Сталь 25 hrc характеристики
Обновлено: 18.05.2024
Одним из главных вопросов, которые ставит перед собой покупатель ножа: «Из какой стали этот нож должен быть?». Попробуем вкратце рассмотреть самые популярные варианты и доходчиво ответить на этот вопрос.
Для начала, совсем кратко, о том, какие стали используются для изготовления ножей.
- Нержавеющие стали.
- Инструментальные легированные стали.
- Углеродистые и пружинные (рессорные) стали.
Нержавеющие стали
Нержавеющие стали (самые популярные в настоящее время) являются самыми универсальными. Из них можно изготовить нож почти любого назначения. Основное их отличие от других сталей - способность успешно сопротивляться коррозии (ржавчине). Для этого, обычно, в состав стали вводится легирующая добавка - хром (Cr). Содержание хрома от тринадцати процентов и выше дает материалу невосприимчивость к ржавчине. Тут надо понимать, что при неблагоприятных условиях (в соленой воде, например) может подвергаться коррозии и нержавеющая сталь. Абсолютно нержавеющих ножевых сталей не бывает, но все же в обычных бытовых условиях эти стали коррозии практически не подвержены. Так какие же конкретно эти марки сталей?
Недорогие нержавеющие стали
- российские 40Х13, 65Х13, ЭП-107 и пр.;
- европейские 1.4116, 12C27 и пр.;
- японские SUS420J2, AUS-4, AUS-6 и пр.;
- американские 420, 425, 420HC и пр.;
- китайские 4Cr13MoV, 5Cr13MoV и пр.
Как правило, из этих сталей изготавливаются недорогие кухонные и универсальные ножи. Ножи из таких сталей хорошо сопротивляются коррозии, но заточку держат неважно. Термообработать (закалить) их получается до твердости 50-54 HRC, что крайне недостаточно. Приличный нож должен иметь твердость режущей кромки (РК) не менее 55 HRC. К приятному исключению можно отнести шведскую марку 12C27, японскую AUS-6 и американскую 420HC. У ножей из трех перечисленных сталей устойчивость режущей кромки хорошая. Закаливаются такие ножи до твердости примерно 55-58 HRC, это вполне достаточно для большинства работ на кухне и работ в турпоходе или на рыбалке.
Средние по стоимости нержавеющие стали
- российские 95Х18, 110Х18 и пр.;
- европейские 1.4125, 14C28N, N690 и пр.;
- японские AUS-8, AUS-10, VG-1 и пр.;
- американские 440A, 440B, 440С и пр.;
- китайские 7Cr13MoV, 8Cr13MoV, 9Cr13MoV и пр.
Из таких сталей получаются, как правило, ножи недорогие, но очень хорошие. Прекрасно закаливаются до твердости 57-59 HRC (иногда и выше). Особо хочется выделить современную австрийско-шведскую марку N690. Эта сталь очень стабильна. Хорошо термообрабатывается. Многие производители в мире переходят на нее. В том числе, и у нас в России, т.к. наши нержавеющие стали капризны и не всегда стабильны.
недорогой нож стоит до 100 долларов;
средний нож от 100 до 300 долларов;
дорогой нож от 300 долларов и выше.
Дорогие нержавеющие стали:
- российская ЭП-766;
- европейские Elmax, M390 и др.;
- японские VG-10, ATS-34, R-2, ZDP-189 и пр.;
- американские 154CM, CPM S30V, CPM S35VN и пр.
Такие стали используются для изготовления авторских ножей, ножей - предметов роскоши. Как правило, ножи из таких сталей совсем недешевые. Выделить из общего списка хочется:
- российскую сталь ЭП-766 (95Х13М3К3Б2Ф) - все же приятно, что у нас не разучились работать!
- американскую 154CM – изначально сталь разрабатывалась для лопастей газовых турбин.
- японскую VG-10 – просто и надежно, проверено временем!
- австрийско-шведскую Elmax – до недавнего времени эта сталь была «последним словом» в производстве ножей.
- австрийско-шведскую M390 – наверно самую современную, но немного переоцененную на пике моды.
Клинки из таких сталей обычно имеют твердость от 58 до 61 HRC.
Инструментальные стали
А теперь поговорим о ножах из инструментальных сталей. Что это такое и зачем нужны.
Инструментальными легированными сталями обычно называют стали с высоким содержанием углерода (от 0,8 до 1,6 %) и заметным процентом легирующих добавок (от 2,5 %). Такие стали гораздо лучше большинства нержавеющих сталей «держат» режущую кромку. Их, как правило, закаливают от 60 до 64 HRC. Но нужно помнить, что такие стали не являются нержавеющими, а значит требуют ухода.
Условно можно разделить инструментальные ножевые стали на две группы.
Стали - аналоги американской D2
- российская Х12МФ;
- европейские 1.2379, K110, Z160 и пр.;
- китайская Cr12MoV.
Как правило, эти стали используются для производства разделочных и шкуросъемных ножей, а также для ножей универсальных и рабочих. Иногда из таких сталей делают и клинки для складных карманных ножей. Данные стали содержат в своем составе высокое количество углерода (1,5-1,6%), а высоким называется содержание свыше 1,0%. Обладают такие ножи отличными режущими свойствами, прекрасно держат режущую кромку, но склонны немного ржаветь. Хотелось бы заметить, что сталь D2 выпускается только в США. Если «D2» написано на клинке ножа, произведенного в России или Китае, то там, конечно, никакая не D2, а ее местный аналог. Хорошей заменой D2 является австрийско-шведская K110, очень популярная сталь, ничем не уступает американской, но достать ее проще и стоит она дешевле.
Так называемые «восьмипроцентные» стали
- американская CPM S3V;
- австрийско-шведские K340 и Vanadis 10.
Называют их «восьмипроцентными», т.к. они имеют в своем составе примерно 8,0 % хрома. Ржавеют такие стали сильнее, чем D2, но намного превосходят D2 в прочности (но D2 превосходит их в износостойкости режущей кромки). Лучше всего из таких сталей делать длинноклинковое рубящее оружие. То есть для небольших «ловких» ножей хорош D2, а для ножей с длинным клинком (от 150-250 мм) лучше CPM S3V или K340.
Другие стали
Есть, конечно, и другие виды и марки сталей. Но, как правило, обычные ножи (для кухни, рыбалки и туризма) из таких марок не делают. А если и делают, то встречаются они нечасто.
Например, углеродистые стали типа отечественных У7, У8, У10, пружинная сталь 65Г, а также инструментальные типа 9ХС, ХВГ и пр. Как правило, эти стали используются для изготовления ремесленных ножей и резцов по дереву. Они очень хорошо «держат» режущую кромку, но и ржавеют слишком охотно. На природу их лучше не брать, с продуктами питания им лучше не контактировать. Не любят такие ножи воду и влажные от пота руки. Могут покрыться ржавчиной от влаги, которая содержится в воздухе (если погода сырая или помещение слишком влажное).
Заграничными аналогами таких сталей являются:
- японская SK5;
- шведская UHB 20C;
- американские 1055, 1075, 1095;
- китайские 65Mn, T-10.
А теперь хотелось бы написать несколько слов о значении твердости. Твердость обычно измеряют по методу Роквелла, по шкале C (HRC). Для этого вдавливают в поверхность клинка специальный твердый шарик и оценивают глубину вдавливания.
Как уже упоминалось, нормальный нож должен, по нашему мнению, иметь твердость режущей кромки не менее 55 единиц. Исключением тут могут быть традиционные среднеазиатские ножи (пчаки и корды), у них твердость не превышает 50 HRC. Порезал таким ножом, тут же на обратной стороне пиалы подточил лезвие. То есть, нож слишком легко тупится, но и быстро затачивается.
Для европейских ножей, а особенно японских, такой низкий уровень твердости неприемлем. Европейские ножи, как правило, имеют твердость от 55-58 HRC.
А японцы любят высокую твердость - «перекал» 60-62 HRC, но за такую твердость нужно будет расплачиваться потерей прочности (такие ножи хрупкие). И их сложнее затачивать.
Значение твердости - это не «мегапиксели». Больше - не значит лучше. Гнаться за высоким значением не следует. Нужно ориентироваться на «золотую середину»: 56-58 HRC. Этого вполне достаточно для решения большинства задач. Небольшим шкуросъемным ножам можно порекомендовать твердость 59-61 HRC. Для инструментов, требующих повышенной прочности, наоборот, желательна твердость 50-52 HRC (например, штык-ножи, кинжалы, шашки).
Как правило, ножей с твердостью свыше 64-65 HRC не существует (такая твердость у сверла по металлу). Если кто-то из производителей или продавцов заявляет более высокую твердость режущей кромки, то он, видимо, лукавит.
Видов и марок сталей, конечно намного больше, мы пытались лишь разобрать самые популярные.
Сталь 25 конструкционная углеродистая сталь
Цифра 25 обозначает, что среднее содержание углерода в стали составляет 0,25%.
Химический состав, % (ГОСТ 1050-88)
| C | Si | Mn | Cr | S | Р | Cu | Ni | As |
| не более | ||||||||
| 0,22-0,30 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,25 | 0,04 | 0,035 | 0,25 | 0,25 | 0,08 |
Химический состав, % (ГОСТ 1050-2013)
| Марка стали | Массовая доля элементов, % | |||||||
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Cu | |
| не более | ||||||||
| 25 | 0,22-0,30 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,030 | 0,035 | 0,25 | 0,30 | 0,30 |
Характеристики и свойства
Сталь 25 является нелегированной конструкционной сталью с нормальным содержанием марганца.
Для повышения поверхностной твердости и, следовательно, увеличения стойкости против износа детали, изготовленные из сталь марки 25 в ряде случаев подвергаются цементации или цианированию (например пальцы крейцкопфов, шестерни, оси).
Вместо стали марки 25 для изготовления ответственных деталей нефтепромыслового и нефтезаводского оборудования может быть рекомендована сталь с повышенным содержанием марганца 20Г. Эта сталь обладает большей прочностью при сохранении высоких пластических свойств.
Назначение и применение
Сталь 25 применяется для изготовления деталей требующих большой вязкости и не подвергающихся при эксплуатации высоким напряжениям, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и износостойкости при невысокой прочности сердцевины, например:
- оси,
- валы,
- соединительные муфты,
- собачки,
- рычаги,
- вилки,
- шайбы,
- валики,
- болты,
- фланцы,
- тройники,
- крепежные детали
- неответственные детали
Сталь 25 применяется для изготовления неогневой аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов, например:
- реакционных камер,
- эвапораторов,
- ректификационных колонн,
- газосепараторов,
- корпусов теплообменников и других сосудов,
- а также для приварных фланцев.
В нефтяном машиностроении из стали этих марок также изготовляют:
- сердечники поршней грязевых насосов,
- сухари кованых бурильных ключей,
- оси,
- соединительные муфты,
- пальцы крейцкопфов
- шестерни привода масляного насоса компрессоров,
- различные болты,
- гайки,
- винты,
- шпильки,
- вилки,
- рычаги,
- шайбы и т. д.
Применение стали 25 для крепежных деталей (ГОСТ 32569-2013)
| Марка стали | Технические требования | Допустимые параметры эксплуатации | Назначение | |
| Температура стенки, °С | Давление среды, МПа (кгс/см 2 ), не более | |||
| сталь 25 ГОСТ 1050, ГОСТ 10702 | СТП 26.260.2043 | От -40 до +425 | 2,5 (25) | Шпильки, болты |
| 10 (100) | Гайки | |||
| От -40 до +450 | Шайбы | |||
Условия применения стали 25 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 Pn, МПа(кгс/см 2 ) | Температура среды, °С | Давление номинальное Pn, МПа(кгс/см 2 ) | Температура среды, °С | Давление номинальное Pn, МПа(кгс/см 2 ) | ||
| 25 | ГОСТ 1050 | От -40 до 425 | 2,5 (25) | От -40 до 425 | 10 (100) | От -40 до 425 | 10 (100) |
Коэффициент относительной эрозионной стойкости деталей арматуры из стали 25 (ГОСТ 33260-2015)
| Детали проточной части арматуры | Материал деталей | Коэффициент эрозионной стойкости относительно стали 12X18H10T | Максимальный перепад давления, при котором отсутствует эрозионный износ, МПа |
| Корпус, патрубки, седло, шибер | 25 (25Л) | 0,0055 | 0,022 |
- Коэффициент эрозионной стойкости материала представляет собой отношение скорости эрозионного износа материала к скорости эрозионного износа стали 12Х18Н10Т (принятой за 1).
- Материалы являются эрозионностойкими, если коэффициент относительной эрозионной стойкости не менее 0,5 и твердость материала HRC 28.
Стойкость стали 25 против щелевой эрозии (ГОСТ 33260-2015)
| Группа стойкости | Балл | Эрозионная стойкость по отношению к стали 12X18H10T | Материал |
| Нестойкие | 6 | 0,005-0,05 | сталь марки 25 |
Термообработка — цементация
Цементация стали 25 производится при температуре 910-930°С; цементованные изделия закаливаются с температуры 780-800°C в воде и отпускаются при 150-180°C.
Термообработка — цианирование
Цианируют, как правило, в ваннах из расплавленных солей, содержащих 20-25% цианистого натрия, при температуре 820-850°C в течении 20-40 мин. При таком режиме
цианиривания можно получить цианированный слой глубиной 0,2-0,3 мм. После цианирования и закалки с отпуском при 150-180°C изделия имеют твердость на поверхности HRC 62-64.
Температура критических точек, °С
Твердость HB (ГОСТ 1050-2013)
| Марка стали | Твердость HB, не более | |||
| горячекатаной и кованой | калиброванной и со специальной отделкой поверхности | |||
| без термической обработки | после отжига или высокого отпуска | нагартованной | после отжига или высокого отпуска | |
| 25 | 170 | — | 217 | 170 |
Механические свойства металлопродукции для стали 25 (ГОСТ 1050-2013)
| Марка стали | Механические свойства, не менее | |||
| Предел текучести σ0,2, МПа | Временное сопротивление σв, МПа | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ, % | |
| 25 | 275 | 450 | 23 | 50 |
ПРИМЕЧАНИЕ. По согласованию изготовителя с заказчиком для металлопродукции из стали марки 25 допускается снижение временного сопротивления на 20 Н/мм 2 , по сравнению с нормами, указанными в таблице, при одновременном повышении норм относительного удлинения на
2 % (абс.).
Механические свойства металлопродукции в нагартованном или термически обработанном состоянии (ГОСТ 1050-2013)
| Марка стали | |||
| Временное сопротивление σв, Н/мм 2 | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ, % | |
| 25 | нагартованной | ||
| 540 | 7 | 40 | |
| отожженной или высокоотпущенной | |||
| 410 | 19 | 50 | |
Механические свойства металлопродукции из стали 25 в зависимости от размера (ГОСТ 105-2013)
| Механические свойства металлопродукции размером | |||
| Предел текучести σ0,2, МПа не менее | Временное сопротивление σв, МПа | Относительное удлинение δ5, % | Работа удара KU, Дж |
| не менее | |||
| до 16 мм включ. | |||
| 375 | 550-700 | 19 | 35 |
| св. 16 до 40 мм включ. | |||
| 315 | 500-650 | 21 | 35 |
| св. 40 до 100 мм включ. | |||
| + | + | + | + |
- Механические свойства, определяются на образцах, вырезанных из термически обработанных (закалка с отпуском) заготовок.
- Знак «+» означает, что испытания проводят для набора статистических данных, результаты испытаний заносят в документ о качестве.
- Значения механических свойств приведены для металлопродукции круглого сечения.
Механические свойства проката
| ГОСТ | Состояние поставки | Предел прочности при растяжении σв, МПа | δ5 (δ4), % | ψ % | Твердость HB, не более |
| не менее | |||||
| ГОСТ 1050-88 | Сталь горячекатаная, кованая, калиброванная и серебрянка 2-й категории после нормализации | 450 | 23 | 50 | — |
| Сталь калиброванная 5-й категории после отжига или высокого отпуска | 410 | 19 | 50 | — | |
| ГОСТ 10702-78 | Сталь нагартованная калиброванная и калиброванная со специальной отделкой без термообработки | 540 | 7 | 40 | 217 |
| ГОСТ 1577-93 | Полоса нормализованная или горячекатаная | 450 | 23 | 50 | — |
| ГОСТ 4041-71 (образцы поперечные) | Лист термообработанный 1 и 2-й категорий | 390-540 | 26 | — | 138 |
| ГОСТ 16523-89 (образцы поперечные) | Лист горячекатаный | 390-540 | (21)(22) | — | — |
| Лист холоднокатаный | 390-540 | — | — | ||
Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)
| Термообработка | Сечение, мм | Предел текучести σ0,2, МПа | Предел прочности при растяжении σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость НВ, не более |
| не менее | |||||||
| Закалка + отпуск + нормализация | До 100 | 175 | 350 | 28 | 55 | 64 | 101-143 |
| 100-300 | 175 | 350 | 24 | 50 | 59 | 101-143 | |
| 300-500 | 175 | 350 | 22 | 45 | 59 | 101-143 | |
| До 100 | 195 | 390 | 26 | 55 | 59 | 111-156 | |
| 100-300 | 195 | 390 | 23 | 50 | 54 | 111-156 | |
| 300-500 | 195 | 390 | 20 | 45 | 49 | 111-156 | |
| До 100 | 215 | 430 | 24 | 53 | 54 | 123-167 | |
| 100-300 | 215 | 430 | 20 | 48 | 49 | 123-167 | |
| До 100 | 245 | 470 | 22 | 48 | 49 | 143-179 | |
| Закалка + отпуск | 100-300 | 275 | 530 | 17 | 38 | 34 | 156-197 |
Механические свойства стали после ХТО
| Режим ХТО | Сечение, мм | Предел текучести σ0,2, МПа | Предел прочности при растяжении σв, МПа | δ, % | ψ, % | Твердость, не более |
| не менее | ||||||
| Цементация при 920- 950 °С; закалка с 820-840 °С в воде; отпуск при 180-200 °С, охл. на воздухе | 60 | 345 | 550 | 25 | 45 | HRCэ 170 *1 ; НВ 55-63 *2 |
Предел выносливости (n = 10 7 )
| Состояние стали | σ-1, МПа |
| Закалка с 870 °С в масле; отпуск при 480 °С, Предел текучести σ0,2 = 330 МПа, Предел прочности при растяжении σв = 460 МПа | 203 |
| Отжиг, Предел прочности при растяжении σв = 410 МПа | 186 |
| Нормализация, Предел прочности при растяжении σв = 450 МПа | 245 |
| Горячая прокатка, Предел прочности при растяжении σв = 400 МПа | 225 |
Ударная вязкость KCU
Механические свойства при повышенных температурах
| tисп., °C | Условия испытания | Предел текучести σ0,2, МПа | Предел прочности при растяжении σв, МПа | δ10 (δ5), % | ψ, % | KCU, Дж/см 2 |
| 20 | После прокатки. Скорость деформирования 0,8 мм/мин | 310 | 490 | 28 | 58 | 78 |
| 200 | 320 | 560 | 13 | 44 | 97 | |
| 300 | 200 | 540 | 22 | 57 | 88 | |
| 400 | 165 | 465 | 25 | 66 | 69 | |
| 500 | 150 | 330 | 28 | 70 | 49 | |
| 700 | После прокатки. Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм. Скорость деформирования 16 мм/мин; скорость деформации 0,009 1/с | 130 | 145 | (42) | 77 | — |
| 800 | 69 | 96 | (57) | 78 | — | |
| 900 | 47 | 79 | (53) | 95 | — | |
| 1000 | 40 | 54 | (60) | 100 | — | |
| 1100 | 24 | 38 | (66) | 100 | — | |
| 1200 | 14 | 23 | (101) | 100 | — | |
| 1300 | 20 | 25 | (67) | 100 | — |
ПРИМЕЧАНИЕ. σ 400 1/10000 = 137 МПа, σ 400 1/100000 = 103 МПа, σ 450 1/10000 = 81 МПа, σ 450 1/100000 = 52 МПа.
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1280, конца 700. Охлаждение на воздухе.
Свариваемость — сваривается без ограничений, кроме деталей после ХТО. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС.
Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 1,7 и Kv б.ст = 1,6 в горячекатаном состоянии при Предел
прочности
при растяжении
σв = 450-490 МПа.
Флокеночувствительность — не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
Из чего состоит сталь марки 25 и где она используется?
Сталь марки 25 (Ст-25) – один из стандартных, типовых сплавов, имеющих хождение в большинстве разновидностей сталелитейного производства. Маркировка состава сообщает, что это среднеуглеродистый сплав, обладающий большинством обычных на первый взгляд параметров.
Состав и расшифровка
Марка Ст25 – отсылка к 0,25% углерода (среднее значение). Химический состав стали 25 разграничен следующим образом.
Содержание хрома в стали данной марки занижено. А это значит, что изделия, заготовки из Ст-25 не должны работать при высокой относительной влажности (более 70%) – спустя короткое время они заржавеют.
Характеристики и свойства
Согласно требованиям ГОСТ механические свойства при завышенных температурных значениях расположились следующим образом.
Долговременное давление на деформацию, МПа
Недолговременное, порционное давление на сминание, МПа
Теплоотдача при нагреве, Дж/м2
После проката: быстрота сминания заготовки – 0,8 мм/мин.
Заготовка круглая с диаметром в 6 мм и протяжённостью в 30 мм, прокат. Быстрота сминания – 16 мм/мин.
Общемеханические показатели заготовок из Ст-25 проявили себя следующим образом.
Термообработанное состояние при продаже
Усилие на сминание, МПа
Твёрдость по Бринеллю
Горячий прокат поковочный, откалиброванный, серебряночный материал 2-го класса, нормализованные заготовки
Откалиброванные заготовки 5-го класса. Отожженный, высокоотпущенный материал
Гартованый калибр, спецотделанный, без термоотжига
Полосовая сталь, горячий прокат, нормализация
Листопрокат отожжённый 1-2 классов
Механика кованых изделий представлена следующими значениями основных параметров.
Долгое усилие на сминание, МПа
Короткопериодичное усилие на сминание, МПа
Закаливание, отпускание, возврат к номинальной норме
Закаливание и отпускание
Механика Ст-25 после химико-термической обработки проявила себя исходя из следующих значений.
Долговременноеусилие на сминание, МПа
Кратковременное, цикличное усилие на сминание, МПа
Твёрдость по Роквеллу
Цементирование при накаливании до 920-950°С, закаливание при несколько пониженной температуре в 820-840°С в водной среде, отпускание при подогреве до 180-200°С на открытом воздухе
Технология Ст-25 такова, что ковать данный сплав начинают при 1280 градусах по Цельсию, завершают – при 700. Далее заготовку охлаждают наружно, без печи. Варится данный сплав хорошо – за исключением заготовок, подвергнутых химико-термическому отжиганию. Варят детали на электроинверторе, полуавтоматической или ручной установкой на метане, ацетилене и кислороде в среде аргона, а также автоматическим методом. Отпускание происходит без охрупчивания. Сплав не флокеновосприимчив. Критические температуры Ст-25 расположились следующим образом.
Ударно-вибрационное поглощение зависит от температурных режимов и вида обработки следующим образом.
Температура окружающей среды
Возврат к нормативным значениям
Измеряется ударная вязкость в джоулях на квадратный сантиметр. Пределы деформационной устойчивости состава Ст-25 расположились следующим образом.
Непрерывное усилие на сминание, МПа
Момент наивысшего усилия на сминание, МПа
Недолговременное усилие на замятие заготовки, МПа
Закаливание при 870, масляная среда. Отпускание при нагреве до 480.
Физика Ст-25 показала себя следующим образом.
Обычная упругость, ГПа
Скручивающее сопротивление, ГПа
Удельный вес сплава, кг/м3
Теплопередача, Вт/ (м ·°С)
Удельное электрическое сопротивление (мОм · м)
Виды поставок и аналоги
Заменяется Ст-20 на Ст-30. В отдельных случаях используют состав Ст-20А – сплав с меньшим содержанием фосфора и серы, делающих любую сталь более ломкой, чем задумано заказчиком. Изделия из Ст-20 выпускаются в таких видах поставки.
- Общесортовой прокат, включая фасонные детали.
- Прут-калибр. Шлифпруток и серебряночные изделия.
- Листопрокат тонкий и утолщённый.
- Полосовая сталь. Лента до 1 мм толщиной.
- Проволочные заготовки.
- Кованые детали и комплектующие.
Нормативы выпуска определяются более чем 10 соответствующими ГОСТами.
Применение
Использование сплава Ст-25 в промышленности – выпуск осевых, вальных, соединяющих, вилочных, фланцевых, собачечных, тройничных и крепёжных деталей. Практикуется также выпуск составляющих для турбинных установок всех принципов действия.
После прохождения стадии ХТО из сплава Ст-25 изготавливаются винтовые, втулочные, собачечные детали. К ним, в свою очередь, требования заключаются в соблюдении нормативов на приповерхностную номинальную твёрдость. Все эти комплектующие должны быть относительно износоустойчивыми – при сравнительной мягкости сердцевины изделия.
Термообработка
Температура закалки Ст-25, как и у большинства стальных сплавов, не превысит 900 градусов. Отжиг осуществляется при температуре не выше 600 градусов. Чтобы свариваемость заготовок из состава Ст-25 оказалась хорошей, детали зачищают и подвергают либо подогреванию до 200-300 градусов, либо стандартному отжиганию при уже известных температурных значениях. Закаливание лучше всего проводить с опусканием раскалённой заготовки в масло (но не в отработку – она представляет собой уже разрушенную масляную среду, лишённую своих первоначальных свойств).
Что касается ковки изделий, то нарушать озвученный ранее температурный режим нельзя: сталь Ст-25 теряет своё относительно размягчённое состояние при снижении её температурной отметки ниже 700 градусов по Цельсию. Сварка стальных деталей производится по их толщине соответствующими электродами.
Если толщина заготовок превышает 8 мм, может быть применён «провар» в несколько этапов – последовательными швами с остыванием свариваемой конструкции до температуры ниже 100 градусов после каждого сварочного цикла.
Особенности стали 25Л
В настоящее время в самых разных областях задействуются различные марки сталей. Каждая марка подразумевает свои эксплуатационные характеристики, физические и химические свойства. В этой статье пойдет речь об особенностях качественного сплава марки 25Л.
Буквенное обозначение «Л», находящееся за цифровой отметкой марки, говорит о том, что сплав относится к литейной категории. Это означает, что он идет на производство различных отливок. Это нелегированный вид металла, который может служить заменой материалам с другими маркировками, а именно 20Л и 30Л.
Цифровое значение, которое присутствует в наименовании рассматриваемого сплава, указывает на то, что среднее содержание углерода в нем составляет 0,25%.
Химический состав марки 25Л является довольно богатым и соответствует установленным ГОСТам. Сталь с указанной маркировкой состоит из нижеперечисленных химических элементов:
Fe (железо) – на долю этого компонента приходится примерно 97% от общего содержания;
C (углерод) – от 0,22 до 0,3%;
Mn (марганец) – от 0,35 до 0,9%;
Si (кремний) – 0,2-0,52%;
Ni (никель) – не более 0,3%;
Cr (хром) – не больше 0,3%;
Cu (медь) – не более 0,3%;
S (сера) – не больше 0,45%;
P (фосфор) – до 0,04%.
Марганец, на долю которого может приходиться почти 1% от общего состава, применяется для уменьшения показателей хрупкости сплава.
Подобные проблемы часто провоцирует большая концентрация иного нежелательного элемента, такого как сера.
Качественная и широко используемая сталь с маркировкой 25Л имеет ряд индивидуальных свойств и характеристик. Ознакомимся с наиболее важными из них, влияющими на свойства сплава.
Уровень твердости рассматриваемого сплава по Бринеллю достигает таких отметок – HB 10-1=124-207 МПа.
Металл рассматриваемой марки отличает степень плотности, которая представлена следующим значением – 7830 кг/см3 на фоне температурного показателя в 20 градусов Цельсия.
Материал может подвергаться термической обработке в условиях температур 880-900 градусов Цельсия. При этом процедура отпуска стали может быть осуществлена при значениях от 620 до 630 градусов.
Рассматриваемый вид металла относится к категории ограниченно свариваемых экземпляров. К отпускной хрупкости металл с маркировкой 25Л не склонен.
Обрабатывать сталь посредством резания представляется возможным только в термообработанном виде при достижении показателей HBK 160KK υ тв. спл=1,25 и Кυ б. ст=1.
Начало затвердевания сплава происходит на фоне температурного значения, установленного в пределах 1490-1504 градусов Цельсия.
Жидкотекучесть рассматриваемого вида стали – 1,0 Кжт.
Возможная усадка линейного типа может составить от 2,2 до 2,3%.
Что касается подверженности металла к формированию пористости усадочного типа, то здесь актуальным окажется показатель 1.0 Ку. п.
Нелегированная конструкционная сталь 25Л, в которой содержится большой процент марганца, нередко подвергается процедуре цементации или цианирования.
Необходимость в таких операциях возникает, чтобы детали из этого материала получились более износостойкими и практичными.
Аналоги
Стальной сплав, принадлежащий марке 25Л, имеет множество качественных аналогов, с которыми имеет очень много общих характеристик. Подобные типы металлов производятся на территории разных стран, поэтому обозначаются различными маркировками.
Разберем список наиболее практичных и качественных аналогов стали 25Л, которые производятся за рубежом.
Аналогичными параметрами обладают американские сплавы с такими наименованиями: 2A, A10, N1, GrWCB.
Очень хорошим качеством характеризуются аналоги, произведенные в Японии – SC410, SC46.
Существуют аналогичные английские сплавы – 161-430, 161-430A.
В Швеции производится аналог стали 25Л, которому принадлежит марка 1305.
Венгерский аналог – Ao450FK.
Аналогичный вид румынского металла – OT450-3.
Австрийский аналог – GS45.
Существует еще очень много зарубежных аналогов сплава 25Л. Хорошие металлы с похожими характеристиками производятся в Чехии, Польше, Италии и так далее. Что касается материалов, которые могут служить заменителями 25Л, то к ним относятся сплавы упомянутых выше марок 20Л и 30Л.
Высококачественная сталь с маркировкой 25Л широко используется в самых разных областях. Очень часто именно этот материал берется для производства запчастей и деталей, от которых требуется повышенная вязкость. При этом подобные изделия по ходу эксплуатации не подвергаются слишком высокому напряжению. Из стали 25Л получаются хорошие позиции, от которых не требуется слишком высокая поверхностная прочность и износостойкость при условии небольшой прочности сердцевинной части.
Рассмотрим список изделий, которые чаще всего изготавливают из рассматриваемого качественного сплава:
муфты для соединения конструкций;
крепкие рычажные элементы управления;
шайбы и вилковые изделия;
болты и фланцевые детали;
крепкие стальные тройники;
разнообразные элементы надежного и практичного крепежа;
прочие функциональные детали, которые не относятся к ответственной категории.
Во многих случаях качественный литейный металл задействуется для изготовления многофункциональной и профессиональной аппаратуры, предназначенной специально для заводов нефтепереработки. Разумеется, речь идет о таких изделиях, которые относятся к не огневому типу:
элементы для камер рекреации;
корпусные части тепловых обменников и прочих резервуаров;
фланцы приварного вида.
Что касается современного нефтяного машиностроения, то здесь из рассматриваемого вида стали, как правило, производятся такие важные и функциональные позиции:
поршневые сердечники для грязевых помп;
сухари кованых ключей бурения;
приводные шестеренки для масляного компрессорного насоса;
разнообразные виды качественных болтов;
винтики и гайки;
рычажные компоненты и вилки;
Качественная сталь для отливок также может применяться для производства:
надежной станины прокатных станов;
а вместе с тем и траверсов;
букс, крышек цилиндров;
корпусных подшипниковых элементов и многих других запасных частей.
Речь идет о таких изделиях, эксплуатация которых осуществляется в условиях температур от 40 до 450 градусов Цельсия под действием давления.
Сварка
Как указывалось выше, сталь с маркировкой 25Л является свариваемой, но с определенными ограничениями. При этом допустимыми являются следующие методы варки:
АДС под защитой газового типа;
Рекомендуется предварительный подогрев стали, а также последующая термическая обработка в соответствии со всеми нормами и правилами.
Все о твердости стали
Твёрдость — свойство стали (или другого сплава) оказывать сопротивление сдавливанию более твёрдым телом, например, быстрорежущей сталью или победитом.
Что это такое?
Твёрдость стали – одна из важнейших величин (показателей), имеющих основное значение для её использования при разных условиях. Это значит, что стальной сплав, не обладающий минимально необходимой при выполнении определённых задач твёрдостью, быстро выходит из строя в режиме частой и длительной нагрузки.
Например, гвоздь, будучи изготовленным из железа, в котором почти нет углерода, нельзя было бы вбить даже в деревяшку. Он тут же затупился и согнулся бы. Чтобы избежать подобных ситуаций, в сталь вводят важнейший компонент – углерод. Твёрдость стали по шкале Роквелла должна достигать как минимум 36 единиц, только тогда стальной состав можно будет с большим успехом применить, например, в качестве конструкционного материала.
Но если такое свойство не обеспечивается в полной мере, то железо подлежит переплавке. Чистое железо, не обладающее достаточной твёрдостью, присущей стали, можно встретить только в лабораториях.
Виды шкал по методу измерения
Твёрдость стали как характеристика влияет на конкретное её применение. Она определяется как частное от деления величин нагрузки и площади поверхности друг на друга. Однако различают поверхностную, объёмную и проекционную твёрдость. Поверхностная определяется величиной давления, которую выдерживает заготовка. Проекционная – деление значения силовой нагрузки к площади проекции области давления. Объёмная – та же величина, поделённая на конкретный объём испытуемой зоны.
Макротвёрдость – воздействие от 2 Н до 3 кН силы для внедрения давящего тела в сдавливаемое на глубину в 200 нанометров. Микротвёрдость – сила менее 2 ньютона на ту же глубину. Нанотвёрдость – внедрение тела с любой силой воздействия на глубину менее 200 нм.
По Бринеллю
Суть метода определения твёрдости по Бринеллю сводится к диаметру отпечатка, который оставляется шариком из твёрдого сплава, вжимаемым в испытуемую поверхность. Величина твёрдости в этом случае равна отношению усилия, прилагаемого к шарику, к площади оставленного на поверхности следа испытательной нагрузки. Площадь отпечатка при этом равна площади части поверхности шарика. Значение твёрдости по Бринеллю равно килограммам силового воздействия на квадратный миллиметр. Встречающееся обозначение HB (что значит «твёрдость Бринелля») указывает на неиспользование испытательных шариков для определения искомой величины.
По Роквеллу
Метод Роквелла, по своей сути, напоминает испытание вдавления алмазного конуса в тестируемый материал. Размерность – конкретные единицы, включая производные – не задана. Несмотря на существования нескольких шкал по Роквеллу, используют лишь две из них – A (до 100 единиц) и B (до 130 по HRC). Твёрдость алмаза – максимальная, аналогов у данного материала в природе, да и при промышленном их получении, не существует. Для сравнения, эльбор имеет всего лишь 90, а не 100 единиц твёрдости.
По Моосу
Метод определения твёрдости по шкале Мооса основан на сравнении с эталонами 10 минеральных веществ – от талька до алмаза. К примеру, если испытуемая деталь процарапывается апатитом, но не поддаётся флюориту, то его твёрдость оказалась в диапазоне 4-5 единиц. Но абсолютная твёрдость колеблется от 1 до 1600 единиц.
По Виккерсу
Метод Виккерса несколько отличается от своего предыдущего аналога. Вдавливание осуществляется не конусом, а пирамидкой, из того же алмаза. Единицы измерения – как и в случае метода Бринелля.
По Шору
В отличие от метода Роквелла и иных аналогов вместо алмазного острия применяют закалённую иглу под действием настраиваемой пружины. Область применения – в основном для полимерных, а не стальных составов. Шкала в основном представлена вариантами A – для мягких пластиков, и D – для твёрдых. Для вычисления твёрдости стали определяют не глубину проникновения, а высоту отскакивания иглы или специального бойка.
Другие
Метод Кузнецова–Герберта– Ребиндера состоит в следующем: величина твёрдости вычисляется по времени затухания колебания маятника, опёртого об исследуемый образец.
Метод Польди (двойного отпечатка шарика) заключается в следующем: твёрдость измеряют путём сопоставления с твёрдостью образцовой заготовки и эталонной детали. Последовательно вдавливают шарик в тот и другой образцы.
Метод Бухгольца применяют в основном для выяснения значения твёрдости лака или краски, слой которой успел полностью высохнуть и затвердеть. Для проверки может использоваться любое остриё.
Метод Янка рассчитан для определения твёрдости древесных изделий и заготовок. Предусматривает использование статики и динамики для вычисления значения твёрдости.
Во всех случаях применяются приборы-твердомеры. Покрытие или поверхность основного материала предусматривает разрушение или сохранение поверхностного слоя. Ни один из вышеописанных методов не является истиной в последней инстанции – данные способы применяются в качестве приближённого, оценочного суждения о значениях твёрдости материала той или иной разновидности.
Для одних и тех же сортов стали величины могут существенно отличаться, а диапазоны величин для разных марок стали одного и того же рода – располагаться так, что любые зависимости окажутся в виде отчётливых кривых на графике. А также твёрдость меняется при разных внешних температуре и давлении.
Твёрдость сталей разных марок
Чем твёрже сталь, тем больше в ней должно содержаться углерода. Это задаёт то значение твёрдости, которое превысить не удастся, сколько данную марку сплава ни пытаться перезакалить. Для Ст20 твёрдость по шкале Роквелла в среднем равна 38 единиц, для Ст60 – 63. Повышение твёрдости промежуточных сортов стали начиная от наиболее низкоуглеродистой приближённо линейное. Наибольшей популярностью пользуются сорта стали 3, 30, 20, 53, 20Х, 55, 45, 35, 65Г, 12ХФ, 30Х, 25, 38ХА, при этом легирующие добавки управляют не столько параметром твёрдости, сколько иными – ударной вязкостью, упругостью, стойкостью к коррозии. Например, хромистые стали типа 20Х, 12Х, 30Х, 38ХА – несколько более устойчивы к ржавлению, чем простые их собратья без данной добавки. Никель, к примеру, повышает прокаливаемость. В целом же тенденция к повышению твёрдости прослеживается следующим образом: у Ст3 она не превышает 35 единиц по всё той же шкале Роквелла, у Ст30 в состоянии поставки – уже 44, у проката Ст35 – 47, Ст40 – 53, Ст45 – 57, Ст50 – 59, Ст55 – 61. Стали с содержанием углерода менее 0,3% по массе не поддаются закаливанию – из них изготавливают проволоку и гвозди.
Однако у некоторых высоколегированных и среднелегированных сталей твёрдость по Роквеллу может колебаться в значительных пределах (в режиме закалки и отпускания): 20Х – 55… 63, 65Г – 45… 47, Х12МФ – 61… 64, 30Х – 48… 54, 38ХА – 60… 61,5. Здесь, опять же, отслеживается аналогичная закономерность: чем больше углерода в сплаве, тем выше твёрдость. Однако вместе с ней растёт и способность крошиться при прикладывании к острию значительной силы при разрезании – с увеличением количества углерода по массе состава.
Для сравнения, твёрдость чугуна, содержание угля в котором превышает 2,14% по массе, преодолевает сама себя как явление: хрупкость чугуна настолько велика, что многие чугунные изделия растрескиваются от удара молотка, чего не происходит со стальными.
Как проверить в домашних условиях?
Общеизвестно, что сталь не царапается большинством цветных металлов. Можно попробовать поцарапать заготовкой стеклянную бутылку или осколок от листового оконного стекла, однако такой метод окажется весьма приближённым.
Проверка твёрдости в домашних условиях достигается попыткой высверлить сломанным, но подточенным заново сверлом из быстрорежущей стали. Если сталь при этом затупится, то твёрдость сплава явно превышает 64 единицы по Роквеллу. Сверлить эксклюзивные приборы, например, дорогостоящие ножи, вряд ли кто возьмётся, но просверлить отверстие в обычной детали, которая после подобного испытания вряд ли потеряет исходную функциональность, можно.
Если сталь легко процарапывается осколком бутылочного или оконного стекла, то перед вами, скорее всего, подделка. Быстрорежущую сталь особой твёрдости нелегко процарапать стеклом. А вот твёрдость победита, к примеру, такова, что победитовое сверло не царапается стеклом – скорее оно само его с лёгкостью процарапает.
Чтобы убедиться, что перед вами стальное сверло, а не победитовое, можно попробовать им просверлить глиняный кирпич или гранитный камень. Если при этом оно быстро затупится, то вы столкнулись с обычным сверлом из стали (оно сверлит лишь дерево).
Быстрорежущее сверло можно проверить на качество, просверлив им стальную деталь. Верно и обратное: заострённым обломком старого быстрорежущего сверла, который был подточен вручную, на напильнике или наждачке, высверливают заготовку с той стороны и в том участке, чьё повреждение не влияет на качество работы детали (например, это некритичная комплектующая вроде части стальной рамы). В этом случае проверяется качество закалки, нормализации, отжига или отпуска. Данный приём позволяет проверить, насколько нарушена технология термообработки отдельных деталей устройства, выдержит ли оно заявленный уровень ударно-вибрационной нагрузки.
Кроме механических способов проверки, присутствуют и термические. Например, инструментальная сталь, из которой изготовлен нож, нагревается до температуры закалки, указанной в инструкции к закаливанию конкретной массы стали. Далее инструмент охлаждается в масле. Затем его нагревают до температуры отпуска – и вновь охлаждают. В описании к определённой марке стали указано, что сталь приобретает определённый оттенок при нагреве – нагревать её нужно, пока она не приобретёт данный оттенок, затем вновь охладить. После отпуска исчезнут все усталостные напряжения, и стальной сплав обретёт ту твёрдость, что указана в его описании.
Если оказалось, что твёрдость далека от ожидаемой, значит, вы столкнулись с подделкой, закалить и отпустить изделие, как это наблюдалось бы с заявленной маркой стали, не удастся. Такие изделия годятся лишь для переплавки в качестве металлолома.
Как повысить?
Повышению твёрдости через закаливание и отпускание не подлежат сорта низкоуглеродистой стали. Даже когда изначально кажется, что масло, прижигаемое к поверхности закаливаемой заготовки, превратится в уголь и этим обогатит процентное содержание углерода, то на самом деле это не так. Сталь должна обладать более чем тремя промилле углерода (по массе), только тогда возможно немного повысить её твёрдость в домашних условиях. Дополнительному закаливанию и отпусканию подвергаются все быстрорежущие составы, относящиеся к инструментальным сталям, а также нержавейки начиная с серии Ст-31Х14.
Перед закаливанием рекомендуется выполнить отжиг. Температура отжига, как правило, ниже, чем во время закалки, но заметно выше, чем при отпускании. Например, сталь У12А обладает твёрдостью 64 по шкале Роквелла. Закаливают при 800 по Цельсию – вначале раскалённый инструмент ненадолго (на доли секунды) опускают в воду, затем – несколько раз на это же время – в масло. Сталь эта раскаляется до светло-красного, для чего достаточно применить большой костёр, к примеру, в шашлычнице или печке из огнеупорного кирпича, либо в самодельной муфельной печи. Причём работать эта печь вполне может от спирали, залитой в огнеупорную глину или даже помещённой в керамику. Но в качестве источника нагрева допустимо и использование паяльной лампы – например, газосварки, переведённой из турборежима в режим обычного горения пропана или метана. О том, что раскаливание инструмента происходит штатно, свидетельствует покраснение металла.
Однако, превысив температуру до 1300 и более градусов, велик риск перегреть сплав, из которого изготовлен прокаливаемый инструмент – сталь делается почти белой и окончательно теряет твёрдость.
Читайте также: