлаждения используется масло вместо воды. Оно замедляет процесс, так как от скорости охлаждения зависит результативность закалки.
Твердость изделия из этого металла после отжига равна 217 HB. При повышении температуры до 500 градусов твердость стали 18ХГТ повышается. ГОСТ данного материала 4543-71.
Применение материала
Сталь 18ХГТ нашла применение в изготовлении таких деталей, как поршневые пальцы, зубчатые колеса полуоси. К последним предъявляются большие требования, так как они работают при среднем давлении и набольших скоростях. Материал из которых они изготовлены должен иметь высокую прочность, вязкость и твердость. Характеристики 18ХГТ соответствуют всем вышеперечисленным критериям.
Из данного соединения металлов изготавливают также ведомые валы реверса, шестерни реверс-режимного редуктора, колеса гидропередач, для тракторных шестерен заднего моста. Разрезные кольца, цанги, фрикционные диски – также являются популярными изделиями из марки данной стали.
Оси для конических подшипников Коническая пара наклепанная Шестерня из стали 18ХГТ
А также у нее существуют зарубежные аналоги. Например, в Германии применяется 20MnCr5G, в Болгарии — 18ChGT. Самый близкий сосед – Китай использует аналог — 20CrMnTi.
Читайте также: