Сталь 65 характеристики применение

Обновлено: 17.05.2024

Обзор стали 65 наверняка пригодится многим ценителям качественного металла, как и расшифровка этого сплава. Весьма важно окажется проанализировать структуру стали и ее твердость, сферы ее применения. А в некоторых случаях живо заинтересуют еще и особенности обработки такого материала.

Состав

При знакомстве со сталью 65 первостепенное внимание надо обратить на расшифровку этого наименования. Она очень проста — в составе сплава содержится не более 0,65% углерода. Точнее, его доля варьируется от 0,62 до 0,7%. Концентрация кремния может составлять минимум 0,17%, а максимум 0,37%.

А также в составе стали 65 допускается присутствие 0,5 — 0,8% марганца.

Хрома там может быть максимум 0,25%. Вхождение ванадия и вольфрама не допускается по стандарту. Концентрация серы и фосфора — строго до 0,035%. На никель установлено ограничение 0,25%, а на медь — 0,2%. Важной особенностью является однородная структура во всех направлениях — не только в механическом, но и в химическом отношении.


Характеристики и свойства

Сталь 65 классифицируется как конструкционный рессорно-пружинный сплав без легирующих компонентов. Считается, что у нее должны быть превосходные показатели прочности и упругости. Такой материал ценится за износостойкость изготавливаемых из него деталей. Это свойство особенно привлекательно при существенных вибрациях и статических нагрузках. Стандартная твердость 65-й стали равна 229 МПа.

При этом ее удельная масса достигает (при комнатной температуре) 7810 кг на 1 м3. Критические температурные позиции:

Mn – 285 градусов;

Ar3 (она же Arcm) — 730 градусов;

Ac1 – 727 градусов;

Ar1 – 696 градусов;

Ac3 (Acm) — 752 градуса.

Использовать сталь 65 для свариваемых изделий любого рода нельзя.

Этот материал не подвержен хрупкости при грамотном отпуске.

Если проводится закалка в масле при 400 градусах, твердость по шкале HRC составит 45 баллов. При подъеме температуры до 600 градусов этот показатель будет равен уже 23 баллам. По шкале HB это будет соответственно 170 и 120 единиц.

Сортамент

На рынке сталь 65 категории продается в виде:

сортового проката (В22, В32);

фасонного металлопроката (В22, В32);

металлических листов (В33);

металлических лент (В34);

проволоки со средним содержанием углерода (В72);

проволоки с высоким содержанием углерода (В72).




Известны также:

стандартные кованые заготовки;



Применение

Заменить эту сталь при необходимости можно на 60 или 70 марку. Главная область ее использования — рессоры и пружины. Допускается также использование в прочих деталях, где нужны особая прочность и упругость. При этом даже сильная вибрация не оказывает негативного воздействия, как уже отмечалось.

Это свойство позволяет использовать сплав в пружинах автомобильных клапанов.

Среди зарубежной продукции хорошей или приемлемой альтернативой могут оказаться:

сплавы 65 из Италии, Болгарии и КНР;

немецкие S58C, SUP2;

японские FMR66, FMR68;

C68 (также из Японии);

английские 1.0612 и 1CS67;

румынская сталь 12071;

чешский металл категории 1064 и 1065 (это не полный перечень).

Все это может идти не только на стандартные пружины и рессоры. Допустимо изготовление:

лент для тормозных устройств;

цанг зажима и подачи;

плоских и цилиндрических пружин;

ножей землеройной и сельскохозяйственной техники;

блокираторов на разных устройствах;

пружин для тракторов и железнодорожного транспорта;



Обработка

Добиться стандартных характеристик непросто. Для этого нужна закалка в диапазоне температур от 800 до 830 градусов. При этом металлургический отпуск проводят в «высоком» режиме. Иными словами, при 160-200 градусах. Остужать металл следует только на воздухе.

Правильно выполненная работа позволяет получить сталь, у которой твердость поверхности будет колебаться от 45 до 47 баллов по шкале HRC.

Сталь 65-й группы и ее аналоги почти не страдают от перегрева. Однако при выполнении процедуры вблизи высших допустимых точек нагрева может падать ударная вязкость. Особенно критична интенсивность работы. Нельзя игнорировать, впрочем, и способ прогрева, и применяемое оборудование.

Точный диапазон закалки устанавливается технологами индивидуально. Они также должны определить:

как долго выдерживать металл;

в какой среде его закаливать;

как остужать закаленную деталь.

От интенсивности прогрева зависит качество структуры металла. Поскольку сплав мало легирован, можно действовать быстро. Такой подход уменьшает потери углерода и падение прочности. Но и спешить чрезмерно не стоит, особенно в случае больших деталей с резко меняющимися сечениями в поперечнике. Неоднородный прогрев грозит закалочными трещинами и даже крошением проблемных мест, прежде всего кромок и угловых зон.

Наиболее равномерным процесс будет при предварительном прогреве в стартовых камерах. Там заготовки почти достигают температуры собственно закалки. Потом они уже перемещаются в основную часть печи. Самый быстрый способ прогрева — применение соляных расплавов, а самый медленный — электропечи.

Газовая среда занимает промежуточную позицию.

Поверхностная индукционная закалка практикуется редко. Такой подход оправдан только для изделий с малым поперечником. Обязательно учитывают состав атмосферы. В случае с газовыми печами время пребывания заготовки внутри минимизируют. Иначе поверхность металла может лишиться крайне важного углерода в критической степени.

Характеристика стали марки 65X13

Сталь 65х13 — инструментальная, относится к мартенситному классу. В России применяется для изготовления режущего инструмента, к которому предъявляются высокие требования по устойчивости к коррозии. Благодаря применению в медицине (изготовление скальпелей и других приборов, рассчитанных на длительную эксплуатацию), эту сталь еще называют «медицинской», или «хирургической». Преимущественное применение стали 65×13 для ножей, плюсы и минусы изготовленных из нее изделий, обусловлены свойствами сплава.

Сталь 65х13 для ножей

Состав и расшифровка стали марки 65×13

Любая сталь состоит из 2 основных элементов — железа и углерода. Для изготовления материала с необходимыми характеристиками используют специальные добавки — легирующие элементы.

В зависимости от количества основных и добавочных компонентов, соблюдения технологии производства, получают материал с требуемыми свойствами.

Первые цифры в названии марки стали указывают на содержание углерода в сотых долях процента, далее после букв, обозначающих добавку, указывают содержание соответствующего легирующего элемента в процентах. Согласно обозначению, 65Х13 состоит из 0,65% углерода и 13% хрома (Х), остальных добавок менее 1%, в названии они не указываются.

Характеристики стали 65×13

Сталь 65Х13 — высокоуглеродистый, высоколегированный сплав. Твердость металла прямо пропорциональна количеству углерода в ней. Главный легирующий компонент хром делает сталь нержавеющей.

Легирующие компоненты

Содержание примесей, кроме хрома, который указан в маркировке стали, в составе данного сплава незначительно, поэтому ножи легко поддаются заточке, а лезвие можно изготовить практически любой формы.

При производстве 65Х13 используют следующие примеси:

  • Хром (Cr) — 12,00-14,00% — входит в состав любой нержавеющей стали, отвечает за устойчивость к коррозийным процессам, т.е. обеспечивает стойкость металла к воздействию воды и увеличивает стойкость к механическому износу.
  • Марганец (Mn) — 0,25-0,8% — применяют на стадии производства стали. Он увеличивает твердость, стойкость к механическим воздействиям и ударным нагрузкам.
  • Кремний (Si) — 0,20-0,5% — повышает упругость, стойкость к коррозии и сопротивление окислению при высоких температурах.
  • Никель (Ni) — 0,5% — отвечает за прочность сплава.
  • Фосфор (P) — 0,030% — является вредной технологической добавкой. При повышении его количества в сплаве увеличивается и прочность, и хрупкость металла.
  • Сера (S) — 0,025% — тоже добавка, необходимая при выплавке стали. Делает металл хрупким и уменьшает антикоррозионные свойства, пластичность, стойкость к механическому износу.

Маркировка стали

Для получения необходимых показателей в сплав могут добавляться следующие компоненты:

  • Молибден (Mo) — повышает упругость, антикоррозионные свойства.
  • Титан (Ti) — повышает прочностные характеристики стали, улучшает ее обрабатываемость и устойчивость к коррозии.
  • Ванадий (V) — улучшает прочностные свойства сплава и увеличивает его твердость.
  • Вольфрам (W) — улучшает режущие свойства лезвия. Этот компонент применяют в дорогих моделях ножей.

Твердость

Нержавеющая сталь 65Х13 благодаря своему составу имеет повышенную твердость. От этого параметра зависит износостойкость ножа, т.е. сохранение заточки.

Твердость ножа измеряется в единицах HRC по шкале Роквелла. 65Х13 соответствует значению от 54 до 59 HRC при правильной термообработке. Для определения этого показателя образец кладут под пресс и давят на него алмазным конусом (под углом 120°) или шариком с силой 150 кгс. Значения твердости 54-58 HRC соответствуют хорошим ножам универсального назначения.

Особо прочным изделиям присущ показатель 59-64 HRC. Например, твердость алмаза равна 100 HRC. Можно встретить в обозначении 2 цифры, в этом случае первое значение — для центра лезвия, второе — для кромки.

Преимущества и недостатки

Ножи, изготовленные из стали 65×13, если их использовать по назначению, сохраняют свойства долгое время — они не ржавеют, не ломаются, долго служат, а при необходимости легко и быстро затачиваются в бытовых условиях. При этом товары из данного сплава делают относительно недорогие.

Сталь 65Г рессорно-пружинная

Цифр 65 указывают среднюю массовую долю углерода в стали в сотых долях процента. Т.е. среднее содержание углерода в стали 65Г составляет около 0,65%.

Цифры, стоящие после букв, указывают примерную массовую долю легирующего элемента в целых единицах. Химические элементы обозначены следующими буквами: В — вольфрам (W), Г — марганец (Mn), Н — никель (Ni), Р — бор (В), С — кремний (Si), Ф — ванадий (V), X — хром (Сr). Т.е. буква Г в обозначении марки стали 65Г означает, что среднее содержание марганца в стали около 1%. В наименовании марок рессорно-пружинных стали с массовой долей марганца (Mn) до 0,90% (по верхнему пределу в марке) буква «Г» не ставится.

Заменители и аналоги

  • 66Mn4(1.1260) (Германия-DIN),
  • 1566 (США — AISI, ASTM),
  • SUP 6 (Япония — JIS),
  • 60S2A (Польша — PN/H)

Вид поставки

Применение

Сталь 65Г применяется для изготовления следующих деталей:

  • пружины,
  • рессоры,
  • упорные шайбы,
  • тормозные ленты,
  • фрикционные диски,
  • шестерни,
  • фланцы,
  • корпусы подшипников,
  • зажимные и подающие цанги и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости,
  • детали, работающие без ударных нагрузок.

Применение стали 65Г для пружинных шайб (ГОСТ 33260-2015)

Марка стали НД на поставку ГОСТ на
шайбы
пружинные
Температура
применения, °С
Дополнительные указания
по применению
65Г
ГОСТ 14959
ГОСТ 2283,
ГОСТ 21997,
ГОСТ 21996
ГОСТ 6402 От -60 до 250 Применяется для работы в
условиях атмосферной коррозии с
противокоррозионными покрытиями

ПРИМЕЧАНИЕ
После электрохимических покрытий обязательна термообработка (отпуск) для снятия водородной хрупкости с указанием в КД.

Физические свойства

Модуль нормальной упругости Е, ГПа

Сталь Е, ГПа, при температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800
65Г 215 213 207 200 180 170 154 136 128

Модуль упругости при сдвиге кручением G

Сталь G, ГПа, при температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800
65Г 84 83 80 77 70 58 51 48

Плотность ρ

Сталь ρ кг/см 3 при температуре испытаний, °С
20 100 200 400
65Г 7850 7830 7800 7730

Коэффициент теплопроводности λ

Сталь λ Вт/(м*К) при температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800
65Г 37 36 35 34 32 31 30 29 28

Коэффициент линейного расширения α

Сталь 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
65Г 11,8 12,6 13,2 13,6 14,1 14,6 14,5 11,8

Удельная теплоемкость c

Сталь c, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С
20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800
65Г 490 510 525 560 575 590 625 705

Температура критических точек, °С

Химический состав по ГОСТ 14959-2016

Таблица 1: Химический состав стали по анализу ковшевой пробы для металлопродукции, кроме предназначенной для изготовления
патентированной проволоки

Массовая доля элементов, %
C Si Mn Cr Ni Cu
0,62-0,70 0,17-0,37 0,90-1,20 не более 0,25 не более 0,25 не более 0,2

Таблица 2: Химический состав стали по анализу ковшевой пробы для металлопродукции, предназначенной для изготовления
патентированной проволоки

Массовая доля элементов, %
C Si Mn Cr Ni Cu
0,62-0,70 0,17-0,37 0,70-1,00 не более 0,15 не более 0,15 не более 0,2

Примечание: Массовая доля серы (S) и фосфора (P) в стали по анализу ковшовой пробы не должна превышать для стали всех марок по таблице 1 норм,
указанных в таблице 3.

Примечание: Предельные отклонения по химическому составу в готовой металлопродукции не должны превышать значений, указанных в таблице 4.

Механические свойства

Источник Состояние поставки Сечение, мм σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ, % Твердость HRC3, не более
не более
ГОСТ 14959-79 Сталь категорий 3, ЗА, ЗБ, ЗВ, ЗГ, 4, 4А, 4Б. Закалка с 830 °С в масле; отпуск при 470 °С Образцы 785 980 8 30
ГОСТ 1577-93 Лист нормализованный и горячекатаный: 80 730 12
Закалка с 800-820 °С в масле; отпуск при 340-380 °С, охл. на воздухе 20 1220 1470 5 10 44-49
Закалка с 790-820 °С в масле; отпуск при 550- 580 °С, охл. на воздухе 60 690 880 8 30 30-35

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

tисп, °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ, % КСU, Дж/см 2 Твердость HRCэ
200 1790 2200 4 30 5 61
400 1450 1670 8 48 29 46
600 850 880 15 51 76 30

Примечание. Закалка с 830 °С в масле.

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ, %
200 1370 1670 15 44
300 1220 1370 19 52
400 980 1000 20 70

Примечание. Закалка с 830 °С в масле; отпуск при 350 °С

Ударная вязкость KCU

Термообработка KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С
20 0 -20 -30 -70
Закалка с 830 °С; отпуск при 480 °С 110 69 27 23 12

Предел выносливости

Состояние поставки σ-1, МПа τ-1, МПа
Закалка с 810 °С в масле; отпуск при 400 °С 725 431
Закалка с 810 °С в масле; отпуск при 500 °С 480 284
σ0,2 = 1220 МПа, σв = 1470 МПа, НВ 393-454 578
σ0,2 = 1280 МПа, σв = 1420 МПа, НВ 420 647
σ0,2 = 1440 МПа, σв = 1690 МПа, НВ 450 725

Технологические свойства

  • Температура ковки, °С: начала 1250, конца 780-760. Охлаждение заготовок сечением до 100 мм производится на воздухе,
    сечением 101-300 мм — в мульде.
  • Свариваемость — не применяется для сварных конструкций, КТС (Контактная сварка)— без ограничений.
  • Склонность к отпускной хрупкости — склонна при содержании Mn > 1 %.
  • Флокеночувствительность — малочувствительна.
  • Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 0,85 и Kv б.ст = 0,80 в закаленном и отпущенном состоянии при
    НВ 240 и σв = 820 МПа.

Прокаливаемость

Полоса прокаливаемости для стали 65Г после закалки с 800 °С приведена на рис.

Рессорно-пружинная сталь 65

Цифра 65 обозначает, что среднее содержание углерода в стали составляет 0,65%.

Характеристики и применение

Сталь 65 является конструкционной рессорно-пружинной нелегированной специальной сталью обладает высокими прочностными и упругими свойствами и применяется для изготовления деталей от которых требуются повышенные прочностные и упругие свойства, износостойкость, деталей, работающих в условиях трения при наличии высоких статических и вибрационных нагрузок:

  • рессор,
  • пружин,
  • пружин клапанов автомобилей,

Химический состав, % (ГОСТ 14959-79)

C Mn Si Cr S P Cu Ni
не более
0,62-0,70 0,50-0,80 0,17-0,37 0,25 0,035 0,035 0,20 0,25

Химический состав, % (ГОСТ 14959-2016)

Массовая доля элементов, %
C Si Mn Cr V W Ni B Cu,
не более
0,62-0,70 0,17-0,37 0,50-0,80 Не более
0,25
Не более
0,25
0,20

ПРИМЕЧАНИЕ. Знак «-» означает, что массовая доля элемента не нормируется и не контролируется

Химический состав стали 65 предназначенной для изготовления патентированой проволоки (ГОСТ 14959-2016)

Массовая доля элементов, %
C Si Mn Cr Ni Cu
Не более
0,62-0,70 0,17-0,37 0,30-0,60 0,15 0,150,20

Термическая обработка стали марки 65

Операция Температура в °С Охлаждающая среда
Отжиг 810-860 Атмосфера печи
Нормализация 820-860 Воздух
Высокий отпуск 680-720
Закалка 780-830 Масло или вода
Отпуск На требуемую твердость
Патентирование 850-870 Свинцовая ванна при 510-530°С

Температура критических точек, °C

Твердость металлопродукции в состоянии поставки (ГОСТ 14959-2016)

Твердость
металлопродукции,
НВ, не более
категории
1Б,
2Б,
3Б,
4Б,
3Г,
3Д,
термически
обработанной
(категории
1А,
2А,
3А,
3Б,
4А)
255 229

ПРИМЕЧАНИЕ: При изготовлении металлопродукции без термической обработки допускаются отклонения по твердости:

  • для металлопродукции в мотках + 10 НВ;
  • для металлопродукции полосовой +40 НВ.

Механические свойства металлопродукции при испытании на растяжение (ГОСТ 14959-2016)

Рекомендуемый
режим
термической
обработки образцов
Механические
свойства,
не менее
Закалка Отпуск
Температура
нагрева, °C
Среда
охлаждения
Температура
нагрева,°C
Среда
охлаждения
Предел
текучести
σт, Н/мм 2
Временное
сопротивление
σв, Н/мм 2
Относительное
удлинение
δ,%
Относительное
сужение
ψ, %
830 Масло 470 Воздух 785 980 10 35
  1. Механические свойства металлопродукции при испытании на растяжение, определяются на продольных термически обработанных образцах.
  2. Термическую обработку производят на образцах, предназначенных для механических испытаний, с припуском под шлифовку.
  3. При рекомендуемой термической обработке допускаются отклонения по температуре:
    • закалки ±15 °C;
    • отпуска ±50 °C.
  4. Нормы относительного сужения приведены только для круглых образцов.
  5. Нормы механических свойств относятся к образцам, отобранным от металлопродукции диаметром или толщиной до 80 мм включ. При испытании металлопродукции диаметром или толщиной свыше 80 до 150 мм включ допускается уменьшение относительного удлинения на 2 % (абс.), относительного сужения на 5 % (абс.) по
    сравнению с нормами, указанными в таблице. При испытании металлопродукции диаметром или толщиной более 150 мм допускается уменьшение относительного удлинения на 3 % (абс.), относительного сужения на 10 %
    (абс.) по сравнению с нормами, указанными в таблице. Нормы механических свойств металлопродукции диаметром или толщиной более 100 мм, при контроле на образцах, изготовленных из перекатанной или перекованной
    заготовки стороной квадрата от 90 до 100 мм, должны соответствовать нормам, указанным в таблице.
Источник Состояние поставки Сечение, мм σ0,2, МПа σв, МПа δ54), % ψ, %
не менее
ГОСТ 4543-71 Сталь категорий:
tотп, °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ, % Твердость HRCэ
400 810 1220 5 45
500 760 1130 13 40 32
600 650 930 18 52 23

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 800°C в масле (сечение 12 мм).

tисп, °C σв, МПа δ5, % ψ, % Твердость HB
100 690 16 45
200 640 14 19 185
300 730 18 20 185
400 600 22 25 170
500 450 27 35 140
600 280 33 50 120

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 800°C в масле; отпуск при 600-620°C.

Характеристики
прочности
σ-1, МПа,
не менее
σ0,2=350 МПа; σв=770 МПа 296
σв=840 МПа 466

ПРИМЕЧАНИЕ. Образцы диаметром 15 мм.

Ударная вязкость стали марки 65 при повышенной и пониженной температуре

Температура испытания в °С Ударная вязкость в кГм/см 2 Температура испытания в °С Ударная вязкость в кГм/см 2
Образцы без надреза Образцы с надрезом Образцы без надреза Образцы с надрезом
600 >29,87 6,94 20 >13,65 0,65
515 >29,87 7,07 -20 4,90 0,56
400 >29,87 5,43 -100 2,09 0,49
310 -3,53 -160
200 >29,87 1,50 -183 1,69
100 >21,74 0,52
  • Состав стали: 0,64% С; 0,90% Мn; 0,54% Si.
  • Закалка с 800° С в масле. Отпуск при 400° С.
Температура ковки, °С начала 1230, конца 830.
Охлаждение на воздухе.
Свариваемость не применяется для
сварных конструкций
Обрабатываемость резанием Kv тв.спл. = 1,0 и Kv б.ст. = 0,9
в горячекатанном состоянии
при НВ 166-170 и σв=690 МПа.
Флокеночувствительность повышенно чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости не склонна.
Твердость HRCэ на расстоянии от торца, мм (закалка с 810°C)
2,5 5 7,6 10 15 20 25 30 35 45
61 38 36,5 35,5 34 32 30,5 29 27,5 24

Коэффициент линейного расширения α*10 6 в интервалах температур

20-50°С 10,74
20-100°С 11,04
20-150°С 11,34
20-200°С 11,57
20-250°С 11,88
20-300°С 12,31
20-350°С 12,74
20-400°С 13,16
20-450°С 13,42
20-500°С 13,84
20-550°С 13,93
20-600°С 14,20
20-650°С 14,52
20-700°С 14,65
20-800°С 14,68
20-900°С 13,87
20-1000°С 14,76
20-1100°С 15,0

ПРИМЕЧАНИЕ. Коэффициент линейного расширения указан для стали, содержащей 0,65% С; 0,12% Mn; 0,09% Si; 0,01% Р; 0,03% S.

Теплоемкость стали кал/Г*град

300°С 0,138
400°С 0,158
500°С 0,195
550°С 0,210
600°С 0 231
650°С 0,445
660°С 0,838
675°С 0,195

ПРИМЕЧАНИЕ. Теплоемкость указана для стали, содержащей 0,67% С; 0,31% Mn; 0,078% Si; 0,12% Р; 0,25% S.

Читайте также: