Сталь хардокс твердость по роквеллу

Обновлено: 17.05.2024

С некоторых пор в своих разработках мы используем стали HARDOX®. Данный материал для нашей страны уже давно не является новинкой. Но, возможно, некоторые из наших читателей, как и мы в свое время, не сталкивались на практике с данным материалом и им будет интересна та информация, которой мы хотим поделится с ними в нашем инженерном журнале. А те, кто уже знаком с этой сталью и имеет практический опыт ее применения поделится своим впечатлением и даст новую интересную информацию к размышлению и обсуждению. Основной подход данной публикации в следующем — мы учимся вместе с нашими читателями, а зачастую благодаря им.

Что такое сталь HARDOX®

Данный материал в виде труб, круга и листового проката производится шведской компанией SSAB с 1974 года. И большую часть информации о свойствах и областях применения можно почерпнуть как раз на сайте данного предприятия [1].

В настоящее время под маркой HARDOX®® производится достаточно широкий спектр продукции [2]:

стойкая к коррозионному износу листовая сталь для кислотных сред HARDOX® HiAce;
стойкая к абразивному истиранию толстолистовая сталь HARDOX® HiTuf;
стойкие к абразивному истиранию листовые стали HARDOX® 400, 450, 500, 550, 600;
износостойкая с повышенной твердостью и ударной вязкостью листовая сталь HARDOX® 500 Tuf;
исключительно стойкая к абразивному износу листовая сталь HARDOX® Extreme с твердостью 650…700 единиц по Бриннелю;
круглый прокат из стали HARDOX®;
трубы из стали HARDOX® с твердостью 400 и 500 единиц по Бриннелю;
жаропрочная износостойкая листовая сталь HARDOX® HiTemp для рабочих диапазонов температуры 300…500°C.

Практический опыт

Первое наше практическое применение данного материала было реализовано при изготовлении накладок на захват манипулятора (рис 1). Накладки, как и сам захват проектировались с нуля по эскизам клиентов.

Рисунок 1 — Накладка манипулятора, сталь HARDOX® 500

Основными требованиями к накладкам были возможность их быстрой замены и изготовления из относительно недорого износостойкого материала, который хорошо поддается механической обработке.

Накладка выполнена с рифленой поверхностью, крепится она на захват манипулятора винтами В процессе работы накладки показали себя вполне хорошо, но как показал опыт есть еще резервы по модернизации самого конструктива манипулятора и накладок, что не связано со свойствами выбранного материала.

Далее перед нами стояла задача по модернизации рабочего колеса центробежного вентилятора горизонтального сушильного агрегата. На рис. 2 представлена в общем виде конструкция колеса такого типа [3].

Рисунок 2 — Рабочее колесо радиального вентилятора.
1 — ступица; 2 — передний диск; 3 — задний диск; 4 — лопатка.

В наши задачи входило изменение конструкции колеса с целью обеспечения заданных параметров производительности вентилятора путем изменения конструктивных параметров. При этом ставилось требование обеспечения прочности и износостойкости конструкции.

Ранее на заводе изготовителе для данных колес использовали сталь AISI 1010 Carbon Steel (аналог стали 08кп). Колеса из этой стали показали малый резерв по прочности и ресурс эксплуатации.

Помимо подбора рационального материала для изготовления, основные конструктивные изменения касались корректировки кривизны лопаток, изменения углов их позиционирования и количества в составе колеса.

В ходе работы над модернизацией колеса мы выбрали сталь HARDOX® 400 опираясь только на описание ее физико-механических характеристик, известную на практике устойчивость к абразивному и кавитационному износу, и что для нас было очень важно, то что данный материал обладал хорошей свариваемостью. Далее в процессе работы мы выяснили, что “изобрели велосипед” и стали HARDOX® давно успешно применяются для такого типа конструкций [4]. Сварка конструкции осуществлялась сварочной проволокой ER70S-6 с предварительным подогревом свариваемых участков металла до температуры, примерно, 75…85°C. Охлаждение сварных швов делалось плавным, а сама конструкция крепилась жестко к монтажной плите для уменьшения коробления. Также в процессе работы над проектом были проведены расчеты прочности конструкции колеса с использованием SOLIDWORKS, которые показали верность нашего выбора материала. Параллельно проведены приближенные расчеты сварных соединений колеса классическими аналитическими методами расчета деталей машин.

В результате промышленной эксплуатации была подтверждена надежность модернизированного колеса в широком диапазоне частот вращения вплоть до 1200 мин-1. При этом температура рабочей среды составляла от 35 до 175°C.

Следующей задачей, где нами была применена сталь HARDOX® 400 стало изготовление конструктивных элементов линий переработки мелкофракционных сырьевых материалов применяемых в металлургическом производстве (небольшие бункеры, шиберные затворы, загрузочные устройства). Особенностью работы этих деталей является то, что они работают в условиях абразивного, порой ударного воздействия потока частиц сыпучих материалов (фракция от 0 до 10мм) с насыпной плотностью от 0,3 до 2,3 г/см3. Твердость частиц шихты при этом составляет от 2 до 5 единиц по шкале Мооса [5], отдельные материалы, к примеру, отсевы ферро- и силикомарганца имеют твердость частиц до 43 HRC. Ряд материалов представляют собой шихты на основе мелкофракционных материалов с содержанием жидкой фазы, а также представляют собой агрессивные среды. То есть в данном варианте использование стали является вполне рациональным решением.

Обработка сталей HARDOX®

Так как наш коллектив в большей степени занимается разработкой технологий и оборудования, то решение вопросов обработки металлов резанием занимаются наши партнеры-изготовители, у которых есть свои методы и подходы к решению различных производственных задач. Но, в целом их методы не отличаются от общепринятых. Поэтому в данном разделе статьи мы лишь кратко коснемся способов обработки сталей Хардокс.

В процессе нашей работы выяснилось, что существует много различных мнений и подходов к обработке сталей HARDOX®, которые можно разделить на две категории.

Первая — рекомендации от производителя и его торговых представителей [6,7]. Они достаточно содержательны и подробны, однако мы так и не нашли в них данных о стойкости обрабатывающего инструмента, а также показателей износостойкости самих сталей, что является важным фактором при выборе материала и проектировании оборудования.

Вторая — рекомендации основанные на личном опыте машиностроительных предприятий. Такие рекомендации особо ценные, ведь инструмент вещь дорогостоящая и здесь важно соблюсти здравый смысл в его приобретении и использовании. Но, по факту, такого рода информации крайне мало. Нам удалось найти только отрывочные частные рекомендации, вот наиболее доступные из них:

Кое-какие сведения мы почерпнули из различных видео, вот примеры некоторых из них:

Аналоги

Несмотря на то, что нашим коллективом на практике было опробовано применение сталей HARDOX®, по ряду причин на сегодня есть необходимость применения аналогов данного материала. К примеру, когда нами проектировались детали для предприятий расположенных на территории Северной Америки, то применение Хардокса было вполне оправданным. В условиях стран СНГ, в первую очередь по экономическим причинам, логичным и перспективным является применение сталей местного производства.

В качестве аналогов продукции SSAB нашим коллективом рассматриваются стали производимые ОАО “Северсталь” и ЧАО “Азовсталь”.

В табл. 1 приведены базовые механические характеристики для используемых нами сталей HARDOX® и принятых аналогов.

Сталь хардокс твердость по роквеллу

Сочетание твёрдости и ударной вязкости Hardox

Именно твёрдость придает стали Hardox уникальную износостойкость и конструкционную прочность. Твёрдость минимизирует износ, не позволяя острым частицам абразивных материалов врезаться в материал. Сталь Hardox сохраняет изначальную износостойкость на протяжении всего срока службы, поскольку её твёрдость не меняется. Твёрдость также подразумевает высокие значения предела текучести и прочности на разрыв, а именно эти свойства позволяют конструкции сохранять свою форму, не подвергаясь деформации.

Другим преимуществом Hardox является её ударная вязкость. Если твёрдость придает стали износостойкость и прочность, то именно ударная вязкость обеспечивает возможность сгиба, формовки и сварки стали Hardox без образования трещин. Если лист стали Hardox подвергнется напряжению свыше предела текучести и возникнет пластическая деформация — преднамеренно во время изготовления детали, либо при ударе тяжёлым куском горной породы на месте работ — образования трещин не произойдет, а в случае образования локальной трещины не произойдет ее распространения на другие участки.

Значения ударной вязкости для марок Hardox HiTuf, Hardox 450 и Hardox 500 — это гарантированные минимальные значения при -40°C, -20°C и 0°C соответственно. По сравнению со стандартной сталью марки S355, сталь Hardox HiTuf, например, обладает в три раза большей устойчивостью к остаточной деформации (твёрдость) при равной устойчивости к растрескиванию (ударная вязкость).

Сравнение значений твёрдости для некоторых марок стали Hardox

Твёрдость по Бринеллю HBW, 10 мм, 29,4 кН	Твёрдость по Виккерсу, 98 Н	Твёрдость по Роквеллу HRC	Приблизительная прочность на разрыв, МПа	Приблизительная соответствующая марка
400	401	40	1245	Hardox 400
450	458	44,5	1412	Hardox 450
500	514	49	1580	Hardox 500
600	627	55	1940	Hardox 600

В борьбе с износом и весом

Какая твёрдость стали подходит вам? Вероятно, та, которую обеспечивает сочетание марок стали, выдерживающих различные условия износа. В полу самосвального кузова может использоваться один сорт стали Hardox, в его бортах — другой, что обеспечит одинаковый срок службы для всего кузова. Согласно расчётам при помощи программы WearCalc 2.0 (см. иллюстрацию), сталь Hardox 600 прослужит в 9 раз дольше, чем низкоуглеродистая сталь при одинаковых условиях износа.

Краткий наглядный пример прочности Hardox

Всего лишь доля секунды уйдет на то, чтобы удостовериться в уникальных эксплуатационных характеристиках стали Hardox. Ударная сила от крупных и тяжёлых предметов распределяется по всей поверхности, что препятствует образованию вмятин и трещин. Металл поглощает энергию и принимает изначальную форму, как при ударе теннисной ракеткой по мячу.

Износостойкая сталь в наличии на наших складах по выгодным ценам. Мы изготавливаем широкий спектр изделий из высокопрочных сталей.

Продажа осуществляется во все регионы России, в Казахстан, Узбекистан, Киргизию, Таджикистан и другие страны СНГ.

Мы работаем со следующими видами износостойких сталей (список неполный, подробности уточняйте у менеджеров):

Марка стали	Краткое описание	Характеристики	Документация
Hardox HiTuf	Толстая износостойкая листовая сталь для сфер применения, требующих крайне высокой вязкости и механических свойств	Толщина: 40—160 мм Твёрдость (по Бринеллю): 320—370 Предел текучести: 850 Ширина: до 3350 мм Длина: до 14 630 мм	Hardox HiTuf
Hardox 400	Износостойкая листовая сталь широкого назначения, обладающая высокой вязкостью, хорошей сгибаемостью и великолепной свариваемостью	Толщина: 2—8 мм (Sheet), 3,2—130 (Plate) Твёрдость (по Бринеллю): 370—430 Предел текучести: 900—1100 Ширина: до 1750 мм (Sheet), до 3350 мм (Plate) Длина: до 16 000 мм (Sheet), до 14 630 мм (Plate)	Hardox 400
Hardox 450	Износостойкая листовая сталь широкого назначения, обладающая высокой вязкостью, хорошей сгибаемостью и великолепной свариваемостью	Толщина: 2,5—8 мм (Sheet), 3,2—130 мм (Plate) Твёрдость (по Бринеллю): 390—475 Предел текучести: 1000—1300 Ширина: до 1700 мм Длина: до 15 000 мм	Hardox 450
Hardox 500	Твёрдая, и при этом вязкая, сгибаемая и свариваемая листовая сталь, применяемая в сферах, где требуется высокая износостойкость	Толщина: 3—6,5 мм (Sheet), 4—103 мм (Plate) Твёрдость (по Бринеллю): 470—540 Предел текучести: 1250—1400 Ширина: до 1600 мм (Sheet), до 3350 мм (Plate) Длина: до 16 000 мм (Sheet), до 14 630 мм (Plate)	Hardox 500
Hardox 550	Твёрдая, и при этом вязкая, сгибаемая и свариваемая листовая сталь, применяемая в сферах, где требуется высокая износостойкость	Толщина: 8—65 мм Твёрдость (по Бринеллю): 525—575 Ширина: до 2900 мм Длина: до 14 630 мм	Hardox 550
Hardox 600	Листовая сталь, применяемая в случаях, когда приоритетны твёрдость и крайняя износостойкость	Толщина: 8—65 мм Твёрдость (по Бринеллю): 550—640 Ширина: до 2000 мм Длина: до 14 630 мм	Hardox 600
Hardox 400 Bar*	Сталь Hardox в кругах	Диаметр круга: 40—70 мм Твёрдость (по Бринеллю): 370—430 Предел текучести: 1000—1100	Hardox 400 Bar
Hardox Tube 400*	Сталь Hardox в виде трубы	Толщина трубы: 3—6 мм Твёрдость (по Бринеллю): 360—440 Максимальная длина трубы: 10 000 мм	Hardox Tube 400
Hardox Tube 500*	Сталь Hardox в виде трубы	Толщина трубы: 2—6 мм Твёрдость (по Бринеллю): 470—530 Максимальная длина трубы: 10 000 мм	Hardox Tube 500
Hardox HiTemp	Жаропрочная сталь Hardox	Толщина: 15—30 мм Работает в диапазоне температур: 300–500 °C	Hardox HiTemp

* под заказ, наличие на складе уточняйте

Чтобы купить сталь Hardox, Strenx, Weldox, Domex, Magstrong, Powerhard, обращайтесь по телефону или через форму обратной связи на сайте.

Также в наличии аналоги Hardox: высокопрочные стали Magstrong (ММК), Quard (НЛМК), Powerhard (Северсталь) и другие марки по запросу.

Износостойкая листовая сталь Hardox относятся к маркам стали, механическую обработку которой можно выполнять инструментами из быстрорежущей инструментальной стали (HSS) или твердых сплавов (СС).

Типовые свойства стали Hardox

Толщина (мм)

Hardox
HiTuf

Hardox
400

Hardox
450

Hardox
500

Прочность на разрыв, Rm [N/мм2]

Сверление Hardox

Для сверления могут использоваться либо свёрла из быстрореза, либо твердосплавные свёрла. Тип применяемого сверла зависит от используемого станка и его жёсткости. Однако вне зависимости от типа станка очень важно снизить до минимума вибрации.

Радиально-сверлильные станки

Рекомендации по снижению вибрации и увеличению срока службы сверла:

Максимально сократить расстояние между сверлом и колонной.
Не использовать деревянные подкладки.
Заготовка должна быть надежно закреплена, сверление выполнять как можно ближе к подкладкам.
Максимально сократить расстояние между наконечником сверла и консолью, используя короткий шпиндель или короткое сверло.
Непосредственно перед выходом сверла из металла, следует приостановить подачу для предотвращения подрыва сверла.
Обеспечить достаточную подачу СОЖ.

Более жёсткие станки, такие как горизонтально-расточный станок и вертикально-фрезерный станок

Для повышения производительности преимущества твердосплавных свёрл следует использовать на современных и жёстких станках.
Имеется три основных типа свёрл с твердо сплавными режущими кромками. Выбор типа сверла зависит от жесткости станка, крепления заготовки, диаметра отверстия и требуемого допуска. Всегда используйте сверло минимальной длины.

Охлаждающая жидкость

Используйте охлаждающую жидкость, предназначенную для сверления.
Примерный расчет для сверления с внутренними охлаждающими каналами: расход охлаждающей жидкости [л/мин] ≈ диаметр сверла [мм]

Свёрла

HSS

При единичном производстве можно сверлить обычным сверлом из HSS.

Для эффективной производительности рекомендуется использовать либо микролегированное (HSS-E) сверло, либо сверло из сплава с кобальтом (HSS-Co).

HSS-Co

Используйте сверло из HSS-Co (8% Со) с малым углом наклона винтовой канавки и прочной поперечной кромкой, которое выдерживает высокие крутящие моменты.

Цельное твердосплавное сверло

• Диаметры от ~3 мм и выше
• Жесткие допуски (высокая точность)
• Возможность перезаточки
• Чувствительность к вибрации

Сверло с напайными твердосплавными пластинами

• Диаметры от ~10 мм и больше
• Жёсткие допуски (высокая точность)
• Возможность перезаточки
• Менее чувствительно к вибрации, чем цельное твердосплавное сверло.

Сверло со сменными режущими пластинами

• Диаметры от ~12 мм и больше
• Обеспечивает высокую производительность
• Расширенный допуск по сравнению с остальными сверлами (более низкая точность)
• Хорошая экономия

Цековка и зенковка Hardox

Цекование и зенкование лучше всего выполнять зенковочным инструментом со сменными твердосплавными пластинами и вращающейся цапфой. Используйте охлаждающую жидкость.

Цилиндрическая зенковка со сменными пластинами и вращающейся цапфой.

Коническая зенковка со сменными пластинами и вращающейся цапфой.

Для конического зенкования снизить режим резания примерно на 30%.
Всегда используйте вращающуюся цапфу.

При затруднённом процессе стружкодробления подачу выполняйте ступенчато по 2 мм за раз.
При низкой мощности станка выбирайте скорость резания, близкую к нижнему пределу диапазона.

Нарезание резьбы

Если тип метчика выбран правильно, резьбу можно нарезать в отверстиях деталей из всех марок стали Hardox. Мы рекомендуем четырёхканавочные метчики, которые выдерживают высокие крутящие моменты, необходимые для нарезки резьбы в отверстиях деталей из твёрдых материалов. При нарезании резьбы в деталях из Hardox рекомендуется использовать в качестве смазочного материала резьбовую смазку или пасту.

В условиях, когда допускаемая нагрузка на резьбу не является критическим фактором, допускается прослабить отверстия (примерно на 3%), чтобы уменьшить силы резания. Это позволит продлить срок службы метчика.

Метчик для глухих отверстий

Метчик для сквозных отверстий

Если используются метчики без покрытия, режимы резания следует уменьшить на 30%.
Если нарезание резьбы выполняется на станке с ЧПУ, можно использовать резьбофрезерование.

Фрезерование Hardox

При фрезеровании следует учитывать следующее:

Убедитесь, что заготовка надёжно закреплена.
При низкой мощности станка используйте фрезу с большим шагом зубьев.
Если возможно, старайтесь не использовать универсальную головку, так как она ослабляет патрон и механическую передачу.
Ширина резания при торцовом фрезеровании должна составлять около 75—80% от диаметра фрезы.
При фрезеровании поверхностей, ширина которых уже диаметра фрезерной головки, фреза должна располагаться со смещением,
так чтобы в зацепление попало как можно больше зубьев.
При фрезеровании кромок, обрезанных газовым резаком, глубина резания должна быть не менее 2 мм, чтобы избежать твёрдого поверхностного слоя.

Точение Hardox

Рекомендованные режимы резания, указанные ниже, применимы для твёрдых сплавов труднообрабатываемых марок. Они необходимы для операций, при выполнении которых возможна ударная нагрузка, например, при обточке кромок, обрезанных газовым резаком.

Если возникли проблемы.

Наши возможности по механической обработке Hardox

Мы обладаем возможностями по проведению любых работ по механической обработке листов Hardox и изготовлению любых изделий из неё по запросу заказчика. Наши производственные возможности рассмотрены в соответствующем разделе.

Руководство по применению износостойкой стали Hardox®

От износостойкой толстолистовой стали до нарезанных по размеру труб, круглого и тонколистового проката – продукция линейки Hardox® поможет решить любые задачи, связанные с износом. Здесь представлен обзор широкого спектра продукции Hardox®.

Локальная доступность через всемирную сеть

Локальная доступность в мировом масштабе, эффективная логистическая цепь и личное участие коллектива гарантируют, что износостойкая сталь Hardox ® будет поставлена в нужное время в нужное место. Благодаря доступности износостойкой листовой стали Hardox ® на местном рынке заказчики могут освободить складское пространство и уменьшить объёмы складов Сталь Hardox ® наиболее распространённых марок и размеров может быть поставлена заказчику в течение 48 часов непосредственно с завода или из местных складов SSAB.

Техническая поддержка в любое время суток

Мы говорим на языке заказчика, учитываем его потребности и стоящие перед ним задачи. Коллектив наших экспертов всегда готов помочь вам в выборе подходящей стали Hardox ® , оказать поддержку в проектировании и разработке продукции, а также повысить эффективность рабочих процессов на производстве или в мастерской. Каким бы ни было производство, мы поможем заказчику обеспечить максимальную производительность, длительный срок службы и непревзойдённые рабочие характеристики его оборудования.

Износостойкая сталь Hardox ® 400, Hardox ® 450 и Hardox ® 500 Tuf со свойствами конструкционного материала

Hardox ® 500 Tuf – наиболее прочная в мире износостойкая листовая сталь со свойствами конструкционного материала. Эта сталь наделена такими качествами, как высокая прочность, исключительная твёрдость и гарантированная ударная вязкость, что делает её идеальным материалом для сфер применения с наиболее строгими требованиями. Она прекрасно себя зарекомендовала во всем мире в качестве материала для производства самосвальных кузовов, элементов грузовых автомобилей, контейнеров, ковшей и другого навесного оборудования, карьерных самосвалов, сельскохозяйственной техники, футеровки и изнашиваемых деталей. Благодаря своей ударной вязкости эта конструкционная сталь идеально подходит для изготовления контейнеров для металлического лома, самосвальных кузовов и другого оборудования повышенной прочности, которое может использоваться также в условиях низких температур. Сочетая лучшие свойства стали Hardox ® 450 и Hardox ® 500, эта износостойкая листовая сталь является идеальным материалом, который не имеет себе равных на рынке.

Hardox ® 450 имеет репутацию универсальной износостойкой стали со свойствами конструкционного материала. Обладая твёрдостью, на 50 единиц по Бринеллю превосходящей твёрдость стали AR 400, она обеспечивает дополнительную износостойкость, продлевая срок службы продукции. Кроме того, твёрдость повышает прочность стали, в результате чего улучшается сопротивление вдавливанию. Высокая ударная вязкость в холодных условиях гарантирует, что оборудование будет выдерживать ударные нагрузки без ущерба для структурной целостности.

Hardox ® 400 – универсальная в использовании стойкая к абразивному истиранию сталь с номинальной твёрдостью 400 единиц по Бринеллю. Она хорошо подходит для применения в условиях умеренного износа, когда требуется сталь высокой прочности с хорошими показателями гибки и исключительной пригодностью к сварке.

Читайте также: