Сталь 35 аналог din
Обновлено: 18.05.2024
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]
- сталь выплавляется в открытых дуговых печах, дополнительно может быть применен электрошлаковый переплав;
- температура деформации: начало 1190°C, конец 800 °C, охлаждение на воздухе;
- температура ковки, °C: начала 1260, конца 800. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, сечения 101-300 мм — в мульде. [5]
- Свариваемость — ограничено свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, АрДС и ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка.
- 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]
- Флекеночувствительность — чувствительна.
- Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
- рекомендуемые режимы термической обработки:
- I — отжиг при 850-880 °C;
- II — закалка с 850-880 °C в масле, отпуск при 585-650 °C;
- 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 приведена на рисунке.
Сталь 35ХМ конструкционная легированная
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
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.
| Краткие обозначения: | ||||
| σв | - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа | ε | - относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
| σ0,05 | - предел упругости, МПа | Jк | - предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа | |
| σ0,2 | - предел текучести условный, МПа | σизг | - предел прочности при изгибе, МПа | |
| δ5,δ4,δ10 | - относительное удлинение после разрыва, % | σ-1 | - предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| σсж0,05 и σсж | - предел текучести при сжатии, МПа | J-1 | - предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| ν | - относительный сдвиг, % | n | - количество циклов нагружения | |
| s в | - предел кратковременной прочности, МПа | R и ρ | - удельное электросопротивление, Ом·м | |
| ψ | - относительное сужение, % | E | - модуль упругости нормальный, ГПа | |
| KCU и KCV | - ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см 2 | T | - температура, при которой получены свойства, Град | |
| s T | - предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа | l и λ | - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С) | |
| HB | - твердость по Бринеллю | C | - удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o - T ), [Дж/(кг·град)] | |
| HV | - твердость по Виккерсу | pn и r | - плотность кг/м 3 | |
| HRCэ | - твердость по Роквеллу, шкала С | а | - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o - T ), 1/°С | |
| HRB | - твердость по Роквеллу, шкала В | σ t Т | - предел длительной прочности, МПа | |
| HSD | - твердость по Шору | G | - модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа | |
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Сталь марки 35Л
Структура и особенности стали марки 35Л: среднеуглеродистая литая сталь 35Л без термообработки обычно имеет феррито-перлитную структуру с видманштеттовым (ориентированным) распределением феррита и наличием ферритной сетки по границам бывших аустенитных зерен (рис. 137, а). После нормализации от 850- 870° С, а также после нормализации и высокого отпуска при 620-640° С видны остатки неравномерного ориентированного распределения феррита в виде крупных выделений и остатков сетки. После нормализации от температуры 850-870° С с последующим улучшением литая сталь характеризуется также большой структурной неоднородностью. Применение высокотемпературной нормализации от 950-970° С или нормализации от 950-970° С с последующим улучшением позволяет значительно измельчить феррит, ликвидировать его ориентированность, уменьшить общую неоднородность структуры.
Рентгенографическим исследованием показано, что после фазовой перекристаллизации с нагревом выше Ac3 до 850-870° С обычно восстанавливается исходная внутризеренная ориентировка. Только после высокотемпературного нагрева до 920-960° С полностью ликвидируется наследственная текстура.
Непосредственные наблюдения структурных изменений при нагреве до 1000° С стали 35Л в высокотемпературном микроскопе показали, что в интервале 720-800° С проходит фазовая перекристаллизация, сопровождающаяся образованием большого количества новых границ внутри ферритных игл и перлитных колоний. В интервале 900-930° С вместо большого количества мелких зерен возникают крупные зерна. После 960° С наблюдается быстрый собирательный рост и образование крупных зерен. Однако только при температурах выше 1050° С средний размер зерен аустенита близок к размеру крупного исходного зерна литой стали.
Зарождение аустенита происходит как внутри ферритных игл на субграницах, так и в перлитных колониях на межфазных границах феррита и карбида. При нагреве выше 850° С проходят процессы миграции границ зерен аустенита, которые возникли при фазовом превращении на месте перлитных колоний. Эти зерна аустенита растут за счет поглощения полигонизованных ориентированных зерен, возникших в игольчатом феррите. Разрушение внутризеренной текстуры в литой углеродистой стали происходит в результате миграции границ и собирательной рекристаллизации аустенита, возникшего в перлитных колониях.
По видимому, при нагреве до 900-930° С проходят также процессы растворения карбидных частиц и примесных фаз литой стали, задерживающих процессы рекристаллизации. Следующая за высокотемпературным нагревом повторная нормализация или закалка с температур лишь немного выше Ас3 (850° С) обеспечивает повышение однородности и измельчение структуры литой стали. В результате такой обработки значительно повышаются характеристики размерной стабильности и механических свойств металла.
Наиболее высокие значения характеристик сопротивления микропластическим деформациям (предела упругости и релаксационной стойкости) и механических свойств получены на образцах, которые были подвергнуты нормализации при 950-970° С перед окончательной термообработкой. Относительно более низкие свойства имели образцы после обычной нормализации при 850-870° С. Особенно эффективна высокотемпературная термообработка образцов после литья для повышения предела упругости, релаксационной стойкости и характеристик пластичности. При этом после одинаковых режимов окончательной термообработки в образцах, подвергнутых предварительной высокотемпературной нормализации в сравнении с обычной обработкой, свойства возрастают: предел упругости на 10-30%, релаксационная стойкость на 20-100%, характеристики пластичности на 50-100%. При одинаковой пластичности (б~8%, - 16%) после нормализации при 950-970° С и улучшения предел упругости образцов составляет 64-66 кгс/мм 2 , а после нормализации с 850-870° С с последующим улучшением предел упругости не превышает 50 кгс/мм 2 .
Микропластические деформации в доэвтектоидной стали развиваются прежде всего в отдельных зернах избыточного феррита как наименее прочной структурной составляющей стали. Влияние размера ферритной составляющей на сопротивление микропластическим деформациям аналогично рассмотренному выше (гл. II) влиянию размера зерна на релаксационную стойкость стали: чем меньше размер ферритной составляющей и равномерное ее распределение в структуре, тем выше предел упругости и релаксационная стойкость литой стали.
Таким образом, применение предварительной термообработки, приводящей к измельчению структуры и повышению ее однородности, позволяет обеспечить оптимальное сочетание свойств литых стальных деталей для точного машиностроения и приборостроения.
Сопротивление микропластическим деформациям стали 35Л: механические свойства исследовали на образцах, изготовленных из литых заготовок конусной и клиновидной формы. По микроструктуре определяли среднюю пористость или загрязненность образца включениями в объемных процентах, средний диаметр пор (включений) D, а также удельную поверхность пор (включений). Термическую обработку образцов для исследования механических и релаксационных свойств производили по двум режимам:
1) нормализация при 880-900° С, выдержка при температуре нормализации 3 ч и высокий отпуск при 620-640° С 3 ч;
2) ступенчатый отжиг и улучшение: отжиг при 1200- 1230° С 3 ч, охлаждение с печью до 550° С + отжиг при 950° С 3 ч, охлаждение с печью до 550° С + закалка с температуры 850-870° С в масле и высокий отпуск при 620-640° С 3 ч.
Первый режим наиболее распространен в практике производства стальных отливок, второй - рекомендован С. В. Белынским.
Исследования показали, что сталь, выплавленная по общепринятой технологии, содержала неметаллические включения главным образом III типа с удельной поверхностью в пределах 12-18 мм -1 при Dвкл=5 мкм.
Видно, что механические свойства и релаксационная стойкость понижаются с увеличением пористости стали.
Релаксационная стойкость при комнатной температуре при относительно небольшом среднем диаметре пор практически мало зависит от пористости. С повышением температуры испытаний возрастает влияние пористости стали на релаксационную стойкость. При температуре 150° С релаксационная стойкость значительно понижается с увеличением пористости, начиная с Sпop>=5 мм -1 (0,2 объемного процента). При 350° С релаксационная стойкость понижается при появлении практически любой минимальной пористости.
Исследования показали, что релаксационная стойкость в значительной степени зависит от средней величины пор. При одних и тех же значениях Snop и объемного процента пор релаксационная стойкость резко понижается с увеличением среднего диаметра пор Dnop. При наличии относительно крупных пор (Dnop= 35 мкм) релаксационная стойкость уже при комнатной температуре понижается при незначительном значении Sпор. Следовательно, при развитии осевой пористости в отливках, обычно характеризующейся увеличенными значениями среднего размера пор (Dnop), металл имеет низкую релаксационную стойкость.
Крупные поры, ослабляя сечение металла и создавая условия для неоднородного и неодновременного прохождения пластической деформации, понижают показатели сопротивления как макро-, так и микропластической деформации. Понижение релаксационной стойкости с увеличением пористости при повышенных температурах, по-видимому, связано с ускорением диффузионных процессов вследствие увеличения дефектности металла.
При отсутствии заметных макро- и микропор понижение релаксационной стойкости стали с увеличением количества неметаллических включений связано с большой разницей в значениях коэффициентов линейного расширения неметаллических включений и основного металла и возникающими при этом термическими микронапряжениями. Механизм воздействия микронапряжений на релаксационную стойкость в сплавах с резко различающимися коэффициентами линейного расширения рассмотрен. Как показано выше, ТЦО позволяет практически ликвидировать неблагоприятное влияние включений на релаксационную стойкость литой стали.
Электрошлаковая сварка стали 35Л: если в свариваемой стали содержание углерода превышает 0,25%, следует использовать проволоки Св-08ГС и Св-08ГА. Например, изделия из сталей марок 25 и 35 сваривали с применением проволоки Св-08ГА диаметром 3 мм и флюса АН-8М. Данные о химическом составе (%) металла шва и механических свойствах сварного соединения приведены в табл. 9.3 и 9.4.
Металл толщиной 90 мм сваривали двумя электродными проволоками диаметром 3 мм со скоростью 2 м/ч, при этом скорость подачи электродов равнялась 350 м/ч, величина сварочного тока 750 А, напряжение сварки 55 В.
При сварке плавящимся мундштуком сварочный ток равен сумме тока при плавлении электродной проволоки и тока при плавлении мундштука со скоростью сварки.
С целью поддержания скорости сварки ниже критической, при которой образуются горячие трещины, скорость подачи электродной проволоки ограничивают. Так, при сварке стали 35Л толщиной 350 мм рекомендуемая скорость подачи проволоки 120-130 м/ч. Другие рекомендуемые технологические условия сварки: напряжение 46-48 В, проволока Св-10Г2, пластина мундштука из стали 30ХГСА, флюс АН-8. Исследованиями установлено, что долевое участие в металле шва составляет: 40% электродной проволоки, 50% основного металла, 10% пластины мундштука.
В табл. 9.5 приведен химический состав (%) сварочных материалов, основного металла и шва, в табл. 9.6 - механические свойства сварных соединений при различных видах термообработки. Использованные сварочные материалы в сочетании с правильным выбором режимов сварки и термообработки позволили получить при сварке стали 35Л соединение, равнопрочное с основным металлом.
При сварке сталей, содержащих 0,3-0,5% С, повысить прочность шва удается увеличением в нем доли основного металла. Естественно, что скорость подачи электродной проволоки должна уменьшаться ввиду опасности образования кристаллизационных трещин. Так, для проволоки диаметром 3 мм скорость подачи должна находиться в пределах 160-180 м/ч.
Читайте также: