Сталь 50г характеристики применение
Обновлено: 15.05.2024
Одной из наиболее популярных является сталь, которой присвоена маркировка 50. Это конструкционный материал, отличающийся высоким качеством. Все его характеристики очень хорошо изучены. В данной статье разберем детальный обзор популярного сплава 50.
Описание и состав
Первоначально стоит провести расшифровку наименования стали 50. Цифра, которая упомянута в названии марки, показывает процентное содержание углерода в металле. На указанный химический элемент в стали 50 приходится 0,5% от общего содержания. В некоторых случаях маркировка дополняется буквой «A». Это обозначение указывает на то, что материал является высококачественным. По стандарту сталь 50 правильно называется нелегированной конструкционной специальной. Стоит отметить, что добавленное слово «специальная» стало применяться к рассматриваемому сплаву относительно недавно.
То, что рассматриваемая сталь является нелегированной, вовсе не означает, что в ее составе присутствуют только железо и углерод. Сплав марки 50 также может включать марганец в объеме 0,5-0,8%.
Рассмотрим, какие еще элементы входят в химический состав стали марки 50:
- кремний – 0,17-0,37%;
- фосфор – 0,030%;
- сера – 0,035%;
- хром – 0,25%.
- никель – 0,30%;
- медь – 0,30%.
Каждый из перечисленных компонентов играет свою роль. К примеру, кремний является важным компонентом, а не обычной примесью. Он выполняет функции своеобразного раскислителя, помогает удалить вредную железную закись, провоцирующую повышение хрупкости металла. Наличие марганца в содержании стали 50 приводит к исключению красноломкости. Этот компонент благотворно влияет на состояние поверхности металла, а также его способность к ковке и свариваемости. Наравне с кремнием марганец принимает непосредственное участие в процессе раскисления, нейтрализует влияние серы. За счет комбинации с кремнием возрастает закаливаемость стали.
Сера и фосфор представляют собой вредные и бесполезные типы примесей. Фосфор снижает вязкость ударного вида, а сера провоцирует красноломкость. Из-за этого под воздействием температуры в 800 градусов Цельсия могут появляться растрескивания. Марганец, вступая в реакцию с серой, формирует особый сульфид с высокой температурой плавления, убирает ненужную красноломкость. Никель, медь и хром не являются вредными и бесполезными примесями в содержании стали марки 50. Они, наоборот, приводят к повышению устойчивости материала к атмосферной коррозии, а также сопротивлению изнашивания под действием трения. Повышается и показатель ударной вязкости сплава. Химический состав рассматриваемого металла регулируется ГОСТом.
Преимущества и недостатки
Самое главное преимущество качественного сплава марки 50 состоит в его относительно невысокой стоимости. Именно поэтому данный материал во многих случаях используют вместо современных высококачественных сталей нержавеющего типа. Из такого материала получаются очень крепкие, надежные и практичные детали высокого качества. Их популярность объясняется прекрасной износостойкостью под действием трения. Кроме того, для металла марки 50 характерно отсутствие флокенов. Указанный дефект в металлических деталях проявляется в форме внутренних трещинок транскристаллитного вида. За счет этого заметно возрастает надежность большинства конструкций, изготавливаемых из сплава 50.
Качественная сталь с маркировкой 50 не демонстрирует хрупкости в ходе проведения операции отпуска. Во многих металлических деталях после температурного отпуска можно наблюдать заметное уменьшение показателей ударной вязкости. У рассматриваемой марки подобного недостатка не имеется, поэтому продукция из нее не деформируется от нагрузок ударного типа. Несмотря на значимые преимущества, сплав марки 50 не лишен определенных недостатков. К их числу можно отнести недостаточную свариваемость сплава под действием нормальных температур.
Кроме того, сталь марки 50 демонстрирует слабую прокаливаемость, является подверженной растрескиванию по ходу закалки в водяной среде.
Характеристики и свойства
Качественный сплав, которому присваивается маркировка 50, имеет свои механические и физические параметры, отражающие его эксплуатационные характеристики. Разберемся в свойствах этого популярного материала.
Механические
Сперва целесообразно ознакомиться с главными механическими параметрами популярного сплава марки 50.
- Твердость данного материала по Бринеллю без термической обработки достигает отметки в 241 HB.
- Что касается параметра временного сопротивления в нормализованном состоянии, то здесь актуальным является следующее значение – 630 H/мм кв.
- Важным является показатель предела текучести сплава с маркировкой 50. Здесь актуальным является значение 375 H/мм кв.
- Относительное удлинение рассматриваемого качественного сплава достигает отметки в 14%.
- Что касается относительного сужения, то здесь актуально значение в 40%.
Физические
Теперь стоит разобраться в основных физических свойствах сплава, соответствующего марке 50.
- Показатель плотности качественной стали марки 50 равняется 7810 кг/м куб.
- Модуль упругости рассматриваемого сплава представляется значением 216 Гпа.
- Коэффициентный показатель расширения линейного типа находится в пределах 11,2*10-6К-1.
- Не менее важным параметром металла является его коэффициент тепловой проводимости. Данный параметр представлен значением 48 Вт/м*К.
- Показатель удельной теплоемкости стального сплава марки 50 ровняется 487 Дж/кг *К.
Сортамент
Качественный сплав, соответствующий марке 50, сегодня представляется в таком распространенном сортаменте:
- листы малой толщины;
- толстые стальные листы;
- металлические ленты;
- валки;
- полосы и проволочные продукты;
- прутки калиброванного типа;
- шлифованные прутья.
Каждая вариация стального сортамента подчиняется определенному установленному ГОСТу.
Аналоги
Если сталь 50 отсутствует, то вместо нее можно задействовать множество аналогичных материалов. Могут подойти качественные российские аналоги, которым присваиваются следующие маркировки:
Металлы, которые имеют такие же характеристики, как и сплав 50, производятся и на территории других стран. Рассмотрим список востребованных зарубежных аналогов.
- Качественные материалы с аналогичными параметрами производятся в США. В качестве примера можно привести американскую сталь марки 1050.
- В Германии, Италии и Евросоюзе тоже имеется свой аналог стали 50. Речь идет о сплаве марки C50.
- Существует очень хороший японский аналог с маркировкой S50C.
- Китайский и болгарский аналог имеют маркировку 50.
- Во Франции изготавливается сталь с подобными характеристиками, имеет марку C50.
- В Англии, Испании и Венгрии производят аналогичный сплав, которому дается маркировка C50E.
- Аналог из Бельгии – C53.
- Польский похожий металл – 55.
- Румынский – LC50AT.
- Аналогичный сплав изготавливается в Швеции – 1655.
Применение
Конструкционный сплав марки 50 получил очень широкое применение в самых разных производствах. В первую очередь, это касается современного машиностроения, а также танкостроения. Кроме того, сталь 50 подходит для автомобильной и тракторной промышленности.
Благодаря высоким показателям технологичности, прочности, пластичности и обрабатываемости металл марки 50 разрешено использовать в производстве запчастей и деталей ответственного типа. Речь идет о таких продуктах:
- валы;
- штоки;
- тяжелонагруженные запчасти;
- бандажные детали;
- пружинки малонагруженного вида;
- пальцы гусеничных звеньев;
- корпусные составляющие для форсунок;
- осевые конструкции;
- шестеренки;
- рессорные детали;
- лемехи;
- гусеничные конструкции;
- коробки передач и так далее.
Рассматриваемая марка металла в больших количествах поставляется потребителям в виде листового и сортового проката, а также поковок.
Термообработка
Металл с маркировкой 50 может проходить термическую обработку. За счет подобной операции происходят различные улучшения стали, она становится более практичной, износостойкой и долговечной.
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]
- Улучшение.
- 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 |
Механические свойства
| 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]
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:
Сталь 50Х конструкционная легированная
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
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 (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.
Все о стали 50Г
Знать все о стали 50Г, о ее расшифровке и термообработке необходимо покупателям металла в ряде случаев. Внимание надо уделить характеристике марки и ее применению, химическому составу и твердости. Полезно также проанализировать ГОСТ и режимы термообработки.
Состав и расшифровка
Обозначение стали 50Г говорит о том, что в этом сплаве содержится 0,5% углерода. Добавочный индекс «Г» после основного названия марки говорит о том, что этот продукт включает еще до 1% марганца. Более точно можно сказать, что концентрация углерода составляет от 0,48 до 0,56%. Доля марганца составит не менее 0,7%. В химический состав сплава включен еще и кремний, на который приходится от 0,17 до 0,37%.
Более частный вариант 50Г2 обычно включает до 2% марганца. Количество углерода при этом остается неизменным. Все в полном соответствии со стандартными правилами маркировки. Также стоит упомянуть про:
- строгое ограничение на фосфор (0,03%) и серу (0,035%);
- лимитированное содержание хрома и никеля (максимум 0,03%);
- долю меди (все те же максимум 0,3%).
С металлургической точки зрения это классическая спокойная сталь. Иногда концентрация алюминия составляет от 0,02% и более. Также может практиковаться смешанная либо раздельная добавка титана, ниобия, ванадия и алюминия. При такой добавке концентрация азота ненормирована.
При введении упомянутых 4 раскисляющих элементов допустимо понижение насыщенности сплава кремнием.
Самая низкая критическая точка (Ar1) достигается при 680 градусах. Как только температура вырастает до 723 градусов, сплав переходит в состояние Ac1. Еще через 17 градусов он достигает точки Ar3. Наконец, при 760 градусах состояние стали 50Г соответствует точке Ac3. Самая низкая из критических позиций, Mn, наступает всего при 320 градусах. Химический состав и ряд других параметров задается сообразно ГОСТу 4543 от 1971 года.
Сталь 50Г сваривается с трудом. Она подвержена образованию флокенов. Отмечают и ее подверженность хрупкости при отпуске. Твердость прутка по ГОСТу 4543 равна 650 МПа. Для отожженного сплава нормативная твердость равна 640-740 МПа. Нагартованная лента может иметь твердость не ниже 740 и не более 1180 МПа, для нее, как и для отожженной ленты, используют ГОСТ 2283 от 1979 года.
В других случаях есть такие нормы:
- просто сплав после отжига — 229 МПа;
- нормализованный толстый лист — 255 МПа;
- отожженный толстый лист — 217 МПа.
Сталь 50Г может использоваться в шестернях и трущихся дисках. Отпускают ее также на распределительные и коленчатые валы в моторах, работающих на дизельном и на газовом топливе. В последнем случае актуальны высокая стойкость к износу и механическая прочность. Также этот сплав используют, чтобы получать:
- кривошипные узлы;
- шпиндели;
- валы шлицов;
- ободы маховиков;
- специальные шатуны;
- подшипниковые втулки (они тоже отличаются стабильностью при эксплуатации).
В США вместо стали 50Г используют сплав STH67. Английские и болгарские металлурги, можно сказать, используют аналогичное название — 50G. В Японии предлагают два сплава на замену: 080M50 и C50E. В Польше есть много обозначений:
Читайте также: