Сталь 60г для топора

Обновлено: 29.04.2024

В соответствии со стандартами ГОСТа, все разнообразие сталей (их более 1,5 тысяч) маркируют специальными буквенно-цифровыми обозначениями, которые сразу говорят специалисту о составе и назначении данного материала.

Сталь 60Г относится к конструкционным низколегированным высокоуглеродным сталям.

Расшифровывается обозначение следующим образом.

Первая цифра в обозначении указывает содержание углерода в десятых долях процента, то есть в данной марке его около 0,60%. Причем значение, указанное в маркировке, обычно среднее, для ориентирования. Точный процент содержания углерода в сплаве данной марки задает ГОСТ 1050-2013 – от 0,57 до 0,65%.
Остальные символы в обозначении конструкционных сталей указывают на наличие легирующих добавок. В данном случае это буква «Г», которая обозначает марганец. Поскольку цифры после обозначения добавки не указываются, это значит, что содержание элемента – менее 1,5%. Точные нормы по стандарту – 0,50-0,80%. Этот элемент придает стали стойкость к ударам и повышенную вязкость (в сочетании с особыми методами обработки).

В маркировке обозначаются не все включенные в сплав элементы, а только говорящие об основных свойствах. Полный состав марки 60Г, в соответствие с ГОСТом 1050-2013, выглядит следующим образом:

железо (Fe) – около 97%;
кремний (C) – 0,57-0,65%;
марганец (Mn) – 0,50-0,80%;
кремний (Si) – 0,17-0,37%;
сера (S) – до 0,035%;
никель (Ni) – до 0,30%;
фосфор (P) – до 0,030%;
медь (Cu) – до 0,30%;
хром (Cr) – до 0,25%.

Характеристики и свойства

Сталь 60Г – специальный сплав, разработанный для ответственных деталей подвижных механизмов, регулярно подвергающихся разнонаправленным нагрузкам (изгибу, скручиванию, сжатию, растяжению, вибрациям), которые должны выдерживать эти нагрузки без трещин, быстро возвращаться в исходное состояние (например, промышленные пружины).

Многие виды стали являются слишком жесткими для такой работы: они могут просто лопнуть.

А вот 60Г отличает максимальная для стали пластичность. Этот сплав прочный, но в то же время очень упругий, с высокой текучестью. Деталь из этого материала может пружинить, гнуться, изменять свою форму под действием внешних факторов, при этом сохраняя структуру своей кристаллической решетки и физические свойства. После прекращения воздействия изделие вернется в свою обычную форму. Такие особенности сплав 60Г приобретает благодаря химическому составу и особым режимам термообработки.

Ключевые физические свойства стали 60Г определяются ГОСТом. Они следующие:

плотность – 7,82 г/см3;
твердость – в диапазоне 45-47 HRC (твердость по Роквеллу), по шкале Бринелля – 241 HB;
высокая упругость – 84 Гпа;
высокая прочность на разрыв – 750 МПа;
ударная вязкость – 3,0-3,5 кг*м/см2.

Также данную марку отличают такие важные качества, как:

высокая для стали текучесть (способность переносить механические воздействия и деформации без нарушения структуры);
способность к реверсу (восстановлению изначальной формы после сдавливающих и скручивающих воздействий);
повышенная износостойкость;
однородность структуры сплава, что минимизирует риск возникновения трещин и дефектов при нагрузках;
хорошая ковкость, что позволяет создавать изделия нужной формы, в том числе кованый инструмент (например, ножи).

Аналоги

Среди российских марок, производимым по ГОСТу, близким аналогом 60Г является сталь 65Г.

В других странах существуют свои стандарты, определяющие химический состав и технологии обработки сталей, используется своя маркировка. Но в любом случае существует необходимость в производстве рессорно-пружинных сталей. Неполными, но близкими аналогами, обладающими сходными физическими свойствами, являются следующие:

США: 1059, 1060, 1064, C1060, G10590, G10600, G10640;
Страны Евросоюза: 1CS60, 2C60, 2CS60, C60, C60E;
Германия: 1.0601, 1.1221, C60, C60D, C60E, C60R, Ck60, Ck60N;
Япония: S58C, S60C-CSP, S65C-CSP, SWR-7;
Китай – марка 60.

Применение

Сталь 60Г востребована в различных отраслях тяжелого и общего машиностроения, где она применяется для изготовления изделий пружинного типа с повышенной надежностью. Например, из данного материала изготавливают:

плоские и круглые промышленные пружины;
автомобильные рессоры и пружины;
пружинные кольца амортизаторов;
тормозные барабаны;
цельнокатаные колеса вагонов;
бандажи подвижного состава железных дорог;
валки рабочие листовых станов для горячей прокатки металлов;
эксцентрики;
шпиндели;
диски сцепления;
регулировочные шайбы и прокладки.

Еще одна область, где востребована сталь 60Г, – производство режущего и колющего инструмента. Благодаря упругим свойствам и ковкости этот материал хорошо подходит для топоров, ножей, колунов и подобных изделий.

Также данный сплав применяется для изготовления металлических струн музыкальных инструментов, например, фортепианных, гитарных.

Обработка

Если высоколегированные стали обязаны своим особыми качествами специальным добавкам, то сплав 60Г обретает их благодаря технологии обработки (при этом точно выверенная химическая формула также обязательна). Эта обработка включает несколько этапов, каждый из которых имеет свои технологические особенности.

Сначала осуществляется закалка при высоких температурах (в диапазоне 800-860 градусов) и с последующим охлаждением в минеральном масле (для более мелких деталей) или воде (для более крупных изделий), что позволяет получить сталь с мартенситной структурой. Лучше всего для закалки рессорно-пружинной стали зарекомендовала себя схема с применением двух печей: в первой сплав постепенно нагревается до 500-700 градусов, а во второй происходит более быстрая финальная закалка при 800-830 градусах.

Такая схема позволяет обеспечить оптимальную скорость нагрева и правильное распределение тепла. В среднем общее время закалки стали 60Г составляет 20-80 минут, и оно сильно зависит не только от вида печи, но и от формы изделия: изделия сложной формы нужно нагревать дольше, чем плоские и тонкие.

Следующий этап – термический отпуск. Он необходим для того, чтобы избавиться от мартенситных соединений, которые образуются в сплаве при закалке и могут привести к существенному снижению упругости материала, сделав его жестким и ломким. Отпуск стали 60Г осуществляется при 360-610 градусах в течение 30-150 минут (время зависит от типа печи и формы изделия).

В зависимости от температуры отпуска получают несколько категорий стали данной марки с нужными физическими свойствами.

После отпуска необходимо дождаться полного остывания материала, в ходе которого происходит его естественная нормализация. Среда охлаждения – воздух. При соблюдении всех технологических процессов сталь 60Г получает равномерную структуру, упругость, пластичность. Данный сплав отличается хорошей ковкостью. Ковку производят при температурном режиме в 1220-800 градусов. Свариваемость 60Г условная, материал не предназначен для сварки, хотя при необходимости возможна сварка контактным способом.

Топоры «Труд»: особенности моделей и их применения

Топор используется главным образом для обработки древесины. Такой ручной инструмент просто незаменим в домашнем хозяйстве, особенно когда необходимо подравнять ветки в саду или убрать лишнюю поросль. Топоры «Труд», производимые в поселке Вача Нижегородской области, занимают особое место среди инструментов для бытового использования, поскольку обладают массой преимуществ.

Общее описание

Все изделия этого бренда можно выделить как надежные, качественные, с продуманной конструкцией. В качестве лезвия используется сталь высшего качества. Это кованые модели с деревянным черенком, у которого есть небольшой изгиб. Благодаря такой форме рукоятки очень удобно держать инструмент в руке.

Вес топора «Труд» может варьироваться от 0.6 до 1.9 кг, все зависит от выбираемой модели. Любой из хозяйственных инструментов прекрасно справляется с поставленными задачами. Однако не подходит для колки дров, поскольку его лезвие слишком тонкое, поэтому застревает в больших бревнах. Для этой цели лучше использовать колун.

Виды изделий

Под брендом выпускаются не только классические топоры, которые необходимы в хозяйстве, но и колуны, туристические изделия. У каждой модели имеются свои отличительные черты, к примеру, инструмент, который используют на охоте или на природе, обладает меньшим весом и габаритами. Главное требование к туристическому топорику — чтобы он не добавлял много веса, не занимал дополнительное место, но при этом сохранял необходимую функциональность.

Топоры-колуны — отдельная категория, которая отличается толстой клинообразной металлической частью. Такая форма необходима, чтобы разбивать большие дрова, а если бы лезвие было тонким, то оно бы застревало на середине.

Классические бытовые топоры применяют для колки небольшой щепы или при вырубке небольших веток.

Модельный ряд

Среди классических хозяйственных топоров от описываемого бренда лидирующие позиции занимают две модели:

Таежный топор «Тигр» обладает массой 1.6 кг. Он поставляется в продажу с чехлом, который защищает лезвие в процессе хранения. Это инструмент для туризма, поэтому его длина 52 сантиметра, а ширина металлической части 21 см.

Лезвие топора изготавливается из высококачественной стали 60Г, которая характеризуется высокой прочностью и долговечностью. Производитель предоставляет к модели сертификаты качества.

Ручка производится из древесины, она сконструирована таким образом, чтобы гасить отдачу при работе с инструментом. Режущая часть топора имеет выпуклую форму, что позволяет более глубоко погружать инструмент во время работы.

Стоит сказать, что изделие изготавливалось с учетом рекомендаций охотников, поэтому при рубке лезвие входит в материал под острым углом, что значительно упрощает выполнение поставленной задачи.

У модели топора «Олень» предусмотрен в конструкции металлический клин, за счет которого можно использовать инструмент в качестве колуна, поскольку он легко разламывает толстые бревна. Основное назначение этого инструмента, в отличие от первого описываемого варианта, — заготовка дров.

Изготавливается изделие вручную по традиционным российским технологиям. Он обладает небольшим весом, отсюда и удобство использования. Вес конструкции составляет всего 600 граммов. Длина ручки 43 сантиметра. Одним из преимуществ можно считать использование ручной ковки и стали двух видов:

После завершения профессиональной закалки твердость режущего элемента достигает 50 HRC.

Топорище специально вытачивается особой формы из лиственных пород, поскольку такая древесина обладает необходимой упругостью и может поглощать удар. В качестве приятного дополнения рукоятка топора покрыта лаком. В комплекте к изделию поставляется защитный чехол.

Как выбрать?

При покупке топора марки «Труд» стоит принимать во внимание несколько основных моментов.

Пользователь должен произвести подробный осмотр рабочей поверхности инструмента. Лучше всего выбирать легированную сталь, поскольку она считается самой надежной, хотя подойдет и нелегированная, и даже инструментальная.
По форме можно быстро определить, для каких именно целей предназначена та или иная модель. У колунов толстый клин и длинная ручка, которая позволяет сделать большой размах и сосредоточить всю прилагаемую силу на полене в точке соприкосновения топора с деревом. У туристических, плотницких и классических топоров лезвие средней толщины.

Закругленная кромка на режущей части инструмента позволяет не только колоть, но и резать, что немаловажно при выполнении плотницкой работы. Хорошо заточенное лезвие будет легче входить в древесину, но оно обладает меньшей прочностью. Если предполагается рубить большие полена, то угол заточки должен быть 30 градусов.
Особое внимание на топорище, предпочтительно, если оно изготавливается из лиственных пород, к примеру, березы. Подходит также дуб, ясень, поскольку это плотные породы, которые отлично поглощают удар, в результате чего отдача минимальная. Волокна на черенке должны быть расположены вдоль, поскольку только тогда со временем такая рукоятка не лопнет.
От веса орудия будет зависеть удобство использования топора – чем он легче, тем больше ударов придется нанести, чтобы отрезать сучок или перерубить полено.

Обзор топора "Труд" смотрите в следующем видео.

Закалка топора в домашних условиях

Топор относится к ударно-рубящим инструментам. Материал должен быть твёрдым, но не хрупким, чтобы не расколоться при ударах. В древних кузницах обрабатывали кусок железа так, чтоб он соответствовал этим требованиям. Технология принципиально не меняется и в наше время.

Из какой стали производят топоры

Специалисты по кузнечному делу считают лучшей сталью для топора «ушку» — стали с маркировкой У7, У8, У8А. У – углеродистая сталь, цифры 7 и 8 – содержание углерода в долях процента, А – высококачественная сталь.

Их применение удорожает изделие. На российском рынке есть инструменты из стали 60Г, которые пользуются спросом.

Как самостоятельно закалить топор

Слитки железа имеют неоднородную кристаллическую решётку. В процессе нагрева и ковки кристаллы разрушаются и изменяют структуру.
Чтобы сталь стала твёрдой, молекулы углерода должны распределиться в кристаллической решётке особым образом, создавая напряжённую (мартенситную) структуру.
Максимальные показатели твёрдости — у закалённой стали с содержанием углерода 0,7. Термообработка ведётся в несколько этапов.

Процесс отжига

Для топора после ковки проводится рекристаллизационный отжиг. Его цель – выровнять деформированные кристаллы.

Процесс отжига выглядит просто:

Топор в печи или кузнечном горне нагревают до красного цвета.
Это соответствует температуре выше 750 — 800 градусов.
Затем оставляют остыть вместе с печью или углями.

После отжига сталь легко обработать металлорежущим инструментом.

Этап закалки

Закаливание заключается в нагреве головы и быстром охлаждении в воде или масле (используют чистое дизельное). Температурные режимы для разных металлов есть в справочниках по металлургии. Сталь марки У7 и У8 нагревают до 800 градусов.

Для определения температуры используют магнит. Сталь теряет магнитные свойства при температуре 760 градусов.
После этого нагреваю ещё несколько минут. Цвет должен стать ярко-красным. Есть специальные таблицы цветов для определения температур нагрева.

Иногда для закалки используют только масло. Налёт окалины счищают железной щёткой.

Отпуск после закалки

Отпуск нужен для снятия избыточных напряжений в металле, чтобы он стал вязким. Процесс происходит при температуре 300 градусов в течении часа, затем лезвию дают остыть на воздухе.

Второй способ – закалка с самоотпуском:

Используют две ёмкости воды, нагретой до 30 и 50 градусов.
Режущую кромку охлаждают в первой ёмкости до тёмного цвета.
Вынимают из воды.
На воздухе кромке дают прогреться от раскалённой части.
Опускают в горячую воду.

Способы нагрева лезвия до температуры закалки

Во многих любительских мастерских есть муфельная печь, электрическая или газовая. Температуры в её камере достаточно для обжига керамики, плавки стекла и нагрева металла до нужных температур.

В камере

В печи есть регулятор температуры, поэтому термообработка не вызывает трудностей. Для отжига и закалки одного инструмента электрическую муфельную печь можно изготовить своими руками.

Как изготовить камеру своими руками

Для разогрева лезвия топора нужна камера небольших размеров. Потребуется:

Корпус – любая металлическая ёмкость с толщиной стенок от 2 мм.
Теплоизолятор – смесь шамотной глины и крошки из огнеупорного кирпича.
Нагревательная спираль – проволока из сплава фехраль.
Терморегулятор.
Стабилизатор напряжения в сети.

Перед включением печи надо проверить исправность проводки. Для достижения нужной температуры требуется около 4 кВат.

Из огнеупорной смеси делают камеру, в ней прокладывают канавки для нагревательной спирали. Дают высохнуть, укладывают спираль, покрывают слоем глины, выводят концы проволоки для подключения к сети.
Высушенную нагревательную камеру вставляют в корпус. Концы спирали подсоединяют к клеммам терморегулятора.

Перед самостоятельным изготовлением муфельной печи изучить подробные инструкции и посмотреть видео опытных мастеров.

На открытом огне

Чтобы достичь 800 градусов, нужны угли. Лучше соорудить подобие кузнечного горна из ведра или бочки. В походных условиях разводят большой костёр. К углям должен постоянно поступать кислород.

Подобие мехов для поддува делают из пластикового мешка. Используют насос для лодки и другие подручные средства. Угли должны разгореться как можно ярче. Лезвие топора готово к закалке, когда станет алого цвета.

Уход после закалки

Заключение

Изучив процесс термообработки, можно восстановить любой старый топор. Его отжигают для правки формы и затем закаляют для остроты и твёрдости.

Сталь 60г

Главная особенность этой марки сплава заключается в сочетании повышенной износостойкости и присутствия очень высоких упругих свойств. Всё это позволяет называть сталь 60г одной из лучших в ряду силовых рессорно-пружинных сталей. Расшифровка марки сплава сразу говорит нам о том, что перед нами металл с 0,60-процентным содержанием углерода и наличием марганца в количестве менее 1,5%.

Применение стали 60г

Основная сфера применения малолегированной конструкционной рессорно-пружинной стали 60г – промышленное производство рессор, пружин и прочих изделий пружинного типа. Износостойкость и высокая упругость сплава используются технологами и в изготовлении таких деталей, как тормозные барабаны, втулки, бандажи, скобы. В целом, этот сплав в качестве сырья используют самые разные предприятия тяжелого машиностроения.

Характеристиками стали 60г интересуются и производители режущего и колющего инструмента: ножи, топоры, колуны – в таких изделиях сплав марки 60г чаще всего применяется для формирования сердцевины рабочей части инструмента.

Химический состав в % стали 60Г и ГОСТы на прокат

Сплав данной марки имеет относительно высокое содержание углерода, а также марганец в качестве основного легирующего элемента:

Fe – около 97%
C – 0,57-0,65%
Mn – 0,7-1%
Si – 0,17-0,37%
Ni – не более 0,25%
Cr – не более 0,25%
Cu – не более 0,2%
S – не более 0,035%
P – не более 0,035%

В цеха промышленных предприятий сталь марки 60г попадает в виде фасонного сортового проката, изготовленного в соответствии с ГОСТами:

Сталь 60 г: физические и механические свойства

Любая рессорно-пружинная сталь должна демонстрировать высокую твёрдость, которая в случае со сплавом 60г составляет HB 10 -1 =241МПа. Такого показателя удаётся добиться за счёт повышенного содержания углерода. Вместе с тем, этот элемент снижает пластичность металла, а потому важно найти компромисс между этими показателями.

Сплав 60г не предназначен для сварных конструкций, однако технологически его сварка возможна с использованием контактного способа сваривания. Относительно способности к образованию флокенов сталь 60г относят к группе малочувствительных. При этом металл данной марки склонен к отпускной хрупкости, но только если содержание марганца в его составе превышает 1%.

Читайте также: