Сталь 50 чем заменить

Обновлено: 24.04.2024

Сталь 50Х является хромистой конструкционной легированной сталью и относится к сталям небольшой прокаливаемости (прокаливается в деталях диаметром 25-35 мм).
Сталь 50Х применяется преимущественно в улучшенном состоянии. [1]

Вид поставки

  • Cортовой 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 14955-77.
  • Полоса ГОСТ 103-76.
  • Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.
  • Трубы ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 9567-75.

Применение

Сталь 50Х применяется для изготовления следующих деталей к которым предъявляются требования повышенной твердости, износостойкости, прочности и работающие при незначительных ударных нагрузках

  • Валы,
  • шпиндели,
  • установочные винты,
  • крупные зубчатые колеса,
  • редукторные валы,
  • упорные кольца,
  • валки горячей прокатки и другие улучшаемые детали.

Хромистая сталь марки 50Х широко применяется в нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности. [1]

Расшифровка стали 50Х

Цифра 50 обозначает, что содержание углерода в стали составляет 0,50%.
Буква Х означает, что в стали содержится хром в количестве до 1,5%.

Температура критических точек, °С

Термообработка

Изменение механических свойств стали марки 50Х после закалки с 820ºС в масле и отпуска при 400-600ºС

Закалка стали 50Х производится с температуры 830-860 °С. Охлаждение при закалке (в зависимости от толщины и формы изделия) производится в масле.

Отпуск стали 50Х производится при 500-600 °С в зависимости от заданной твердости и прочности. 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 500-600°С нужно охлаждать быстро (например, в масле).

Отжиг стали 50Х производится при температуре 800-860°С (в зависимости от содержания углерода) с охлаждением 40-50°С в час. После отжига эта сталь хорошо обрабатывается.

Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)

Марка стали Массовая доля элементов, %
С Si Mn Cr Ni Mo Al Ti V B
50Х 0,46-0,54 0,17-0,37 0,50-0,80 0,80-1,10 — — — — — —

ПРИМЕЧАНИЕ: Знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если иное не указано (см. ГОСТ 4543-2016).

Твердость по Бринеллю (ГОСТ 4543-2016)

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
50Х 229

Механические свойства

Механические свойства (ГОСТ 4543-2016)

Марка стали 38ХА
Режим термической обработки Закалка Температура, °С 1-й закалки
или нормализации		 830
2-й закалки —
Среда
охлаждения		 Вода или масло
Отпуск Температура, °С 530
Среда
охлаждения		 Вода или масло
Механические
свойства,
не менее		 Предел
текучести,
σт, МПа		 885
Временное
сопротивление,
σв, МПа		 1080
Относительное удлинение
δ5, %		 9
сужение
Ψ, %		 40
Ударная
вязкость
KCU, Дж/см 2		 49
Размер сечения
заготовок для
термической
обработки (диаметр
круга или сторона
квадрата), мм		 25

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

tотп. °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2 Твердость HB
Пруток диаметром 25 мм; закалка с 820 °С в масле
300 1670 1810 10 30 — 520
400 1520 1670 13 40 — 470
500 1270 1420 17 52 — 320
600 1030 1180 21 60 — 320
Пруток диаметром 50 мм; закалка с 820 °С в масле; после отпуска охл. в масле
400 1520 1620 (4) 39 49 —
500 1180 1270 (9) 50 147 —
600 540 850 (17) 61 — —

Предел выносливости

Термообработка Характеристики прочности σ-1, МПа
Закалка с 830 °С в масле; отпуск при 190 °С σв = 1550 МПа 696
σв = 1150 МПа 588

Механические свойств при повышенных температурах

tисп. °С σ0,2, МПа δ10, % Ψ, %
800 87 21 37
900 43 14 23
1000 25 16 20
1100 21 35 61

Примечание: Образец диаметром 10 мм, длиной 100 мм, закалка с 820-840 °С в масле; отпуск при 600-650 °С, охл. на воздухе.

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1250, конца 770. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, сечения 101-300 мм — в мульде.

Свариваемость — трудносвариваемая. Способы сварки: РДС — необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС — необходима последующая термообработка.

Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 0,85 и Kv б.ст = 0,80 в горячекатаном состоянии при HB 174-217 и σ = 630 МПа.

Сталь 50х14мф характеристики

Современная металлургия предоставляет свыше 550 000 видов различных сталей и сплавов. Каждая из этих марок разработана исходя из определенных требований производства. Сталь 50х14мф и её характеристики не является исключением.

Расшифровка

Сталь 50х14мф относится к группе высоколегированных коррозионностойких сталей. Ее свойства и химический состав регулируется государственным стандартом ГОСТ Р50328.1-92.Согласно ему сталь включает в себя следующие элементы:

нож из стали 50х14мф

Аналоги

Зарубежным аналогом 50х14мф с точки зрения, как химического состава так и механических характеристик, является сталь 5Cr14MV, регулируемая ИСО 7151\1-88.

Физические свойства

Марка 50х14мф обладает чуть большей плотностью по сравнению с обычными конструкционными сталями по причине наличия в своем составе ванадия и молибдена. Ее удельный вес равен 7900 кг\м3.

Коэффициент теплопроводности стали изменяется в пределах 15-26 Вт\(м*град) в зависимости от значения температуры. Теплоемкость в среднем составляет 550 Дж\(кг*град). Коэффициент линейного расширения также не выделяется среди других сталей данной группы и имеет значение 17,9*106 1/град.

Коррозионные свойства

После проведения термической обработки коррозионностойкость данной стали значительно повышается. Особенно к среде, содержащей в себе элементы хлора. Это позволяет марке 50х14мф безвредно переносить такие медицинские процедуры как дезинфекция, стерилизация и предстерилизационная чистка.

Устойчива к воздействию слабощелочных растворов и некоторым видам кислот. Не вступает в химические реакции с водой и кислородом и инертна по отношению к органическим организмам.

Предел прочности при температуре 20 градусов составляет 7000 кг\см2, что почти в 1,5 раза больше по сравнению со сталью 45. Деформироваться начинает уже при 3800 кг\см2. Сталь достаточна упруга. Ее модуль Юнга составляет 2 000 000 кг/см2.

Касаемо пластичных свойств - имеет относительное удлинение при разрыве, равном 22%, относительное сужение 55%, что сравнимо с аналогичными показателями стали 12Х18Н10Т.

Сталь хорошо сопротивляется воздействию ударных нагрузок при условии точного соблюдения режима термической обработки.

Твердость сильно зависит от выбора режимов термической обработки: температуры нагрева, выдержки и охлаждения. В зависимости от этого она может колебаться от 40 до 58 единиц твердости по шкале Роквелла.

На значение прочности сильно влияет температура работы материала. Так при увеличении температуры окружающей среды до 400 ºC сталь теряет свою прочность почти на 30%.

Сталь марки 50Х14МФ обладает достаточно высокими технологическими характеристиками. Она хорошо поддается горячей обработке давлением, температура проведения которой не должна опускаться ниже 850 ºC. Листовую сталь, как правило, производят методом прокатки. Прутки, квадраты и прочую сортовую сталь — волочением.

По причине высокого содержания углерода в своем составе сталь плохо поддается сварке. Сварные швы отличаются повышенной красноломкостью и трескаются при воздействии на них нагрузки 20% от максимальной прочности цельного металла.

Закалка

50х14мф не применяется без предварительного проведения термообработки. Как правило, данный процесс заключается в закалке и отпуске.

Закалка является важным этапом в производстве изделий из 50х14мф. Не соответствие регламентированным режимам нагрева и выдержки приводит к повышенной хрупкости или наоборот недостаточной прочности. Закалка осуществляется при температуре 1050 ºC и способна повысить предел прочности стали до 9700 кг\см3.

Для более равномерного распределения внутренних напряжений после закалки применяется низкий отпуск. Температура его проведения составляет 200 ºC. Выдержка длится в течение 4-5 часов. Охлаждение стали происходит вместе с печью.

Применение

Исходя из всех вышеперечисленных свойств, основное назначение стали 50х14мф — это изготовление режущего инструмента и ножей.

В медицине из данной марки производят скальпели в силу инертности стали к органической среде. Хирургические инструменты из 50х14мф отличаются повышенным сроком эксплуатации. Такие скальпели приходят в негодность только после проведения 4 операций, в то время как скальпели из другой популярной марки 100Х13М всего за 2 операции.

скальпель 50х14мф

В бытовом хозяйстве из стали 50х14мф изготавливают пищевые ножи. Они имеют следующие достоинства:

  • Длительный срок сохранения заточки. При должной эксплуатации инструмента, сталь остается острой вплоть до 2 месяцев.
  • Несложный с точки зрения технологии процесс заточки. Заточить 50х14мф можно и в обычных домашних условия и это не требует большого опыта в данном деле.
  • Лезвие устойчиво к воздействию ударных нагрузок, что позволяет применять данную сталь при изготовлении больших клинков.
  • Несмотря на все вышеперечисленные плюсы, 50х14мф имеет относительно низкую стоимость.

Среди минусов стоит заметить образование точечной коррозии на поверхности ножа при долгом сроке воздействия на него влаги.

Сталь 50(50А) — конструкционная углеродистая качественная

Цифра 50 в обозначении марки стали означает, что содержание углерода в стали составляет 0,5%.
Если в обозначении стали в конце указана буква А, например сталь 50А, то буква А означает, что сталь высококачественная.

Характеристики

Плотность ρ при 20 °С — 7810 кг/см 3
Удельное электросопротивление при 20 °С — 272 нОм*м

Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С
20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600
487 500 517 533 559 584
Коэффициент линейного расширения α*10 6 , К -1 , при температуре испытаний, °С
20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800
11,2 12 12,8 13,4 13,9 14,2 14,5 13,4
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800
48 48 47 44 41 38 35 31 27
Модуль упругости Е, ГПА, при температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800
216 213 207 200 180 171 154 136 123
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПА, при температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800
88 87 84 81 71 67 61 54 49

Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Сечения до 400 мм охлаждаются на воздухе.
Свариваемость: трудносвариваемая.
Способы сварки: РДС и КТС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием: Kν тв.спл. = 1,0 и Kν σ.ст. = 0,7 в горячекатаном состоянии при НВ 196 — 202 и σв = 640 МПа.
Флокеночувствительность: малочувствительна
Склонность к отпускной хрупкости: не склонна

Механические свойства проката

Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)

Термообработка Сечение, мм КП σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2 Твердость HB, не более
не менее
Нормализация 100-300 275 275 530 17 38 34 156-197
До 100 315 315 570 17 38 39 167-207
tотп. °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2 Твердость HB
Диаметр заготовки 40 мм. Закалка с 840 °С в воде
400 600 830 14 50 64 240
500 530 760 15 56 88 215
600 450 680 17 64 139 190
Диаметр заготовки 60 мм. Закалка с 840 °С в воде
400 550 770 14 48 56 217
500 490 710 15 55 70 200
600 420 630 19 63 108 180

Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, мм σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2
не менее
Закалка с 850 °С в воде; отпуск при 580-600 °С, охл. на воздухе
50 530 760 15 50 59
120 470 740 13 40 39
160 450 740 13 40 39
200 430 720 13 35 20
Нормализация при 830-860 °С, охл. на воздухе; отпуск при 580-600 °С, охл. на воздухе или с печью
101-200 305 610 16 38 34
201-300 305 610 14 33 29
301-500 295 590 12 30 25
501-800 285 570 12 28 20

Механические свойств при повышенных температурах (ГСССД-83)

tп. °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2
700 87 115 39 97 700
800 45 81 45 100 800
900 16 50 43 100 900
1000 11 36 35 100 1000
1100 8 28 41 100 1100
1200 8 22 49 100 1200

Примечание: Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, деформированный. Скорость деформирования 8 мм/мин; скорость деформации 0,002 1/с.

Ударная вязкость

Термообработка KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С
+20 -20 -50 -60
Закалка с 850 °С в воде; отпуск 600 °С 78 66 51 37
Закалка с 850 °С в воде; отпуск 450 °С 49 — — —
Термообработка σ-1, МПа τ-1, МПа
Закалка с 785 °С в масле; отпуск 425 °С, σв = 840 МПа 421 при n = 10 6 —
Нормализация при 850 °С; отпуск при 630 °С 279 167
Закалка с 785 °С в масле; отпуск 315 °С, σ0,2 = 560 МПа, σв = 870 МПа 468 —

После нормализации с отпуском и закалки с отпуском — зубчатые колеса, прокатные валки, штоки, тяжелонагруженные валы, оси, бандажи, малонагруженные пружины и рессоры, лемехи, пальцы звеньев гусениц, муфты сцепления коробок передач, корпуса
форсунок и другие детали, работающие на трение.

Вид поставки — сортовой прокат, в том числе фасонный:

ГОСТ 1050-88, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8239—89, ГОСТ 8240—89, ГОСТ 10702—78.
Калиброванный пруток ГОСТ 10702-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 10702—78.
Лист толстый ГОСТ 1577—93, ГОСТ 19903-74.
Лист тонкий ГОСТ 16523-89.
Лента ГОСТ 10234-77, ГОСТ 2284-79, ГОСТ 21996-76.
Полоса ГОСТ 1577-81, ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70.
Проволока ГОСТ 17305—91.
Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479—70, ГОСТ 1133—71.
Валки ОСТ 24.013.21-85, ГОСТ 5399-69, ОСТ 24.013.04-83.

Сталь 50Г конструкционная легированная

Сталь большой прочности с высокими упругими свойствами. Применяется после термической обработки для деталей, подверженных трению и действию высоких нагрузок. В некоторых случаях применяется в нормализованном состоянии. Применяется для изготовления следующих деталей:

  • диски трения,
  • валы,
  • шестерни,
  • шлицевые валы,
  • шатуны,
  • распределительные валики,
  • втулки подшипников,
  • кривошипы
  • шпиндели,
  • ободы маховиков,
  • коленчатые валы дизелей и газовых двигателей и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и износостойкости.

В автостроении СССР сталь 50Г применялась для изготовления:

  • втулок подшипника кривошипа,
  • зубчатого обода маховика,
  • обода маховика.

В автотракторостроенни и общем машиностроении СССР сталь 50Г применялась для изготовления:

  • дисков поршня,
  • шестерен непрерывного зацепления,
  • шлицевых и шестеренных валы,
  • рессор.

В танкостроении СССР сталь 50Г применялась для изготовления погонов под башни средних танков.

Применение стали 50Г в автомобилестроении и примеры изготовляемых из нее деталей [3]

  1. Улучшение.
  2. Нормализация или
    улучшение и
    закалка рабочих
    поверхностей ТВЧ

Температура критических точек, °C [4]

Термическая обработка стали марки 50Г [2]

Операция Температура в °C Охлаждающая среда
Отжиг 810-850 Атмосфера печи
Нормализация 840-870 Воздух
Высокий отпуск 680-720 Воздух
Закалка 780-840 Масло, вода
Отпуск 300-700 Воздух
ГОСТ Состояние поставки Сечение, мм σ0.2, МПа σв, МПа δ5(δ4),%
не менее
ГОСТ 4543-71 Пруток. Закалка с 850 °C в масле;
отпуск при 600 °C, охл. на воздухе		 25 390 650 13
ГОСТ 2283-79 Лента холоднокатаная отожженная 0,1-1,5 — До 650 (15)
То же, высшей категории качества 0,1-4,0 — До 650 (18)

Механические свойства в зависимости от сечения [2]

Сечение, мм Место
вырезки
образца		 σ0.2,
МПа		 σв,
МПа		 δ5,% ψ,% KCU,
Дж/см 2
30 Ц 550 800 18 55 78
50 Ц 490 760 18 55 68
80 Ц 470 740 18 50 59
120 Ц 450 740 16 50 59
1/2R 470 760 — — —
К 510 800 — — —
160 Ц 430 740 16 45 59
1/2R 470 760 — — —
К 510 800 — — —
240 Ц 430 740 16 45 59
1/2R 450 760 — — —
К 490 780 — — —

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 840°C в воде; отпуск при 560-580°C, охл на воздухе.

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска [5]

tотп, °C σ0.2,
МПа		 σв,
МПа		 δ5,% ψ,% KCU,
Дж/см 2		 Твердость НВ
540 740 880 17 50 98 260
580 680 810 18 52 108 235
620 600 750 22 56 118 220

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 840°C в воде.

Механические свойства при повышенных температурах [2]

tисп, °C σ0.05,
МПа		 σ0.2,
МПа		 σв,
МПа		 δ10,% ψ,%
Нормализация при 830°C, охл. на воздухе (крупнозернистая структура)
200 345 370 760 10 22
300 245 285 740 20 35
400 215 260 590 20 47
500 175 220 520 37 52
Отжиг (мелкозернистая структура)
200 — 570 810 15 40
300 — 460 780 25 52
400 — 375 640 25 55
500 — 255 450 45 60

Предел выносливости [6,5]

Термообработка σ-1,
МПа		 n
— 417 10 5
— 353 5*10 5
Закалка с 840 °C в масле;
отпуск при 600 °C;
σв = 660 МПа		 333 10 6

Предел ползучести [2]

Предел ползучести стали, содержащей 0,50% С; 1,04% Mn; 0,17% Si, после отжига при 800°C составляет (при скорости ползучести 10 -7 мм/мм/час)

Температура в °C 450 500 550
Предел ползучести в кГ/мм 2 9,2 6,0 3,7

Ударная вязкость KCU [4]

Термообработка KCU, Дж/см 2 , при температуре, °C
-20 -40 -50
Закалка с 840 °C;
отпуск при 560-580 °C;
σв = 800 МПа		 63 47 39

Технологические свойства [4]

  • Температура ковки, °C: начала 1250, конца 780. Заготовка сечением до 400 мм охлаждается на воздухе.
  • Свариваемость — трудносвариваемая. Способы сварки: РДС — необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС без ограничений.
  • Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 0,90 в закаленном и отпущенном состоянии при НВ 202 и σв = 710 МПа.
  • Склонность к отпускной хрупкости — склонна при 1,0 % Mn.
  • Флокеночувствительность — чувствительна.

Технологические свойства стали 50Г [3]

Марка
стали		 Свариваемость Механическая
обрабатываемость
(коэффициент обрабатываемости)* при
использовании резцов из
стали Р18 сплава Т5К10
50Г Весьма низкая 0,55 0,75

*За единицу обрабатываемости принята обрабатываемость стали 45.

Прокаливаемость [7, 4]

Прокаливаемость стали 50Г

Полоса прокаливаемости стали 50Г после закалки с 840 °C приведена на рисунке ниже.

Критический диаметр d

Плотность ρп кг/см 3 при температуре испытаний, °С [8]

Теплопроводность стали 50Г [2]

По данным НИИ-13, теплопроводность стали марки 50Г после закалки и высокого отпуска (σвр = 68 кГ/мм 2 ) составляет:

Температура в °C 200 300 400 600
λ в кал/см*сек*град 0,092 0,090 0,085 0,082

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К) [8]

Марка
стали		 λ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800
50Г 43 42 41 38 36 34 31 29 28

Коэффициент линейного расширения [2]

Коэффициент линейного расширения стали, содержащей 0,53% С; 0,92% Mn-0,25% Si; 0,024% Р; 0,033%S, составляет:

Читайте также: