Твердость сталей в состоянии поставки таблица

Обновлено: 13.05.2024

ударная вязкость, Дж/см

- (с U-образным концентратором напряжений).

Из перечисленных механических свойств твердость в состоянии поставки () и твердость в термообработанном состоянии () нормируются стандартами [1, 2]. Из ненормированных свойств сталей для холодной обработки значения и определялись на образцах размерами 6X6X50 мм по схеме сосредоточенного изгиба с расстоянием между опорами 40 мм*. У сталей для горячей обработки определялись значения , , , и на коротких образцах (). Условия испытаний соответствовали требованиям стандартов 7 и промышленным методикам испытаний инструментальных материалов [8]. Данные о большинстве свойств всех сталей приведены после испытания при нормальной температуре, о свойствах сталей для горячей обработки давлением - при температурах испытания 300. 600 °С. Значения всех температур в таблицах указаны в градусах Цельсия.

* Для углеродистых сталей ввиду их низкой прокаливаемости дополнительно определялся на образцах размерами 6X3X50 мм.

При составлении таблиц использованы результаты испытаний, проведенных в Украинском научно-исследовательском институте специальных сталей, сплавов и ферросплавов (УкрНИИспецстали) на металле производства в основном завода "Днепроспецсталь", причем бралось не менее трех плавок каждой марки (металл выплавлялся в открытых электродуговых печах, развес слитков 1000 и 600 кг). Для сопоставления использованы данные работ 39.

Для каждой марки стали отобраны данные, полученные при близких условиях испытаний, на одинаковых по форме и размерам образцах, при практически одинаковом по качеству материале для изготовления образцов (прутки диаметром 20. 60 мм, образцы продольные). Закалка образцов от оптимальных температур* обеспечивала получение мелкозернистой структуры (зерно аустенита N 10-11 сталей для холодной обработки и N 9-10 сталей для горячей обработки давлением). Твердость образцов соответствовала требованиям стандартов [1, 2]. Отпуск проводился в диапазонах температур: для углеродистых сталей 100. 250 °С, легированных сталей для режущего и измерительного инструмента 150. 300 °С, штампового инструмента холодного деформирования и ударного инструмента 150. 500 °С, штампового инструмента горячего деформирования 300. 650 °С. Учитывалось, что стандарт [2] для инструментальных легированных сталей, вошедших в стандарт [29], предусматривает контроль твердости после закалки и отпуска. Температура отпуска была установлена постоянной: для сталей холодной обработки 180 °С, для сталей горячей обработки 550 °С. Поскольку температуры отпуска, рекомендуемые для инструмента из большинства сталей, отличаются от стандартных, в таблицах приведены две температуры отпуска для каждой стали - стандартная и рекомендуемая.

* Оптимальные температуры, от которых проводилась закалка инструментальных сталей предусмотрены в [2] (они приведены в табл.1, 4, 6).

Данные статистически обработаны: производилась интервальная оценка математического ожидания искомой характеристики с помощью критерия Стьюдента при доверительной вероятности 0,95 [47, 48]. Значения механических свойств характеризуют совокупность, интервальная оценка которой определяется средним арифметическим значением и доверительной погрешностью , так что . В таблицах значения приведены в скобках. Для расчета использовалось не менее 10 значений. В приведенных данных учтены разброс значений по плавкам и погрешность измерений.

Механические свойства стали

Несомненно, наиболее важными свойствами стали, которые способствуют ее обширному применению, являются механические. Они подразумевают сочетание очень высокой прочности со способностью значительно изменять форму до окончательного разрушения, например, из-за пластического прогиба.

Были разработаны различные методы для определения данных параметров. Существует множество разновидностей стальных сплавов. Об их механических свойствах и пойдет речь в нашей статье.

Прочность

Прочность данного материала – это то свойство, которое определяет его способность выдерживать значительную внешнюю нагрузку без разрушения. Количественно этот показатель характеризуется пределом текучести и пределом прочности.

Предел прочности – максимальное механическое напряжение, выше которого стальной сплав разрушается.
Предел текучести – этот параметр определяет уровень механического напряжения, при превышении которого материал продолжает растягиваться в условиях нулевой нагрузки.

При небольших деформациях стержень ведет себя упруго – он «возвращается» к своей исходной длине, если приложенные напряжения снимаются. Когда последние превышают предел текучести, заготовка начинает пластически деформироваться. Это означает, что она больше не возвращается к своей исходной длине, но получает необратимое удлинение.

При растяжении стержня до разрыва определяется максимальное напряжение, что представляет собой предел прочности на разрыв или предел прочности материала.

Пластичность

Благодаря этому свойству металл меняет свою форму под воздействием внешней нагрузки и сохраняет её впоследствии. Этот показатель количественно оценивается удлинением при растяжении и углом изгиба. Если металл разрушается при простом испытании на изгиб только после большого пластического прогиба, он считается пластичным. Если таковой отсутствует или незначителен, сталь считается хрупкой.

Хорошая пластичность сплава выражается в испытании на растяжение большим удлинением образца и/или его сжатием. Удлинение определяется как процент увеличения длины металла после разрушения до его первоначальной длины. Точно так же сужение в процентах определяет уменьшение площади образца по сравнению с его исходным объемом.

Вязкость

Важным механическим свойством металла является его вязкость. Данная характеристика обозначает способность материала противостоять динамическим нагрузкам. Количественно это свойство оценивается по работе, необходимой для разрушения образца, отнесенной к его площади поперечного сечения. Обычно термин «вязкость» используется для определения уровня способности металла нехрупко разрушаться.

Характер разрушения (хрупкое или пластичное) удобно рассмотреть на примере ферритных стальных сплавов. Все металлы с объемно-центрированной кубической атомной решеткой, как и ферритные стали, имеют один общий недостаток: хрупкий характер разрушения при низких температурах, а при довольно высоких – пластичный характер.

Температура перехода от одного состояния к другому называется температурой вязко-хрупкого перехода.

Другие свойства

Твердость

Сталь обладает и таким механическим свойством, как твердость. Она позволяет металлу противостоять попаданию в него твердых частиц. Его твердость измеряют при помощи индентора – это более твердый материал, который внедряют в сталь до появления отпечатка. Идеальный индентор – алмазный конус, но также применяются металлические шарики. Все методы определения твердости металлов используют механическое воздействие на исследуемый образец – вдавливание индентора. Однако это не приводит к разрушению материала.

На твердость металла влияет зависимость от температуры закалки и содержания углерода. Наиболее распространенными методами замера твердости являются:

метод Виккерса;
метод Бринелля;
метод Роквелла.

Усталость

Усталость стали – это свойство, описывающее постепенное накопление повреждений под действием циклических нагрузок, которое приводит к образованию трещин. Усталостное разрушение имеет ряд отличительных черт. Возникает внезапно, без заметных внешних признаков пластической деформации. При усталостном переломе обычно выделяют две характерные зоны. Первая, имеющая гладкую поверхность, создается за счет появления и постепенного развития усталостной трещины, вторая – это зона окончательного разрушения остальной части сечения изделия.

После возникновения царапины или потертости напряжение в точке концентрации превысит предел текучести. Это приведет к трещинам и другим дефектам, из-за которых металл может разрушиться. Предотвратить разрушение в связи с усталостью металла невозможно, но продлить срок его службы можно, осуществляя регулярный осмотр и профилактику.

Маркировка и свойства разных марок стали

Стальные сплавы классифицируются по нескольким параметрам:

химический состав (углеродистые, легированные);
качество (обыкновенного качества, качественные, высококачественные, особо высококачественные);
способ проката (конверторные, мартеновские, электростали, особых методов выплавки);
структура в отожженном состоянии (перлитные, аустенитные, ферритные, карбидные);
назначение (конструкционные, инструментальные, специального назначения, строительные).

В России по маркировке стали можно приблизительно определить состав и другие ее характеристики, так как для обозначения применяются буквы названий элементов, которые добавляют в сплав, а цифры отображают количественное содержание. Также буквы используются для обозначения уровня раскисления. Для примера, кипящие стали имеют маркировку «КП», полуспокойные – «ПС», а спокойные – «СП».

Тем сплавам, которым присущи обыкновенные свойства, присваивается индекс Ст, вслед за которым указывается условный номер марки (от 0 до 6). Затем обозначается уровень раскисления. Легированные сплавы маркируют при помощи следующих буквенных обозначений легирующих веществ: Н – никель, Ю – алюминий, Х – хром, Т – титан, М – молибден, В – вольфрам. Для быстрорежущих инструментальных сплавов указывается индекс «P» и процентное содержание вольфрама, например P16.

Стали повышенной и высокой прочности (низко- и среднелегированные) поставляются в соответствии с ГОСТами и особыми техническими условиями.

Обозначение легированных сталей в определенной степени отражает их химический состав. Первые две цифры обозначают среднее содержание углерода в сотых долях процента, следующие буквы – легирующие добавки. Число после буквы показывает содержание добавки в процентах, округленное до целых значений. Если количество легирующих компонентов составляет 0,3-1%, то цифру не ставят. Содержание добавки менее 0,3% не наблюдается.

Сталь 45

Сталь 45 имеет целый ряд важных характеристик, закрепленных в ГОСТе. Для практических нужд актуальны сведения о твердости марки и ее расшифровке, о плотности и правилах закалки, о пределе текучести. Во внимание придется принять нюансы термообработки, механических свойств и химического состава.

Состав и расшифровка

Марка стали 45 указывает прежде всего на то, что это качественный конструкционный металл с содержанием углерода в среднем 0,45%. Действующие нормативы позволяют делать разброс от 0,42 до 0,5%, и это не будет нарушением со стороны технологов. Характеризуя химический состав сплава, следует указать еще на присутствие:

0,17-0,37% кремния;
0,65% марганца (± 0,15%);
менее чем 0,25% хрома;
менее чем 0,3% никеля;
очень ограниченного количества примесей — серы и фосфора.

Несколько иной состав характерен для продукта, отпускаемого на производство проволоки. В этом случае:

марганца будет от 0,3 до 0,6%;
содержание никеля и хрома — максимум 0,15% на каждый из элементов;
концентрация меди составит не более 0,2%.

Свойства и характеристики

Механические

Основные параметры стали определяют различными способами. Так, пределы текучести и прочности устанавливаются опытным путем. Для проверки твердости необходимо измерить противодействие материала при воздействии твердых деталей. Норматив по разным ГОСТам составляет от 197 до 241 МПа. Определять ударную вязкость нужно в результате протокольных испытаний специально отобранных образцов.

Важно: все основные характеристики требуется определять строго при комнатной температуре. Это относится не только к механическим, но и к другим свойствам. Возвращаясь к основной теме, стоит указать на то, что сталь 45 в состоянии поставки имеет такие пределы прочности и текучести (в мегапаскалях):

для труб — 588 и 323;
для обычного проката — 600 и 355;
для отожженного проката установлен только предел прочности на уровне 540 МПа.

Твердость могут описывать по Бринеллю (что в некоторых источниках ошибочно называют плотностью по Бринеллю), и обозначается это индексом HB. У труб этот показатель составляет 207, у обычного проката — 229 МПа. Но если прокат подвергают отжигу, то его твердость по шкале Бринелля составит 207 МПа. Есть также индекс твердости по Роквеллу, обозначаемый для краткости в ряде случаев HRC. Существуют еще и иные механические показатели стали 45.

Среди них важную роль играет пластичность. Как и у других материалов, даже неметаллических, это свойство подразумевает способность менять свою форму и затем восстанавливать ее, когда воздействие завершается. Ключевой показатель пластичности — относительное удлинение, при превышении которого наступает разрыв. Для отожженного проката это 13%, для обычного проката — 16%. Трубная продукция находится на среднем уровне выносливости к разрывающему усилию — 14%.

Физические

Плотность, или удельный вес, определяется традиционно в кг на м3. Для стали 45 она составляет от 7826 до 7595 кг. Такие показатели измеряют в диапазоне от 20 до 800 градусов. Весьма значимы также коэффициент линейного теплового расширения и коэффициент теплопроводности. Такой физический показатель, как модуль упругости, он же модуль Юнга, для этой стали находится в диапазоне от 211 до 223 единиц.

В специальных справочниках упоминаются также модуль сдвига, модуль объемной упругости и коэффициент Пуассона. Но они представляют интерес исключительно для инженеров и технологов. Теплоемкость сплава принята равной 473-480 единицам. Именно столько джоулей тепловой энергии надо, чтобы 1 кг стали прогреть на 1 градус.

Остальные физические параметры, включая скорость звука в этом сплаве, также крайне важны лишь для узких специалистов.

Технологические

Структура стали 45 в момент нагрева под закалку — типичный мартенсит. Если металл охлаждают с надкритической скоростью, формируется аустенит. После высокого отпуска формируется сорбит. Именно он и позволяет придать наилучшие характеристики материалу. Свариваемость у стали 45 невелика. Приходится прибегать к целому ряду дополнительных манипуляций, успешно решающих эту проблему. Предварительно металл прогревают до 200-300 градусов. После завершения сварочных манипуляций обязательно нужен отжиг. Небольшая прокаливаемость, к сожалению, резко ухудшает и перспективы обработки резанием. Ковать такой сплав начинают при 1250 градусах, а в конце обработки температура должна снизиться на 550 градусов.

Флокеночувствительность относительно мала. Материал нормализуют, также он поддается закалке токами высокой частоты. Отпуск ведут при 220-320 градусах на протяжении 30-40 минут. Говоря про аналоги стали 45, стоит отметить:

американские 1044, 1045, M1044, G10420;
английские 060A47, C45, 080M;
французские 1C45, AF65, XC45;
китайские 45, ML45, ZG310-570;
шведские 1650 и 1672;
бельгийские C46, C45-1;
чешские сплавы 12050 и 12056;
австрийская сталь C45SW;
южнокорейский металл SM45C, SM48C.

Сортамент

Такой материал поставляют в виде:

листа;
полосы;
квадрата;
круга;
поковки;
проката отожженного;
ленты отожженной;
нагартованной ленты;
прутка;
труб.

Обработка

Важнейшей частью технологических манипуляций с этим металлургическим продуктом является отжиг. Нагрев по умолчанию ведется до критических показателей, но не превышает их. При отжиге второго рода их, напротив, можно превысить. Оба варианта обработки помогают:

Обычно углеродистые стали отжигают в режиме полного отжига. Заготовки греют до Ac3 и затем еще на 30-50 градусов дополнительно. Когда это достигнуто, сталь 45 надо остужать довольно медленно. Охлаждение ведут, пока температура не выйдет на диапазон 500-550 градусов. При отжиге как первого, так и второго рода, остужать материал надо в той же печи, где его нагревали.

Иногда отжиг идет на открытом воздухе — такая методика термической обработки называется точнее нормализацией. В этом случае металл оказывается тверже, чем при доменном отжиге. Остывание идет скорее, и именно поэтому перлит образует тонкие зерна. Температура плавления практически не отличается от температуры плавления большинства иных сталей. Надо учитывать, что как отжиг, так и нормализация, являются лишь предварительными фазами термообработки.

Вторым по порядку приемом оказывается закалка. Она также состоит из прогрева и охлаждения. Начинают с надкритического прогрева образца. Далее сталь немедленно остужают в специально подготовленной жидкости. Закалить подобный сплав можно с помощью:

чистой воды;
воды, насыщенной солями;
воды с добавлением 5% каустической соды;
минеральных металлургических масел.

При использовании воды ее температура должна колебаться от 20 до 30 градусов. Каустическая сода должна быть нагрета до 50-60 градусов. Сама сталь в момент начала охлаждения должна быть разогрета до 820-860 градусов. Чтобы добиться этого, преимущественно используют специальные печи, но в некоторых ситуациях прибегают к помощи токов высокой частоты. Время выдержки заготовки по методике ТВЧ оказывается заметно меньше.

После завершения закалки сталь надо отпустить. Подобный прием гарантирует сокращение или полное устранение остаточных напряжений. После отпуска металл будет более вязким, сократится его хрупкость. Но надо учитывать неизбежное уменьшение твердости. Разработаны технологии отпуска, которые подразумевают применение:

печей с искусственной циркуляцией воздуха;
особых ванн с раствором селитры;
ванн с минеральным маслом или расплавленной щелочью.

Сталь 45 может подвергаться:

высокому;
среднему;
низкому отпуску.

Применение

Сплав марки 45 является отличным сырьем для получения проката горячим и холодным способами. Речь идет как про плоский, так и про сортовой прокат. Эти варианты продукции, а также поковки, отлично подходят для получения металлоконструкций и машиностроительных изделий, вне зависимости от форм и размеров. Конструкционный материал превосходно годится для получения шпинделей и крепежа. А также его используют при выработке валов, кулачков и шестеренок, осей и плунжеров, балок и консолей, в том числе тех, которые должны быть особенно прочны после термообработки.

Возможна поставка такой стали в формате фасонного или сортового проката в зависимости от потребностей конечного производства. Там из заготовок могут формировать детали в виде тел вращения. Во многих случаях производятся многоступенчатые валы и канавки с различным диапазоном размеров. Получение шестерен из стали 45 бывает весьма трудным с технологической точки зрения. Исходным материалом оказываются круглые заготовки, которые фрезеруют, оказывая повышенное механическое воздействие.

Потому обязательными требованиями подготовки являются закалка, отпуск и иные приемы термообработки. Аналогичным образом производят кулачки и иные серьезно нагружаемые изделия. Но такой сплав применяют еще и для получения крепежных изделий. В подобном случае требуется следовать строгим техническим требованиям.

На основе стали 45 могут получать еще пластины и листы, которые иногда рассчитываются для штамповки и прочих видов обработки давлением — что обязательно надо учитывать при заказе.

Все о твердости стали

Твёрдость — свойство стали (или другого сплава) оказывать сопротивление сдавливанию более твёрдым телом, например, быстрорежущей сталью или победитом.

Что это такое?

Твёрдость стали – одна из важнейших величин (показателей), имеющих основное значение для её использования при разных условиях. Это значит, что стальной сплав, не обладающий минимально необходимой при выполнении определённых задач твёрдостью, быстро выходит из строя в режиме частой и длительной нагрузки.

Например, гвоздь, будучи изготовленным из железа, в котором почти нет углерода, нельзя было бы вбить даже в деревяшку. Он тут же затупился и согнулся бы. Чтобы избежать подобных ситуаций, в сталь вводят важнейший компонент – углерод. Твёрдость стали по шкале Роквелла должна достигать как минимум 36 единиц, только тогда стальной состав можно будет с большим успехом применить, например, в качестве конструкционного материала.

Но если такое свойство не обеспечивается в полной мере, то железо подлежит переплавке. Чистое железо, не обладающее достаточной твёрдостью, присущей стали, можно встретить только в лабораториях.

Виды шкал по методу измерения

Твёрдость стали как характеристика влияет на конкретное её применение. Она определяется как частное от деления величин нагрузки и площади поверхности друг на друга. Однако различают поверхностную, объёмную и проекционную твёрдость. Поверхностная определяется величиной давления, которую выдерживает заготовка. Проекционная – деление значения силовой нагрузки к площади проекции области давления. Объёмная – та же величина, поделённая на конкретный объём испытуемой зоны.

Макротвёрдость – воздействие от 2 Н до 3 кН силы для внедрения давящего тела в сдавливаемое на глубину в 200 нанометров. Микротвёрдость – сила менее 2 ньютона на ту же глубину. Нанотвёрдость – внедрение тела с любой силой воздействия на глубину менее 200 нм.

По Бринеллю

Суть метода определения твёрдости по Бринеллю сводится к диаметру отпечатка, который оставляется шариком из твёрдого сплава, вжимаемым в испытуемую поверхность. Величина твёрдости в этом случае равна отношению усилия, прилагаемого к шарику, к площади оставленного на поверхности следа испытательной нагрузки. Площадь отпечатка при этом равна площади части поверхности шарика. Значение твёрдости по Бринеллю равно килограммам силового воздействия на квадратный миллиметр. Встречающееся обозначение HB (что значит «твёрдость Бринелля») указывает на неиспользование испытательных шариков для определения искомой величины.

По Роквеллу

Метод Роквелла, по своей сути, напоминает испытание вдавления алмазного конуса в тестируемый материал. Размерность – конкретные единицы, включая производные – не задана. Несмотря на существования нескольких шкал по Роквеллу, используют лишь две из них – A (до 100 единиц) и B (до 130 по HRC). Твёрдость алмаза – максимальная, аналогов у данного материала в природе, да и при промышленном их получении, не существует. Для сравнения, эльбор имеет всего лишь 90, а не 100 единиц твёрдости.

По Моосу

Метод определения твёрдости по шкале Мооса основан на сравнении с эталонами 10 минеральных веществ – от талька до алмаза. К примеру, если испытуемая деталь процарапывается апатитом, но не поддаётся флюориту, то его твёрдость оказалась в диапазоне 4-5 единиц. Но абсолютная твёрдость колеблется от 1 до 1600 единиц.

По Виккерсу

Метод Виккерса несколько отличается от своего предыдущего аналога. Вдавливание осуществляется не конусом, а пирамидкой, из того же алмаза. Единицы измерения – как и в случае метода Бринелля.

По Шору

В отличие от метода Роквелла и иных аналогов вместо алмазного острия применяют закалённую иглу под действием настраиваемой пружины. Область применения – в основном для полимерных, а не стальных составов. Шкала в основном представлена вариантами A – для мягких пластиков, и D – для твёрдых. Для вычисления твёрдости стали определяют не глубину проникновения, а высоту отскакивания иглы или специального бойка.

Другие

Метод Кузнецова–Герберта– Ребиндера состоит в следующем: величина твёрдости вычисляется по времени затухания колебания маятника, опёртого об исследуемый образец.

Метод Польди (двойного отпечатка шарика) заключается в следующем: твёрдость измеряют путём сопоставления с твёрдостью образцовой заготовки и эталонной детали. Последовательно вдавливают шарик в тот и другой образцы.

Метод Бухгольца применяют в основном для выяснения значения твёрдости лака или краски, слой которой успел полностью высохнуть и затвердеть. Для проверки может использоваться любое остриё.

Метод Янка рассчитан для определения твёрдости древесных изделий и заготовок. Предусматривает использование статики и динамики для вычисления значения твёрдости.

Во всех случаях применяются приборы-твердомеры. Покрытие или поверхность основного материала предусматривает разрушение или сохранение поверхностного слоя. Ни один из вышеописанных методов не является истиной в последней инстанции – данные способы применяются в качестве приближённого, оценочного суждения о значениях твёрдости материала той или иной разновидности.

Для одних и тех же сортов стали величины могут существенно отличаться, а диапазоны величин для разных марок стали одного и того же рода – располагаться так, что любые зависимости окажутся в виде отчётливых кривых на графике. А также твёрдость меняется при разных внешних температуре и давлении.

Твёрдость сталей разных марок

Чем твёрже сталь, тем больше в ней должно содержаться углерода. Это задаёт то значение твёрдости, которое превысить не удастся, сколько данную марку сплава ни пытаться перезакалить. Для Ст20 твёрдость по шкале Роквелла в среднем равна 38 единиц, для Ст60 – 63. Повышение твёрдости промежуточных сортов стали начиная от наиболее низкоуглеродистой приближённо линейное. Наибольшей популярностью пользуются сорта стали 3, 30, 20, 53, 20Х, 55, 45, 35, 65Г, 12ХФ, 30Х, 25, 38ХА, при этом легирующие добавки управляют не столько параметром твёрдости, сколько иными – ударной вязкостью, упругостью, стойкостью к коррозии. Например, хромистые стали типа 20Х, 12Х, 30Х, 38ХА – несколько более устойчивы к ржавлению, чем простые их собратья без данной добавки. Никель, к примеру, повышает прокаливаемость. В целом же тенденция к повышению твёрдости прослеживается следующим образом: у Ст3 она не превышает 35 единиц по всё той же шкале Роквелла, у Ст30 в состоянии поставки – уже 44, у проката Ст35 – 47, Ст40 – 53, Ст45 – 57, Ст50 – 59, Ст55 – 61. Стали с содержанием углерода менее 0,3% по массе не поддаются закаливанию – из них изготавливают проволоку и гвозди.

Однако у некоторых высоколегированных и среднелегированных сталей твёрдость по Роквеллу может колебаться в значительных пределах (в режиме закалки и отпускания): 20Х – 55… 63, 65Г – 45… 47, Х12МФ – 61… 64, 30Х – 48… 54, 38ХА – 60… 61,5. Здесь, опять же, отслеживается аналогичная закономерность: чем больше углерода в сплаве, тем выше твёрдость. Однако вместе с ней растёт и способность крошиться при прикладывании к острию значительной силы при разрезании – с увеличением количества углерода по массе состава.

Для сравнения, твёрдость чугуна, содержание угля в котором превышает 2,14% по массе, преодолевает сама себя как явление: хрупкость чугуна настолько велика, что многие чугунные изделия растрескиваются от удара молотка, чего не происходит со стальными.

Как проверить в домашних условиях?

Общеизвестно, что сталь не царапается большинством цветных металлов. Можно попробовать поцарапать заготовкой стеклянную бутылку или осколок от листового оконного стекла, однако такой метод окажется весьма приближённым.

Проверка твёрдости в домашних условиях достигается попыткой высверлить сломанным, но подточенным заново сверлом из быстрорежущей стали. Если сталь при этом затупится, то твёрдость сплава явно превышает 64 единицы по Роквеллу. Сверлить эксклюзивные приборы, например, дорогостоящие ножи, вряд ли кто возьмётся, но просверлить отверстие в обычной детали, которая после подобного испытания вряд ли потеряет исходную функциональность, можно.

Если сталь легко процарапывается осколком бутылочного или оконного стекла, то перед вами, скорее всего, подделка. Быстрорежущую сталь особой твёрдости нелегко процарапать стеклом. А вот твёрдость победита, к примеру, такова, что победитовое сверло не царапается стеклом – скорее оно само его с лёгкостью процарапает.

Чтобы убедиться, что перед вами стальное сверло, а не победитовое, можно попробовать им просверлить глиняный кирпич или гранитный камень. Если при этом оно быстро затупится, то вы столкнулись с обычным сверлом из стали (оно сверлит лишь дерево).

Быстрорежущее сверло можно проверить на качество, просверлив им стальную деталь. Верно и обратное: заострённым обломком старого быстрорежущего сверла, который был подточен вручную, на напильнике или наждачке, высверливают заготовку с той стороны и в том участке, чьё повреждение не влияет на качество работы детали (например, это некритичная комплектующая вроде части стальной рамы). В этом случае проверяется качество закалки, нормализации, отжига или отпуска. Данный приём позволяет проверить, насколько нарушена технология термообработки отдельных деталей устройства, выдержит ли оно заявленный уровень ударно-вибрационной нагрузки.

Кроме механических способов проверки, присутствуют и термические. Например, инструментальная сталь, из которой изготовлен нож, нагревается до температуры закалки, указанной в инструкции к закаливанию конкретной массы стали. Далее инструмент охлаждается в масле. Затем его нагревают до температуры отпуска – и вновь охлаждают. В описании к определённой марке стали указано, что сталь приобретает определённый оттенок при нагреве – нагревать её нужно, пока она не приобретёт данный оттенок, затем вновь охладить. После отпуска исчезнут все усталостные напряжения, и стальной сплав обретёт ту твёрдость, что указана в его описании.

Если оказалось, что твёрдость далека от ожидаемой, значит, вы столкнулись с подделкой, закалить и отпустить изделие, как это наблюдалось бы с заявленной маркой стали, не удастся. Такие изделия годятся лишь для переплавки в качестве металлолома.

Как повысить?

Повышению твёрдости через закаливание и отпускание не подлежат сорта низкоуглеродистой стали. Даже когда изначально кажется, что масло, прижигаемое к поверхности закаливаемой заготовки, превратится в уголь и этим обогатит процентное содержание углерода, то на самом деле это не так. Сталь должна обладать более чем тремя промилле углерода (по массе), только тогда возможно немного повысить её твёрдость в домашних условиях. Дополнительному закаливанию и отпусканию подвергаются все быстрорежущие составы, относящиеся к инструментальным сталям, а также нержавейки начиная с серии Ст-31Х14.

Перед закаливанием рекомендуется выполнить отжиг. Температура отжига, как правило, ниже, чем во время закалки, но заметно выше, чем при отпускании. Например, сталь У12А обладает твёрдостью 64 по шкале Роквелла. Закаливают при 800 по Цельсию – вначале раскалённый инструмент ненадолго (на доли секунды) опускают в воду, затем – несколько раз на это же время – в масло. Сталь эта раскаляется до светло-красного, для чего достаточно применить большой костёр, к примеру, в шашлычнице или печке из огнеупорного кирпича, либо в самодельной муфельной печи. Причём работать эта печь вполне может от спирали, залитой в огнеупорную глину или даже помещённой в керамику. Но в качестве источника нагрева допустимо и использование паяльной лампы – например, газосварки, переведённой из турборежима в режим обычного горения пропана или метана. О том, что раскаливание инструмента происходит штатно, свидетельствует покраснение металла.

Однако, превысив температуру до 1300 и более градусов, велик риск перегреть сплав, из которого изготовлен прокаливаемый инструмент – сталь делается почти белой и окончательно теряет твёрдость.

Твердость сталей в состоянии поставки таблица

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА СТАНДАРТНЫХ СПРАВОЧНЫХ ДАННЫХ (ГСССД)

ТАБЛИЦЫ СТАНДАРТНЫХ СПРАВОЧНЫХ ДАННЫХ

СТАЛЬ ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ БЫСТРОРЕЖУЩАЯ. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА В СОСТОЯНИИ ПОСТАВКИ И В ТЕРМИЧЕСКИ ОБРАБОТАННОМ СОСТОЯНИИ

Всесоюзным научно-исследовательским инструментальным институтом Министерства станкостроительной и инструментальной промышленности; Всесоюзным научно-исследовательским институтом метрологической службы

Авторы: канд. техн. наук Б.П.Прибылов, канд. техн. наук А.Я.Забежинский, канд. техн. наук А.М.Фаткина, М.И.Зюльков, Б.Е.Желнов

РЕКОМЕНДОВАНЫ к утверждению Московским ордена Трудового Красного Знамени заводом режущих инструментов "Фрезер" им. М.И.Калинина

ОДОБРЕНЫ экспертной комиссией в составе:

д-ра техн. наук Л.К.Гордиенко, д-ра техн. наук А.П.Гуляева, канд. техн. наук В.Л.Головина, д-ра техн. наук Л.С.Кремнева, канд. техн. наук Д.О.Кузнецова, канд. техн. наук С.М.Савериной, канд. техн. наук Е.В.Самойленко-Мельниченко

ПОДГОТОВЛЕНЫ к утверждению Всесоюзным научно-исследовательским центром Государственной службы стандартных справочных данных (ВНИЦ ГСССД)

УТВЕРЖДЕНЫ Государственным комитетом СССР по стандартам 12 сентября 1979 г. (протокол N 134)

Настоящие таблицы распространяются на инструментальную быстрорежущую сталь в состоянии поставки (после отжига) и в термически обработанном состоянии и предназначены для использования в конструкторских и технологических разработках, при производстве режущего инструмента и уточнении его эксплуатационных характеристик. Приведенные в таблицах марки сталей выпускаются по ГОСТ 19265-73 [1], кроме марки Р12Ф2К8М3, выпускаемой по ТУ 14-1-691-73*.

* Документ в информационных продуктах не содержится. За информацией о документе Вы можете обратиться в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

Стали марок Р6М5, Р9, Р12, Р18 предназначены для изготовления режущих инструментов для обработки обычных металлических конструкционных материалов, а стали марок Р6М5К5, Р9К5, Р9К10, Р9М4К8, Р12Ф3, Р12Ф2К8М3 - для обработки труднообрабатываемых материалов. Таблицы содержат средние значения основных характеристик механических свойств: для упругой области - модуль нормальной упругости, модуль сдвига, коэффициент Пуассона и предел упругости. Для пластичного состояния и области разрушения приведены прочностные и деформационные характеристики (условные и истинные) при основных видах статического нагружения: растяжении, сжатии, кручении и изгибе. Основное нормируемое свойство - твердость для состояния поставки приводится в единицах Бринелля и для термически обработанного состояния - в единицах Роквелла и Виккерса.

Сопротивление динамическим нагрузкам для состояния поставки характеризуется величиной ударной вязкости на образцах с надрезом Менаже и для термически обработанного состояния - на образцах без надреза.

Характеристики большинства свойств приведены при комнатной температуре и при температурах 473-1473 К.

При составлении таблиц использованы результаты испытаний, проведенных во Всесоюзном научно-исследовательском инструментальном институте, а также работы 9.

Для каждой марки стали выбирались данные, полученные при близких исходных условиях: близкие условия испытаний, одинаковые по форме и размерам образцы, одинаковый материал для изготовления образцов (горячекатаные прутки диаметром 10-35 мм или прутки другого равновеликого по сечению профиля с баллом карбидной неоднородности 1-3). Термическая обработка образцов обеспечивала получение мелкозернистой структуры - 10-11 балл аустенитного зерна и твердость в соответствии с нормами по ГОСТ 19265-73. Все приведенные данные относятся к продольным образцам. Условия испытаний соответствовали требованиям государственных стандартов 22 и промышленным методикам испытаний инструментальных материалов [5]. Данные статистически обрабатывались: производилась интервальная оценка математического ожидания искомой характеристики с помощью критерия Стьюдента при доверительной вероятности 0,95 [26]. Значения механических свойств характеризуют совокупность, интервальная оценка которой определяется средним арифметическим значением и доверительной погрешностью , так что в . В таблицах значения приведены в скобках.

Читайте также: