Text
h:k‘S-„ ГЛ АШИНО-
СТРОИТЕЛЬНЫЕ
СТАЛИ
СПРАВОЧНИК
В. Н. ЖУРАВЛЁВ,
О.И.НИКрЛАЕВА
МАШИНО-
СТРОИТЕЛЬНЫЕ
СТАЛИ
СПРАВОЧНИК
Издание третье,
переработанное и дополненное
Согласовано с Государственной службой
стандартных справочных данных
МОСКВА «МАШИНОСТРОЕНИЕ» 1981
БЕК 34.5
Ж91
УДК 621 : 669.14 (031)
Рецензент д р. тех. наук проф. И. С. КОЗЛОВСКИЙ
Журавлев В. Н., Николаева О. И.
Ж91 Машиностроительные стали. Справочник. Изд. 3-е, пере-
раб. и доп. — М.: Машиностроение, 1981. — 391 с., ил.
1 р. 90 к.
Справочник содержит основные сведения о машиностроительных сталях,
их назначении, химическом составе, физических, механических и технологиче-
ских свойствах, режимах термообработки, видах поставляемых полуфабрикатов.
Указаны области целесообразного использования низколегированных сталей с кар-
болнтридным упрочнением.
Третье издание (2-е нзд. 1968 г.) дополнено сведениями о сталях, получаемых
вакуумно-дуговым переплавом, электрошлаковым переплавом, обработкой синте-
тическим шлаком в ковше и др.
Справочник предназначен для инженеров, конструкторов и технологов ма-
шиностроительной и приборостроительной промышленности.
2704010000
ББК 34.5
6П5.4
© Издательство «Машиностроение», 1981 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ К ТРЕТЬЕМУ ИЗДАНИЮ
Долговечность и надежность деталей машин зависят от материала и его
конструктивной прочности, т. е. комплекса тех прочностных свойств, которые
в наибольшей степени влияют на эксплуатационные свойства изделия.
В данном справочнике машиностроительные стали систематизированы не по
химическому составу, а по назначению и по тем качественным характеристикам,
которые находятся в наибольшей связи с эксплуатационными свойствами изделий
приведены сведения о физических и механических свойствах сталей при обычной,
повышенной и низкой температурах, об усталостной прочности при циклическом
нагружении, контактной выносливости, износоустойчивости и коррозионной
стойкости. Для группы конструкционных и главным образом жаропрочных
сталей приведены сведения о длительной прочности и ползучести.
Требование экономической эффективности материала также нашло отражение
в справочнике. Конструктор имеет возможность выбрать наиболее целесообраз-
ный вид и форму поставляемого полуфабриката и таким образом уменьшить ме-
та ллоем кость конструкци и.
Для отдельных сталей приведены прейскурантные цены. Все табличные
и другие материалы сгруппированы и расположены в справочнике по назначе-
нию или в зависимости от температуры применения (жаропрочные, жаростойкие
стали). Электротехнические и магнитные сплавы сгруппированы в зависимости
от электротехнических и магнитных характеристик. Для некоторых групп сталей
даны марки сталей-замеиителей.
В настоящем издании представляют интерес вошедшие в справочник све-
дения о сталях и сплавах новых марок, например о кальцийсодержащих сталях
высокой обрабатываемости резанием; приведены свойства сталей, полученных
различными способами выплавки: ЭШП, ВДП, ВИП и плавками, обработанными
синтетическими шлаками. На группу этих сталей имеются качественные харак-
теристики свойств и технические условия на их поставку. В справочник также
вошли сведения о новых высокоэкономичных сталях с карбонитридиым упрочне-
нием, прошедших всесторонние испытания и внедренных в промышленное произ-
водство; сталях с пониженной и регламентированной прокаливаемостью; двух-
слойных сталях и т. д. Все данные о свойствах сталей уточнены по ГОСТам; при-
ведены новые уточненные полосы прокаливаемости.
Настоящее издание справочника полностью переработано и значительно
дополнено.
Приведенные в справочнике данные о свойствах машиностроительных
сталей в соответствии с ГОСТ 8.310—78 относятся к категории информа-
ционных.
Все главы справочника написаны проф. В. Н. Журавлевым и канд. техн,
наук доц. О. И. Николаевой совместно.
Авторы приносят глубокую благодарность Д-ру техн, наук проф.
Ю. Н. Лахтину, сделавшему важные замечания при просмотре плана руко-
писи справочника.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
°п — ударная вязкость, Дж/см2 (кгс-м/см2);
В — магнитная индукция, Т (Гс);
Вг — остаточная индукция, Т (Гс);
Bs — индукция насыщения, Т (Гс);
(В/7)гоах — маиштвая энергия, Дж/м3;
с — удельная массовая теплоемкость, кДж/(кг-сС) (ккал/(кг-сС)];
Е — модуль продольной упругости, МПа (кгс/мм2);
G — модуль сдвига, МПа (кгс/мм2);
НВ — твердость по Бринеллю, МПа (кгс/мм2);
Нс — коэрцитивная сила, А/м (Э);
HRB — твердость по Роквеллу, шкалв В;
HRC — твердость по Роквеллу, шкала С;
HV — твердость по Виккерсу;
т — модуль зубчатого колеса, мм;
И но — базовое число циклов перемен напряжений, соответствующее
длительному пределу вынослив эст и:
Nfo — базовое число циклов перемен напряжений;
Р — удельные потерн, В т/кг;
5/460—удельные потери, Вт/кг, при магнитной индукции 1,5 Т и ча-
стоте 400 Гц:
Sk — истинное сопротивление разрыву, МПа (кгс/мм2);
а — температурный коэффициент линейного расширения,
мм/(мм • С);
— относительное удлинение после разрыва па образцах пятп-
и десятикратной длины соответственно, %;
X — коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С£ [ккал/(м-ч*°С)1;
р —магнитная проницаемость, мГм (Гс/Э); 1 Гс/Э = 4я-10"’ Г/м =
= 4п-10"4 мГ/м;
Р — удельное электросопротивление, ОМ-м (Ом-мм2/м);
оь — предел прочности при растяжении, МПа (кгс/мм2);
°пл— предел длительной прочности, МПа (кгс/мм2);
°1000’ °io?o о — пределы длительной прочности или напряжения, вызывающие
разрушение за 1000, 100 000 ч испытания при 700 и 200 °C соот-
ветственно, МПа (кгс/мм2);
ои — предел прочности при изгибе, МПа (кгс/мм2);
о_1к— предел выносливости при наличии концентрации напряжений
для изгиба с симметричным циклом нагружения, МПа (кгс/мм2);
о{. — предел выносливости при пульсирующем (отиулевом) цикле
нагружения, МПа (кгс/мм2);
°лл — предел ползучести, МПа (кгс/мм2);
ао% wo * 1осоо“ пРеделы ползУчести или напряжения, вызывающие 0,2 пли
1% остаточной деформации соответственно за 100 или 10 000 ч
испытания при 700 или 200 °C, МПа (кгс/мм2);
р — предел выносливости при растяжении и сжатии с симметричным
циклом нагружения, МПа (кгс/мм2);
от — предел текучести (физический), МПа (кгс/мм2);
Условные обозначения
о„! — предел выносливости при изгибе с симметричным циклом на-
гружения, МПа (кгс/мм2);
°о,2 “ предел текучести (условный) при допуске на величину остаточ-
ной деформации 0,2%, МПа (кгс/мм2);
°F hm и — предел выносливости зубьев при изгибе, соответствующий
базовому числу циклов перемены напряжений, МПа (кгс/мм2);
°F Iim L — исходное предельное напряжение, не вызывающее излома
зубьев от малоцикловой усталости, МПа (кгс/мм2);
°F iim Л1— предельное напряжение, не вызывающее остаточных деформа-
ций или хрупкого излома зуба, МПа (кгс/мм2);
iim В~ предел контактной выносливости поверхностей зубьев, соот-
ветствующий базовому числу циклов перемены напряжений,
МПа (кгс/мм2);
— допускаемое предельное контактное напряжение, МПа (кгс/мм2);
— истинный предел прочности при кручении, МПа (кгс/мм2);
т„1 — предел выносливости при симметричном кручении, МПа
(кгс/мм2);
Т-1к — предел выносливости при кручении при наличии концентрации
напряжений, МПа (кгс/мм2);
то,з — предел текучести при кручении (условный), МПа (кгс/мм2);
т0 — предел выносливости при кручении при пульсирующем цикле,
МПа (кгс/мм2);
Ф — относительное сужение после разрыва, %.
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
А — азотирование;
Ауст — аустенизация;
АДС — автоматическая дуго-
вая сварка;
АрДС — аргонодуговая сварка;
в — вода;
возд — воздух;
ВДП — вакуумно-дуговой пе-
____ решгав;
ВИП — вакуумно-индукцион-
ная плавка;
'Г — гомогенизация;
ДП — СШ — дуговая плавка с об-
работкой синтетическим
шлаком;
3 — закалка;
31 — закалка первая;
311 — закалка вторая;
Зизо — закалка изотермиче-
ская;
КТС т— контактная сварка;
м — масло;
Н — нормализация;
Нцм — нитроцементация;
Ов — отпуск высокий;
Он — отпуск низкий;
Ос — отпуск средний;
Отж — отжнг;
ОДП — обычная дуговая плав-
ка;
ОПП — плавка в открытой ин-
дукционной печи;
ОМП — основная мартеновская
_____ плавка;
ПДП — плазменно-дуговая плав-
„ ка»
РДС — ручная дуговая свзрка;
С — старение;
Ц — цементация;
Цнр — цианирование;
ЭЛП — электронно-лучевой пе-
реплав;
ЭШП — электрошлаковый пере-
плав;
ЭШС — электрошлаковая свар-
ка.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРИВАЕМОСТИ СТАЛИ,
ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ РЕЗАНИЕМ,
ФЛОКЕНОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И ЛИТЕЙНЫХ
СВОЙСТВАХ
Свариваемость стали. По технологической свариваемости сталь условно
разбита на следующие группы:
1. Сталь, свариваемая без ограничений (без подогрева и термообработки):
2. Сталь ограниченно свариваемая. Для этой группы сталей назначается
предварительный и сопутствующий подогрев, проковка швов, промежуточная
и последующая термообработка. Однако эти технологические операции казна-
чаются в зависимости от толщины свариваемых элементов, возможности коробле-
ния и требовании, предъявляемых к сварным соединениям
3. Трудносварнваемая сталь. Для такой стали во всех случаях необходимы
дополнительные технологические операции: подогрев, промежуточная и после-
дующая термообработка, проковка швоа и др.
4. Сталь, не применяемая для изготовления сварных конструкций.
Для некоторых легированных жаропрочных и коррозионно-стойких сталей
кроме метода сварки приводятся также марки электродов, рекомендуемые для
сварки данных сталей.
Примерные режимы подогрева изделий под сварку и режимы термообработки
сварных соединений показаны в табл. 1 и 2. Значения температур подогрева
лосят приближенный и рекомендуемый характер. Режимы подогрева должны
выбираться в зависимости от следующих условий: способа сварки, толщины
свариваемых элементов, содержания углерода и легирующих элементов, интен-
сивности отвода тепла, жесткости конструкций и т. д.
I. Подогрев сталей перед сваркой
Группа сталей Рекомендуемый режим подогрева, °C
11 изкоуглеродистая, до 0,22% С 120—150 (на многослойных швах, при сварке толщин более 40 мм)
Среднеуглеродистая, 0,23—0,45% С Бысокоуглеродистая Низколегированная Легированная конструкционная Теплоустойчивая Жаропрочная аустенитная Коррозионно-стойкая неаустенлтиого класса 150—300 300—450 200—250 До 400 250—400 Без подогрева До 400
Например, для КТС (контактная сварка) подогрев не применяется, так как
свариваются только небольшие толщины. Метод АрДС (аргоиодуговая сварка)
применяется чаще всего для сварки тонких соединений, что обычно также не
требует подогрева. При автоматической дуговой сварке (АДС) под флюсом и газо-
вой защитой подогрев необходим для легированной (кроме стали аустенитного
класса), углеродистой (при содержании углерода выше 0,25%) и низколегиро-
ванной сталей. Ответственные конструкции из, иизкоуглеродистой стали также
подогревают, если сваривается металл большой толщины.
Общие сведения о свойствах стали
7
^/^Термообработка сталей после сварки
Группа стали Ориентировочный режим термообработки, °C
Углеродистая Отпуск при 640—670° для снятия сварочных напря- жений, выравнивания структуры и механических свойств. В некоторых случаях (например, после ЭШС) нормализация при 920—940° с последующим отпуском
Повышенной прочности (низколегированная) Отпуск при 670—700° для снятия сварочных напря- жений, выравнивания структуры и механических свойств
Легированная конструк- ционная Отпуск или закалка с отпуском в зависимости от требований, предъявляемых к сварной конструкции
Теплоустойчивая: I5XM; 12Х1МФ; 20X3 МВФ При толщине стенки более 10 мы отпуск прн 700— 730°, а при толщине 3,5 мм отпуск при 720—740°
Жаропрочная и норрози- онно стойкая Сварные соединения сталей аустенитного класса: стабилизация при 780—820° или аустенизация 1000—1100° (нагрев в интервале 500—900° со скоростью ие менее 100®/ч) для снятия напряжений, выравнивания струк- туры н свойств. Сварные соединения стали мартенсит- ного или ферритного класса — отпуск при 700—800°
Предварительный подогрев при ручной дуговой сварке (РДС) применяется
для деталей из средне- и высокоуглеродистой стали. В каждом конкретном случае
в таблицах Справочника даются рекомендации о необходимости подогрева и по-
следующей термообработки.
Режимы термообработки. Для отдельных групп стали в табл. 2 приведены
принятые режимы термообработки сварных соединений. Для снятия сварочных
напряжений и снижения твердости сварных соединений конструкций из стали
перлитного класса применяют обычно высокотемпературный отпуск. Для вырав-
нивания свойств и улучшения структуры (например, после ЭШС) применяют
нормализацию, а также полную термообработку — закалку с отпуском. При
сварке листоа толщиной свыше 40 мм для углеродистых и среднелегированных
марок стали термообработка необходима тотчас после сварки.
Технологические особенности сварки стали. Особенностью сварки стали
с содержанием 0,23—0,45% С является склонность к подкалке. В этом случае
необходимо применять предварительный (при необходимости) и сопутствующий
подогрев (250—300°); режимы сварки должны обеспечивать минимальное про-
плавление кромок; рекомендуется замедленное остывание конструкции. Термо-
обработка — отпуск, а при требовании высокой пластичности — закалка с от-
пуском.
Особенностью сварки низколегированной стали является выбор соответству-
ющих сварочных материалов.
Для сварки новых высокопрочных низколегированных'сталей типа 14Х2ГМР,
14ХГНМ, 12ГН2МФАЮ и др. (с от= 600-5-700 МПа) Институтом электросварки
нм. Е. О. Патона разработаны электроды, флюсы и проволоки. Материалы для
сварки этих сталей обеспечивают необходимый уровень механических свойств
металла шва от>600МПа, ов= 700 МПа, б5 > 14%, ан > 40 Дж/см? щи
—40 С [27 J и достаточную сопротивляемость сварных соединений образованию
холодных н горячих трещин. Институтом производятся сварочные материалы
для ручной сварки, механизированной сварки под флюсом и сварки в углекислом
8
Общие сведения о свариваемости стали
газе. Металл шва обычно легируется марганцем, кремнием, никелем, молибде-
ном, хромом. В нем ограничивается содержание серы, фосфора, неметаллических
включении и водорода.
Сварка теплоустойчивой и высоко хромистой сталей производится с подогре-
вом и последующей термообработкой — высоким отпуском.
Сварка аустенитных жаропрочных сталей имеет свои особенности, связанные
со склонностью к образованию трещин в околошовной зоне, а также к локальным
Ейй?п“|,ям В пР°цессе эксплуатации конструкций при температуре 580—
ооО С. Для уменьшения этих дефектов после сварки должна применяться высоко-
температурная термообработка (аустенизация) (табл. 2).
Для сварки аустенитных жаропрочных сталей (ограниченно свариваемых
л свариваемых без ограничений) рекомендуется использовать аустенитно-феррит-
ные электроды, применение которых позволяет получить швы, свободные от го-
рячих трещин.
Обрабатываемость сталей и сплавов резанием. За единицу измерения при-
нята обрабатываемость стали или сплава для условий получистового точения без
охлаждения резцами, оснащенными твердыми сплавами Т5К10, ВК8 и быстро-
режущей сталью Р18 или Р12 при следующих постоянных параметрах: глубина
резания t = 1,5 мм; подача s = 0,2 мм/об; главный угол в плайе резцов (р — 60°;
затупление резцов (износ по задней грани) ha = 1,0 мм.
Оценка обрабатываемости сталей производилась по скорости резания, соот-
ветствующей 60-минутной стойкости резцов о00 и выражалась коэффициентами
^°тв. спл и ^обыстр.ст по отношению к эталонной стали. За эталонную сталь
принята углеродистая сталь 45 (ов = 650 МПа; НВ 179), скорость резания оо0
которой принята за единицу.
Коэффициенты обрабатываемости данной стали для условий точения твердо-
сплавными резцами подсчитаны по формуле
К = _с£
спл 145>
где t'0G, м/мин — скорость резания, допустимая при точении исследуемой стали
при принятых условиях и 60-мниутиой стойкости резца; 145 м/мии — скорость
резания при 60-минутной стойкости резцов из твердого сплава, допустимая при
точении эталонной стали 45, коэффициент обрабатываемости которой равен
единице (Ко.гв.спл = 1)-
Коэффициемты обрабатываемости стали Но Для условий точения резцами,
изготовленными нз быстрорежущей стали подсчитаны по формуле
/'°быстр. ст 70 ’
где v0Q, м/мии — скорость резания, допустимая при точении стали при принятых
параметрах н 60-минутной стойкости резца; 70 м/мни — скорость резания при
60-мииутиой стойкости резцов из быстрорежущей стали, допустимая при точении
эталонной стали 45, коэффициент обрабатываемости которой равен единице
(/^о<5истр. ст
При принятых условиях резания абсолютное значение скорости резания t’e(J
той илн иной стали можно подсчитать умножением ее коэффициентов KVtb. спЛ
и тр ст на соответствующие значения скорости резаиия (145; 70) эталонной
стали 45.
Флокеночувствителъностъ стали. Относится к крупным поковкам и прокату
диаметром или сечением более 100 мм.
Все марки стали условно разбиты на четыре группы по возрастанию их фло-
кеночувствительиости,
нефлокеночувствительиые — стали углеродистые и легированные марган-
цем и кремнием с содержанием углерода до 0,35%;
Общие сведения о свойствах стали
9
малофлокеночувствительные — стали углеродистые и легированные марган-
цем и кремнием с содержанием углерода свыше 0,35%;
флокеночувствительные — хромистые и хромомолибденовые стали;
повышенной флокеночувствительности — хромоникельвольфрамовые и
хромоникельмолибденовые стали.
Отпускная хрупкость. Склонность стали к отпускной хрупкости в Справоч-
нике оценена только качественно. Она проявляется в снижении ударной вязкости
при медленном охлаждении или при длительной эксплуатации деталей в интер-
вале температур 450—650 °C. Сталь, склонная к отпускной хрупкости, требует
быстрого охлаждения после отпуска.
Литейные свойства. В качестве эталона принята сталь ЗОЛ. Для оценки
литейных свойств и технологичности отлнвки приняты следующие показатели:
Кж. <г — показатель жидкотекучести (равен отношению величины жидкотеку-
чести данной, стали и эталона);.
Кт< у — показатель устойчивости к трещинообразованию (равен отношению
величины трещиноустойчивости данной стали и эталона);
/(у. р — показатель склонности стали к образованию усадочных раковин (равен
отношению объема усадочной раковины в отливке из данной стали
и эталона).
ОСНОВНЫЕ ЕДИНИЦЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ
СИСТЕМЫ СИ И ПЕРЕВОД ЕДИНИЦ ДРУГИХ
СИСТЕМ В ЕДИНИЦЫ СИСТЕМЫ СИ
В табл. 3 приведены единицы Международной системы СИ, которые исполь-
зуются в справочнике.
3. Основные и производные единицы СИ
Наименование величины Единица измерения
Наименование Обозначение
Длина Масса Метр Килограмм м кг
Время Секунда Минута Час с мин ч
Температура Объем Скорость Сила Градус Кельвина Кубический метр Метр в секунду Ньютон к м» м/с Н
Плотность Килограмм ка кубический метр кг/м3
Давление, напряжение, модуль упругости Паскаль Па
Работа, энергия, количество теп- лоты Джоуль Дж
Мощность Удельная теплеемкость Коэффициент теплопередачи Ватт Джоуль на килограмм-кельвин Ватт на квадратный метр-кель- вин Вт Дж/(кг. К) Вт/(м2-К)
Допускается применение кратных и дольных единиц (табл. 4) в тех случаях,
когда основные н производные единицы оказываются неудобными для практи-
ческого использования.
Примеры перевода некоторых единиц измерения в единицы СИ. 1. Ударная
вязкость пн = 1 кгс«м/см? = 10 Дж-10 000/м? = 100 кДж/м?.
2. Коэффициент теплопроводности А = 1 ккал/(м-ч-°С) — 4,187-1000 Дж/мХ
X 3600 с-°С = 4,187-1000 Вт-1 с/м.3600 с-°С = 1,163 Вт/(м.°С).
Основные единицы международной системы СИ
И
4. Приставки для образования кратных и дольных единиц
Приставка Числовое значение Сокращенное обозначение Примеры кратных и дольных единиц
Наименование Сокращенное обозначение
Мега 10е М Меганьютон МН
Кило 10s к Киловатт кВт
Санти кг» с Сантиметр см
Милли 10 8 м Миллиметр мм
Микро 10 в мк Микрометр мкм
5. Перевод некоторых единиц измерения в единицы СИ
Наименование величины Единица измерения Перевод в единицы СИ
Наименование Обозначение
Сила Килограмм-сила кге 1 кге = 9,80.665 Н « 9.81 Н
Напряжение (давление) Килограмм-си ла на квадратный сантиметр кгс/см2 1 кгс/см2 « « 9,81-1О4 Па « « 0.1 МПа
Килограмм-сила на квадратный миллиметр кге/мм2 I кге/мм2 « «9,81-10е Па « « 10 МПа
Работа, энергия Килограмм-сила-метр 1 кге-м 1 кге-м « 9,81 Дж
Мощность Килограмм-сила-метр в секунду I кге-м/с I кгс-ы/с « 9.81 Вт
Количество теплоты Калория кал I кал «4,187 Дж
Килокалория ккал 1 ккал « 4-, 187 кДж
Удельная мас- совая теплоем- кость Килокалория'на кило- грамм-масса-градус Цельсия ккалДкг* ₽С) 1 ккад/(кг-°С) — = 4,187 кДж/(кг-°С)
Коэффициент теплопроводно- сти Килоналорня на метр- час-градус Цельсия ккал/(м-ч- ₽С)- ХккалДм-ч-°С) = = 1,163 Вт/(м-°С)
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
КОНСТРУКЦИОННЫЕ УГЛЕРОДИСТЫЕ
И ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ
ГЛАВА I
СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ ОБЫКНОВЕННОГО
КАЧЕСТВА ДЛЯ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ
И ДЕТАЛЕЙ МАШИН
1. КЛАССИФИКАЦИЯ И НАЗНАЧЕНИЕ
Сталь углеродистая обыкновенного качества широко применяется в стро-
нтельстве. Ряд марок сталей назначается и для деталей машиностроения. Марки
н общие технические требования к сталям приведены в ГОСТ 380—71 *. Сталь
изготовляется горячекатаной — сортовой, фасонной, толстолистовой, тонко-
листовой, широкополосной (универсальной) — и холоднокатаной — тонколисто-
вой. Из стали изготовляются трубы, поковки н штамповки, лента, проволока
и^етизы. В стандарте учтены требования рекомендаций СЭВ по стандартизации
По назначению сталь подразделяется на три группы, которые поставляютсн:
А — по механическим свойствам; Б — по химическому составу; В — по механи-
ческим свойствам и химическому составу.
В зависимости от нормируемых показателей (механических свойств, хими-
ческого состава) сталь вышеуказанных групп делится на категории: группа А —
1, 2, 3-я; группа Б — I, 2-я; группа В — 1, 2, 3, 4, 5, 6-я.
Сталь изготовляют следующих марок:
группа А — СтО, Ст!, Ст2, СтЗ, Ст4, Ст5, Стб;
группа Б —БСтО, БСт1, БСт2, БСтЗ, БСт4, БСтб, БСтб;
группа В — ВСт1, ВСт2, ВСтЗ, ВСт4, ВСтб.
Сталь всех групп с номерами марок 1, 2, 3 и 4 нзготопляют кипящей, полу-
спокойной и спокойной; с номерами 5 и 6 — полуспокойной и спокойной. Полу-
спокойиая сталь с'номерами марок 1—5 производится как с обычным, так и с по-
вышенным содержанием марганца.
Сталь ВСт1, ВСт2, ВСтЗ всех категорий и всех степеней раскисления, в том
числе н с повышенным содержанием марганца, а по требованию заказчика и сталь
БСт1, БСт2, БСтЗ второй категории всех степеней раскисления, в том числе
и с повышенным содержанием марганца, поставляются с гарантией сварива-
емости.
Для обозначения категорий стали к обозначению марки добавляют номер
соответствующей категории, например: СтЗпс2, БСтЗкп2, ВСт4пс2.
Для обозначения полуспокойной стали с повышенным содержанием мар-
ганца к обозначению марки стали после номера марки ставят букву Г, например;
СтЗГпс, ВСтЗГпс, ВСтЗГпсЗ.
Назначение углеродистых сталей обыкновенного качества приведено
в табл. 6.
2. СТАЛЬ ГРУППЫ А
Сталь изготовляется следующих марок: СтО, Ст1, Ст2, СтЗ, Ст4, Стб, Стб,
поставляется по механическим свойствам и делится в зависимости от нормиру-
емых показателей на три категории (табл. 8). Механические свойства при испы-
тании стали на растяжение и на изгиб показаны в табл. 7.
Механические свойства поковок меняются в зависимости от их диаметра или
толщины. Эти данные приведены в табл. 9.
Сталь группы А
13
6. Назначение и общая характеристика
Стали Назначение
СтО БСтО Неответственные нерассчитываемые второстеленив1е элементы свариБ1Х к иесварных конструкций; иастнлы, ограждения, перила, кожухи, обшлвня
Ст1 БОН ВСт1 Детали высокой вязкости и низкой твердости, аикериые болты, свя- зывающие обшивнп, неответственная арматура
Ст2кп БСт2кп ВСт2нп Неответственные детали, требующие повышенной пластичности или глубокой вытяжки и работающие при’положительных температурах
Ст2 БСт2 ВСт2 Малонагруженные элементы сварных конструкций, работающие при постоянных нагрузках
Ст1 Ст2 СтЗ Заклепки и котельные связи (стали всех степеней раскисления)
СтЗлс СтЗсп Несущие элементы сварных и несварных конструкций и деталей, ра- ботающих при положительных температурах (стали 2 и 3-й категории группы А; 2-й категории группы Б: 2, 3 и 6-й категорий группы В)
ВСтЗлсЬ ВСтЗспб Фасонный н листовой прокат толщиной до 26 мм для несущих эле- ментов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках в интервале температур —30 ъ +425 °C; при толщине проката свыше 25 мм — в интервале температур —20 +425 °C (при поставке с гарантируемой свариваемостью). Сталь ВСтЗпсб рекомендуется при- менять взамен ВСтЗспБ
ВСтЗГпсб Фасонный и листовой прокат толщиной от 10 до 30 мм для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных на- грузках при температурах —40 а- +425 °C, а при толщине свыше 30 мм — при температуре —20 +425 °C (при поставке с гаран- тируемой свариваемостью)
ВСтЗпсб СтЗкп Фасонные профили для вагонов (швеллеры, зетовые и др.)
- ВСтЗпс2 ВСтЗнп2 ВСтЗпс4 ВСтЗсп4 Свариваемые корпусные детали судостроения; уголки равиополочные и неравно полочные, швеллеры и фасонные профили
ВСтЗГпс2 Полособульбовые фасонные профили (симметричные и несимметрич- ные)
БСтЗкп БСтЗсп ... 1 Фасонные профили для обода колес автомобилей (ГАЗ, ЗИЛ, БелАЗ 1 в др.)
14
Сталь обыкновенного качества
Продолжение табл. 6
Стали Назначение
СтЗсп СтЗпс ВСт4спЗ Фасонные швеллеры для рамы трактора н фасонная угловая сталь для корпуса трактора
БСтЗГпо БСтЗпс БСтЗкп Фасонные профили (тавровые, норытные, желобчатые) для сельхоз- машиностроения
СтЗпс СтЗсп СтЗкп Гнутые профили разнообразной формы с толщиной листа I—9 мм. Ширина исходной заготовки 100—1400 мм я более
ВСтЗГпс2 ВСтЗпс2 ВСтЗсп2 В СтЗкп 2 СтЗпсЗ СтЗсп3 СтЗкпЗ Арматура гладкого профиля (0 6—40 мм) для армирования железо- бетонных конструкций (класс A-I). Фонарные переплеты и оноиные панели промышленных зданий (сталь ВСтЗкп2)
СтЗсп Ст4сп ВСтЗкп2 Фасонные профили шпунтовых свай для строительства
Стбпс Стбсп Детали клепаных конструкций, болты, гайки, ручки, тяги, трубные решетин, клинья, рычаги, упоры, штыри, стержни, пальцы н другие детали, работающие при температуре 0—425 °C
ВСт5пс2 ВСт5сп2 Арматура периодического профиля 0 10—40 мм (класс A-I1)
ВСтбГпс Периодические профили для деталей бульдозеров, крышек, цапф, уголков
Стбсп Стбпс Бабы молотов* шпиндели, клинья, ломы строительные и др.
От БСтО до БСтб Горячекатаная проволока из сталей марок группы Б всех степеней раскисления и из марок I, 2, 4, 5 полуспокойиой стали с повышенным содержанием марганца
От СтО до Стб и от СгГГпс до СтбГпс Балки двутавровые, швеллеры, угловая сталь равнололочиая и ие- равяополочиая из сталей всех марок группы А, всех степеней рас- кисления, а из лолуспокойных сталей •— марок 1, 2, 3* 4, 5 с повы- шенным содержанием марганца
Стам группы А
15
7. Механические свойства стали обыкновенного качества группы А (ГОСТ SSO—-71 *)
Стали °в- МПа (кге/мм8) МПа (кге/мм8), для толщин, мм 6t, %, для ТОЛЩИН,- мм Изгиб • на 180° ДЛЯ ТОЛЩИНЫ не более 20 мм
20—100 более 100 20—40 более 40
не менее
СтО Ст!кп Не менее 310(31) 310—400 (31—4 0) ** 23 — 22 35^34 20 32 cu ех И И о g
Ст1пс Ст1сп 320—420 (32—42) 220—200 (22—20) 190 (19) 33—32 30 d = 0
Ст1 Гпе 320—430 (32 — 43) - 34—33 31
Ст2кп 330—420 (33—4 2) 220—200 (22—20) 190 (19) 33—32 30
Ст2пс Ст2сп 340—440 (34 — 44) 230—210 (23—2D 200 (20) 32—31 29
Ст2Гпс 340—450 230—210 (23—21)
(34—45)
СтЗкп 370—470 240—220 (24 — 22) 27—26 24 d = 0,5fl
(37—47)
СтЗпс СтЗсп 380—490 (38—49) 250—230 210 (21) 26—25 23
СтЗГпе 380—500 (25—23)
(38—50)
Ст4кп 410—520 260—24 0 (26—24) 230 (23) ’ 25—24 22 d = 2a
(41—52)
Ст4ос Ст4сп 420—540 270—250 240 24—23 21
(42—54)
СтЧГпе 420—550 (27—25) (24)
(42—55)
16
Сталь обыкновенного качества
Продолжение табл. 7
Стали °в- МПа (кгс/мм2) от, МПа (кгс/мм2), для ТОЛЩИН, мм 6Ь, %, ДЛЯ ТОЛ' щпн, мм Изгиб • на 180° для толщины не более 20 мы
20—100 более 100 20—40 более 40
не менее
Стбпс Стбсп 500—64 0 (50—64) 290—270 -260 “726) 20—19 17 d = Зо
СтБГпс 100—600 (4 0—60) (29—27)
Стбпс Стбсп Не менее 600 (не менее 60) 320—300 (32—30) 300 (30) 15—14 12 -
Примечание. Для Ов и от даны значения и мегапаскалях (МПа);
и скобках — в кгс/мм2.
а — толщина образца; d — диаметр оправки; при испытании на изгиб
образцов толщиной более 20 мм диаметр оправки j велпчивается на толщину
образца.
8. Нормируемые показатели для стали группы А (ГОСТ 380—71 *)
Стали ** Категории Изгиб и холодном сое гоя и в 11 °т
СтО—Стб Ст2—СтС I 2 3 +++ +- + + 1 ++ ч-
Примечание. Знаки «+» и «—» соответственно означают, что показа- тель нормируется и не нормируется. >* Всех степеней раскисления и с повышенным содержанием марганца.
9. Механические свойства сталей «• зависимости от сечения поковки (ГОСТ 847У—7С *)
Сталь Режим термооб- работки (/, °C) Диаметр или тол- щина, мм от ов 6, Ч' °И- Дж/см= НВ
МПа %
не ь енее
СтЗсп Н, 9 00-=-950, возд. До 100 200 400 26 55 60 III- 156
100—300 180 360 22 50 60 101 — 143
Стбсп Н, 850 — 880, возд. ДО 100 250 480 22 48 50 143— 179
4-0в, 550—650, возд. 100—300 220 440 20 48 50 123— 167
300—500 200 4 00 20 45 50 III — 156
500—800 180 360 20 40 50 I 01 — 143
Примечание, Для получения ов и от в кгс/м№ табличная цифра
уменьшается в 10 раз; для получения ан в кге» м/см8 цифра уменьшается в 1-0 раз.
Сталь группы Б
17
3. СТАЛЬ ГРУППЫ Б
Марки сталей: БСтО, БСт1, БСт2, БСтЗ, БСт4, БСтб, БСтб, Сталь постав-
ляется по химическому составу и делится в зависимости от нормируемых показа-
телей на две категории (табл. 10).
Химический состав стали должен соответствовать нормам, указанным
в табл. 11.
10. Нормируемые показатели для стали группы Б (ГОСТ 380—71 *)
Стали • Категория Содержание
С, Мп, SI, Р, S, N, As Сг, N1. Си
БСтО—БСтб БСт1 —БСтб 1 2 ++ !
Примечание. Знаки «4-» и «—» соответственно означают, что пока-
затель нормируется и не нормируется.
k Всех степеней раскисления и с повышенным содержанием марганца.
И. Химический состав1* (%) стали обыкновенного качества группы Б (ГОСТ 380 — 71 )
Сталь С Мп S1
БСтО Не более 0,23 — —
БСт1кп БСПпс 0,06—0,12 0,25—0,50 Не более 0,05 0,05—0,17
БСт1сп 0,12—0,13
БСт1 Г пс 0,70—1,10 Не более 0,15
БСт2кп БСт2пс 0,09—0,15 0,25—0.50 Не более 0,07 0,05 — 0,17
БСт2сп 0,12—0.30
БСт2Гпс 0.70— 1.1 0 Не более 0,15
; БСтЗкп 0.30—0,00 Не более 0,07
БСтЗпс БСтЗсп 0,14 — 0,22 0.40—0.65 0.05—0.17 0,12—0,30
БСтЗГлс 0.80—1.10 Не более 0.15
БСт4 кп БСт4пс 0,18 — 0.27 0,40—0,70 Не более 0,07 0.05—0,17
БСт4сп 0,12—0.30
БСт4Гпс 0,80—1,20 Не более 0,15
БСтб по Б Стб СП 0.28—0,37 С50—0.80 0,05 — 0.17 0,15—0,35
БСтбГпо 0,22—0,30 0,80—1,20 Не более 0,15
БСтб пс БСтбсп 0,38—0,49 0,50—0,80 0,05 — 0,17 0,15—0,35
У Незлее 0,3% Сц; 0,3% N1, 0,3% Сг, 0,03% As, 0,04% Р. 0,05% S; в стали
БСтО; не более 0,07% Р, 0,06% S.
Сталь обыкновенного качества
IS
4. СТАЛЬ ГРУППЫ В
Марки сталей: ВСт1, ВСт2, ВСтЗ, ВСт4, ВСт5. Сталь поставляется по механи-
ческим свойствам^ и химическому составу и делится в зависимости от иормиру-
емих показателей на шесть категорий (табл. 12). Нормируемыми показателями
для всех категории являются химический состав и механические свойства Однако
показатель ударной вязкости нормируется только для 3, 4, 5 и 6-й категорий,
ътали 4-й и 5-н категорий могут применяться при температуре —20°, остальные
только при положительных температурах.
12. Нормируемые показатели для стали группы В (ГОСТ 380—71 *)
1 Стали ♦ Категория Химический 13 п о V R О о to Изгиб в холод- 1 к е в о □ о S о к йн
При 1, °C После меха- нического старения
4-20 — 20
ЕСт2—ВСт5 2 ++ + J- ++ t - - -
I ВСтЗ—ВСт4 3 г -1 4- 4- + + -
ВСтЗ 4 G h ь t 4- 4- + 4~ 4- 4 4 4-4- 1 I++
Примечания: 1. Сталь 3, 4. о я fi-й категорий поставляется полуспо-
койной и спокойной.
2. Знаки «+» н «—х соответственно означают, что показатель нормируется
я не нормируется.
• Всех степеней раскисления п с повышенным содержанием марганца.
Механические свойства стали при растяжении и условия испытания на
изгиб иа 180° в холодном состоянии должны соответствовать нормам, указанным
для стали группы А в табл. 7.
Ударная вязкость стали ВСтЗпс, ВСтЗсп, ВСтЗГпс 3—6-й категорий и стали
ВСт4сп, ВСт4пс, ВСт4Гпс 3-й категории должна соответствовать нормам, ука-
занным в табл. 13.
По химическому составу сталь группы В должна соответствовать нормам,
указанным для стали группы Б в табл. 11, за исключением нижнего предела
по содержанию углерода. Верхний предел содержания марганца допускается
„а 0,2% выше указанного в табл. 11 для сталей всех марок, кроме ВСтЗГпс и
ВСтбГпс. Содержание серы и фосфора в готовом прокате не должно превышать
0,055% и 0,045% соответственно.
В стали ВСт5пс2 для арматуры периодического профиля 0 10—мм со-
держание углерода должно быть 0,30—0,39%, марганца 0,6—0,9%, а диаметром
более 28 мм —0,28—0,37 и 0,8—1,1% соответственно.
Термическое упрочнение низкоуглеродистой стали. Свойства углеродистой
стали обыкновенного качества значительно повышаются после термической обра-
ботки, которая для проката может выражаться в закалке его в воде либо не-
посредственно после проката, либо после специального нагрева.
Например, термическое упрочнение листового проката из стали СтЗ, Стокп,
Стб толщиной 8; 20; 30; 50; ПО мм при охлаждении в воде повышает предел
Сталь группы В
19
13. Ударная вязкость сталей группы В (ГОСТ 380—71 *)
Стали Вид проката Расположе- ние образца относитель- но проката Толщи- на, мм ан, Дж/см2, не менее
при t, °C После меха- пического старения
4-20 — 20
ВСтЗпс Листовой Поперек о—9 30 40 40
10—25 70 30 30
26—40 50 — —
В СтЗ сп Широко- Вдоль 5—9 100 50 50
3—6-й кате» ПОЛОСНЫЙ 10—25 80 30 30 !
горнй 26—40 70 — — ।
Сортовой и Вдоль 5—9 11-0 50 50
фасонный 10—25 100 30 30
26—40 90 — —
Листовой Поперек 5—9 80 40 40
10—30 70 30 30
31—40 50 —
ВСтЗГпс Широко- Вдоль 5—9 100 50 50
3—б-й кате- полосный 10—30 80 SO 30
горнй 31—40 70 — —
Сортовой и Вдоль 5—9 110 50 50
фасонный ю—зо 100 30 30
31—40 90 —
Листовой Поперек 5—9 70
10—25 60 —_ —-
ВСт4псЗ ВСт4спЗ ВСт4ГпсЗ 26—40 40 —
Сортовой II Вдоль 5—9 100 —
фасонный 10—25 90 —.
26—40 70 —
Примечание. Для перевода а в кгс-м/см2 нужно табличную цифру
уменьшить в 10 раз.
текучести более чем в 1,5 раза, при высоком относительном удлинении (6 =
= 154-26%) и ударной вязкости (аи == 40-=-120 Дж/см? при 4-20°C и а»— 244-
4? 55 Дж/смЗ при —40 °C).
Термическому упрочнению подвергается и сортовой прокат (уголок, круг).
Термически упрочняемые углеродистые стали рекомендуется применять для
магистральных газонефтепроводных труб, арматуры железобетонных конструк-
ций, железнодорожных цистерн, в судостроении, железнодорожном транспорте
и для других целей. Непосредственно на металлургических заводах термическому
упрочнению подвергаются круглые профили (в основном строительная арматура),
мелкие уголковые профилн, рельсы, колеса для железнодорожных вагонов.
Сталь обыкновенного качества
£0
Термообработка низкоуглеродистых сталей с прокатного нагрева, расшире-
ние сортамента термически упрочненного проката экономит металл и приносит
большой экономический эффект. г
Виды поставляемого полуфабриката из стали обыкновенного качества. 1 Из
стали группы А всех степенен раскисления и полуспокойной с повышенным со-
держанием марганца:
а) круглая и квадратная, размером 5—250 мм, ГОСТ 535—79;
250 ммУГГОСТ 5Р3а“н°дОЛО'"'гк с толщиной полки 3—30 мм при ширине 20—
неравнополочиая при ширине большей полки 25—250 мм,
1(Л_Д 535—79;
г) балки двутавровые № 10—60, ГОСТ 535—79;
д) швеллеры № 5—40, ГОСТ 535—79;
е) лист толщиной 4—160 мм, ГОСТ 14637—79;
ж) широкополосная (универсальная) сталь с шириной полосы 6—
60 мм, ГОСТ 14637—79.
2. Из стали группы Б всех степеней раскисления и полуспокойной с повышен-
ным содержанием марганца:
а) лист толщиной 0,5—3,9 мм, ГОСТ 16523—70 *;
б) проволока горячекатаная 0 5—9 мм, ГОСТ 14085—79.
3. Из стали для судостроения ВСтЗкп2, ВСтЗпс2, ВСтЗсп2:
а) угловая равнополочная при ширине полки 20—250 мм, ГОСТ 5521—76;
б) угловая неравнополочная при ширине большей полки 25—250 мм,
ГОСТ 5521—76;
в) швеллеры № 5—40, ГОСТ 5521—76;
г) лист толщиной 0,9—3,9 мм, ГОСТ 5521—76.
4. Листовая сталь для судостроения ВСтЗкп2, ВСтЗпс4, ВСтЗсп4 толщиной
4—160 мм, ГОСТ 5521—76.
5. Фасонная сталь для судостроения — полособульбовая симметричная и не-
симметричная марок ВСтЗкп2, ВСтЗпс2, ВСтЗсп2, ВСтЗГпс2.
6. Сталь для армирования железобетонных конструкций класса А—1 марок
СтЗкпЗ, СтЗпсЗ, СтЗспЗ, ВСтЗпс2, ВСтЗсп2, ВСтЗкп2, размером 6—40 (90) мм,
ГОСТ 5781—75.
7. То же, класса А—II марок ВСт5пс2, ВСт5сп2 размером 10—40 мм,
ГОСТ 5781—75.
8. Сталь круглая периодического профиля поперечно винтовой прокатки
марок Ст5пс, БСт5пс, Стбсп, ВСт5сп диаметром 73—130 мм, ГОСТ 8320.0—73 *,
9. Гнутые профили из сталей СтЗкп, СтЗпс, СтЗсп с толщиной стенки 1—
9 мм, ГОСТ 380—71 *.
10. Лист из сталей СтЗГпс, СтбГпс толщиной 0,2—3,9 мм, ГОСТ 16523—70 *.
И. Лента холоднокатаная из сталей БСт1, БСт2, БСтЗ (кипящая, полуспо-
койная и спокойная) толщиной 0,5—3,2 мм.
Цены на стали обыкновенного качества даны в табл. 14.
14. Цены на стали [37, 38, 39]
Цена (руб.) за т стали СтЗпс
сортовой раз- мером б—250 мм листовой, тол- щиной 4 — 160 мм балок двутавро- вых № 10—60 тонкого листа ’ размером 0,2—3,9 мм
141—95 101 — 123 106—93 225—169
Примечание. Цены па остальные виды полуфабрикатов колеблются в пределах 120—100 р. • Сталь СтЗГпс.
Сталь группы В 21
Сортамент. Сортамент стали должен соответствовать требованиям следую-
щих стандартов:
горячекатаной круглой — ГОСТ 2590—71*;
горячекатаной квадратной — ГОСТ 2591—71*;
широкополосной (универсальной) — ГОСТ 82—70*;
листовой — ГОСТ 19903—74*; 19904—74;
угловой равнополочной общего назначения — ГОСТ 8509—72*;
угловой неравнополочной — ГОСТ 8510—72*;
балок двутавровых — ГОСТ 8239—72;
швеллеров — ГОСТ 8240—72;
стали для армирования железобетонных конструкций — ГОСТ 5781—75;
гнутых профилей — ГОСТ 19771—74*; 19772—74*, 7511—73, 8278—75*,
8281—80, 8282—76, 8283—77.
ГЛАВАП
СТАЛИ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ С ПОВЫШЕННОЙ
ТВЕРДОСТЬЮ ПОВЕРХНОСТИ И ВЯЗКОЙ
СЕРДЦЕВИНОЙ (ЦЕМЕНТУЕМЫЕ АЗОТИРУЕМЫЕ
И УПРОЧНЯЕМЫЕ ТВЧ)
1. РАЦИОНАЛЬНЫЙ ВЫБОР СТАЛЕЙ
1.1. Выбор цементуемых и нитроцемеитуемых сталей для зубчатых передач
Цементации и нитроцементации подвергаются различные детали. Наиболее
широко этими технологическими методами упрочняются шестерни, зубчатые
колеса, червяки, осн, рычаги переключений, а весьма перспективными дЛя пере-
вода на процесс нитроцементации могут быть детали подшипников качения из
сталей 1UXI5 и ШХ15СГ, мерительный, калибрующий н режущий инстру-
Повышеиие эксплуатационных качеств деталей достигается правильным
выбором марки стали. Сталь, применяемая для деталей, упрочняемых цемента-
цией и нитроцементацией, должна отвечать не только технологическим и эксплу-
атационным требованиям, ио и характеризоваться определенным сочетанием
прочностных и пластических свойств как сердцевины, так и упрочненного слоя.
От свойств упрочненного слоя зависит контактная выносливость активных по-
верхностей зубьев шестерен и выносливость зубьев при изгибе.
Рассмотрим основные характеристики строения упрочненного слоя после
цементации и нитроцементации и его влияние на эксплуатационные качества
еубчатых передач.
Строение упрочненного слоя после цементации. Основные параметры, такие
как суммарная концентрация углерода в слое, глубина слоя, твердость и микро-
структура слоя и сердцевины, не .могут однозначно характеризовать показатели
прочности стали. Регулирование в оптимальных пределах указанных параме-
тров является хотя и необходимым, но недостаточным условием для получения
требуемых свойств цементованной стали.
Экспериментально установлено, что, например, в стали типа 25ХГТ, широко
используемой для цементации, предел растворимости углерода в аустените при
температуре закалки 850 °C равен 0,83%. Повышение концентрации углерода
в слое сверх указанного предела приводит к обеднению твердого раствора леги-
рующими элементами в связи с выделением карбидной фазы. Концентрация хрома
и марганца в твердом растворе снижается в два раза (до 0,5% каждого элемента),
вследствие чего уменьшается прокаливаемость и прочность стали [18].
Особенно резкое падение концентрации углерода в твердом растворе наблю-
дается при подстуживании в атмосфере воздуха или в контролируемой атмосфере
без автоматического регулирования углеродного потенциала. При этом предел
усталости уменьшается на 30% (до 500—600 МПа), а предел прочности при из-
гибе снижается на 20%. Поэтому проводить термическую обработку ответствен-
ных шестерен в шахтных печах не рекомендуется.
Широко применяемые в настоящее время легирующие элементы в цементу-
емых сталях — хром, марганец в титан склонны к внутреннему окислению,
В результате этого в периферийной зоне цементованной стали, содержащей хром*
марганец, титан, на глубине до 0,04 мм могут образовываться окислы этих эле-
ментов; концентрация последних в твердом растворе уменьшится, а прокалйва-
емость поверхностного слоя понизится. Внутреннее окисление сопровождается
также уменьшением концентрации углерода в растворе на глубине до 0,04 мм.
Поэтому в зоне внутреннего окисления после закалки образуется бейнитная
структура вместо мартенситной. Если глубина внутреннего окисления превышает
0,013 мм, то предел усталости цементованной стали уменьшается на 25%. Одним
из наиболее перспективных легирующих элементов для цементуемых сталей
является молибден.
Рациональный выбор сталей
23
В результате исследоввния экспериментальных сталей установлено, что
сталь типа 25Х05М05, содержащая 0,5 Мо и не более 0,5% Сг, обладает рядом
преимуществ перед сталями, широко использующимися в настоящее время для
цементуемых деталей [18]. Предельная растворимость углерода в аустените
этой стали (типа 25Х05М05) при 850 °C значительно выше, чем в обычных цемен-
туемых сталях, и составляет 1,32% вместо 0,83% у сталей типа 25ХГТ. Коли-
чество карбидной фазы у исследованной стали в два-три раза меньше. Концентра-
ция молибдена в карбидной фазе в два раза меньше, чем концентрация хрома
и марганца. Сталь типа 25Х05М05 ие подвержена и второму дефекту строения —
внутреннему окислению. При стендовых испытаниях шестерен из исследованной
стали были подтверждены ее значительные преимущества. В зоне ограниченной
выносливости, при 5-10?—1-10° циклах испытаний долговечность шестерен по-
вышается на 100—500% [18]. Поэтому выбор оптимального состава стали для
шестерен и учет строения цементованного слоя является обязательным условием
правильного проектирования зубчатых передач.
Строение упрочненного слоя после нитроцементации. В практике нитро-
цементации встречаются следующие дефекты слоя: сетка трооститных выделений
на границах аустенитных зерен; темная составляющая на границах зерен; карбо-
нитридиая фаза в виде корочки или сетки на границах аустенитных зерен; высокое
содержание остаточного аустенита.
Сетка трооститных выделений приводит к снижению твердости, износостой-
кости, контактной и изгибной усталостной прочности.
При испытании на контактную выносливость образцов из стали 20ХНЗА
установлено, что появление трооститных выделений с глубиной распределения
до 0,012 мм снижает контактную выносливость на 20%, а при испытаниях образ-
цов из стали 20Х с глубиной дефекта 0,02 мм — почти в два раза.
Второй дефект — темная составляющая. Обнаруживается на нетр явленных
шлифах в виде темной сплошной или разорванной сетки иа границах аустенитных
зерен. Глубина сетки 10—20% от общей толщины нитроцементоваиного слоя.
Для каждой стали существует минимальная температура нитроцементации,
ниже которой темная сетка не обнаруживается. Природу темной составляющей
изучали иа автозаводе имени И. А. Лихачева. В результате исследования уста-
новлено, что этот дефект представляет собой сложные окислы, отвечающие фор-
муле (FeMn)x(CrMe)1/O4, где Me может быть Ti, V, Nb [59].
Темная составляющая в слое появляется при содержании азота, превыша-
ющем некоторое минимальное пороговое значение, которое снижается с увели-
чением продолжительности нитроцементации.
В слое с высоким содержанием азота повышение концентрации углерода
также приводит к росту глубины распространения темной составляющей. По-
следняя легко возникает при малой концентрации углерода в слое и осо-
бенно при обезуглероживании или при быстром росте концентрации углерода
до 2,0—2,5%.
При автоматическом регулировании углеродистого потенциала в рабочем
пространстве печи в процессе нитроцементации углеродистой стали не наблю-
дается деазотирование поверхностной зоны слоя и соответственно не обнаружи-
вается темная составляющая.
При нитроцементации легированных сталей темная составляющая образуется
даже в условиях автоматического поддержания углеродистого потенциала. Уве-
личение добавки аммиака в этом случае первоначально вызывает рост концентра-
ции азота в поверхностных зонах нитроцементоваиного слоя до 0,5—0,7%, а за-
тем деазетированне, которое сопровождается образованием темной составляющей.
Прн отсутствии регулирования процесса по углеродному потенциалу кон-
центрация азота в поверхностных зонах нитроцементоваиного -слоя достигает
максимума через 0,5 ч, а затем снижается. Сказанное подтверждается эксперимен-
тальными данными, полученными А. Я. Новиковой [591-
Таким -образом, образование темной составляющей непосредственно связано
с процессом деазотирования поверхности, который приводит к появлению микро-
24
Стали для деталей с повышенной твердостью
15. Предел контактной выносливости О// . • поверхностей зубьев для прямозубых
передач (ГОСТ 21354—75)
Стали Термическая и хи- мико-термическая обработка Твердость поверхностей зубьев Фор мула для расчета GH lim в в* МПа (кге/мм5)
Углероди- стые и ле- гированные Отжиг. нормали- зация или улучше- ние НВ 350 2й/?в+70 770(77)
Объемная закалка HRC 38—50 834 — 1050 (83,4—105.0)
Поверхностная за- калка HRC 40—50 17//н/?с+150 830—1000(83—100)
Легирован- ные Цементация н ни- троцементация HRC 56 23//н/?с 1290(129)
Азотирование НУ 550—750 - 1050 (105)
• При базовом числе циклов перемены напряжений, определяемом по формуле При твердости Н > HRC 56 принимают = 120-10е.
пористости в поверхностных зонах и при наличии кислорода в диффузионной
золе — к окислению металла.
Наличие темной составляющей уменьшает прочностные н пластические свой-
ства ннтроиементоваиных деталей и тем больше, чем значительней глубина де-
фектной зоны. Контактная выносливость при глубине дефектной зоны 0,025 мм
снижается .в 5—6 раз, а при глубине 0,06 мм — в 100 раз. Предел выносливости
ннтроиементоваиных шестерен из стали 25ХГТ при глубине распространения
темной составляющей до 0,08 мм снижается почти в 2 раза [59}. Для предотвра-
щения появления темной составляющей необходимо:
вводить аммиак в рабочее пространство печи только после полного восста-
новления атмосферы в печи и достижения однофазного состояния диффузионной
зоны стали;
исключить образование избыточной карбидной фазы в поверхностных зонах
нитроцементоваиного слоя посредством автоматического регулирования угле-
родного потенциала газовой атмосферы;
ограничить подачу аммиака при нитроцементации в пределах, определяемых
продолжительностью выдержки или глубиной слоя.
По данным автозавода имени А. И. Лихачева, подача аммиака в зону насы-
щения должна производиться не ранее чем за 2,0—2,5 ч до закалки для исклю-
чения стадии деазотирования поверхностных зон нитроцемеитованного слоя.
Третий дефект — образование карбоннтридной фазы. При температуре
нитроцементации 800—860 °C иа поверхности деталей из углеродистой стали
при высоком углеродном потенциале газовой атмосферы образуется карбонитрид-
ная зона. С повышением температуры процесса толщина карбоннтридной зоны
уменьшается. Появление карбоннтридной корки приводит к резкому охрупчива-
нию слоя, выкрашиванию поверхности и снижению прочности при статическом
и динамическом изгибном нагружении. Перечисленные дефекты необходимо учи-
тывать при проектировании зубчатых передач и выборе для них марки стали.
Рациональный выбор сталей
25
16. Допускаемое контактное напряжение Сор ври действии максимальной
шах
нагрузки (ГОСТ 21354— 75)
Термическая и химико- термическая обработка Твердость поверхно- стей зубьев Формула дли расчета шах шах МПа (кгс/мм2)
Цементация в контурная закалка с нагревом ТВЧ HRC 5G—G0 2240—2400 (224 — 240)
Азотирование HV 550—750 1650—2250 (165—225)
Примечание. Для зубчатых колес, подвергнутых нормализации, улучшению пли объемной закалке с низким отпуском (в том числе и после нагрева ТВЧ). Оир = 2.8о.
Учет этих дефектов предусмотрен ГОСТ 21354—75 «Передачи зубчатые
цилиндрические эвольвентные. Расчет на прочность». Приведем некоторые дан-
ные из указанного ГОСТа.
В ГОСТ 21354—75 даны следующие расчеты: на контактную выносливость;
на контактную прочность при действии максимальной нагрузкой; на выносли-
вость при изгибе; на малоиикловую выносливость при изгибе; на прочность при
изгибе максимальной нагрузкой.
Данные о выборе сталей, термообработке, пределах контактной и нзгвбном
выносливости для выполнения указанных видов расчетов приводятся
в табл. 15—22.
1.2. Выбор сталей для поверхностной закалки с нагревом ТВЧ
До настоящего времени выбор сталей, упрочняемых поверхностной закалкой
с нагревом ТВЧ, был весьма ограничен. В основном применялись среднеуглеро-
днстые стали типа 40—45 либо 40Х, использование которых не всегда позволяло
обеспечить высокую контактную прочность и износоустойчивость деталей. В этих
случаях прибегали к выбору низкоуглероднстых сталей и применяли цементацию
с последующей закалкой. Однако, если брать специальные стали с повышенным
содержанием углерода и соблюдать технологию индукционной поверхностной
вакалки, можно получить те же свойства без цементации.
При индукционной закалке главными факторами, повышающими конструк-
тивную прочность и служебные свойства деталей, являются: большое измель-
чение (в 10—100 раз) зерна аустенита в соответственно мартенсита по сравнению
с величиной зерна после печной термической обработки, создание благоприятной
эпюры остаточных напряжений в поверхностных слоях (напряжения сжатия
до 500—700 МПа).
В настоящее время применяются два принципиально отличных метода за-
калки индукционным нагревом: поверхностная закалка для конструкционных
сталей типа 40, 45 и 45Х; объемно-поверхностная закалка (при глубинном индук-
ционном нагреве) для сталей с регламентированной прокаливаемостыо 58 (55ПП),
47ГТ, ШХ4РП. Второй метод обеспечивает более высокую конструктивную
прочность, и поэтому его применяют для закалки тяжелойагруженных' деталей,
подвергаемых высоким изгибающим, крутящим и контактным нагрузкам, а также
для закалки деталей сложной формы — зубчатых колес, крестовин, деталей
подшипников качения.
Режим нагрева. Опыт показывает, что индукционную поверхностную за-
калку обычно осуществляют от температур выше оптимальных, что приводит
26
Стали для деталей с повышенной твердостью
17. Пределы выносливости зубьев при изгибе о?. Пш в 4 для цементованных зубчатых
колес (ГОСТ 21354 — 75)
Стали Ni, Сг, % Концентра- ция углерода на поверх- ности, % HRC на поверх- ности зубьев 0 *2 °F Lira в МПа (кгс/мм*)
20ХН. 20ХН2М, 12ХН2, 12ХНЗА. 20ХНЗА, 15ХГН2ТА Более 1 % Ni; не более 1% Сг 0,75—1,1 ** 57^-63 950 (95)
18ХГТ, ЗОХГТ, 20Х. 20ХГР. 25ХГНМА Менее 1% N1 820 (82)
I2X2H4A, S0XSH4A, 18Х2Н4МА, 14ХГСН2МА Более 1% Ni; 1% Сг 820 *» (82)
Легированные стали всех парок 0.6—1,4 •* 56—63 800 (80)
20X2 Н-1 А, 20ХНЗА. I8X2H4MA Более 1% Ni ♦ « 55—63 800 (80)
13ХГТ, ЗОХГТ и др Не менее 1% Сг 700 (70)
• » При базовом числе циклов перемены напряжений для шестерни Мро — == 4-ЮС * ’ Значении установлены для зубчатых колес, для которых выполнены сле- дующие условии: а) толщина диффузионного слоя у переходной поверхности зубьев находится в пределах (0.28/и — 0,007ms) ± 0,2 мм; данную формулу применяют прн расчете колес с модулями до 20 мм. Толщину диффузионного слоя рекомендуется определять на отожженных шлифах, как толщину слоя до структуры сердцевины; б) твердость сердцевины зубьев, измеренная у их осно- вания, находится в пределах HRC 30—45; в) зерно исходного аустенита в диф- фузионном слое не грубее 5-го балла по ГОСТ 5639—65- Если хотя бы одно усло- вие не выполняется, приведенные в таблице значения у1тв следует снижать на 25%. Марку стали н технологию химнко-термпческой обработки выбирают исходя из требуемой прочности зубьев с учетом экономических факторов. Значения lim D установлены для условий плавного изменения напря- жений на переходной поверхности н не касаются спектра нагружения, для кото- рого характерно наличие ударных нагрузок. Если в спектр включены ударные нагрузки, то независимо от технологии химико-термической обработки предпочти- тельнее применять стали с высоким содержанием никеля. * ? Дли сталей с содержанием хрома более 1 % н никеля более 1 %» зака- ливаемых после высокого отпуска, принимают о£, |-т в = 950 МПа. если вы- сокий отпусн проводится в безокиелнтелькой среде. * * Указанная концентрация углерода достигается при контроле н авто- матическом регулировании углеродного потенциала карбюризатора и закалоч- ной атмосферы. ♦ » Достигается прн цементации в средах о неконтролируемым углерод- ным потенциалом н при закалке с применением средств против обезуглерожи- вании. * • Возможно обезуглероживание (производится при закалочном нагреве в атмосфере воздуха нлн в продуктах сгорания смеси углеводородов с воздухом}.
Рациональный выбор сталей
27
18. Предел выносливости зубьев при изгибе Ор цтв’ 1 Для иитроцемеитоваииых
зубчатых кслес *2 (ГОСТ 21854—75)
Легпрованпые стали Концентра- ция углеро- да на поверх- ности *3, % Концентра- ция азота на поверх- но’стн, % HRC на поверх- ности о0 *4 °F 11m в • МПа (кгс/м№)
Содержащие молибден (например, 25ХГМ) 0,7--1,0 0,15—0,30 57—63 1000 (100)
Не содержащие молибден (например, 25ХГТ, ЗОХГТ, 35Х) 0,15—0,5 750 (75)
* 1 Прн базовом числе циклов напряжений для шестерни W/ro=®4«10e.
* s Прн закалке с нитроцемептационного нагрева.
* 8 Концентрация углерода достигается при контроле и автоматическом
регулировании углеродного потенциала карбюризатора и атмосферы для нагрева
прн закалке.
* * Значения Ор цтв установлены для зубчатых колес, для которых выпол-
нены следующие условия: а) толщина диффузионного слоя у переходной поверх-
ности зубьев 0,13m—0,2т, но не более 1,2 мм (применять нитроцементацию для
зубчатых колес с модулем более 8 мм без специальных испытаний не рекоменду-
ется). Толщину диффузионного слоя рекомендуется определять на отожженных
шлифах, как толщину слоя до структуры сердцевины; б) твердость сердцевины
зубьев, намеренная у нх основания, должна быть HRC 30—45; в) зерно исход-
ного аустенита в диффузионном слое не грубее б-го балла по ГОСТ 5639—65.
Если хоти бы одно условие не выполняется, то следует приведенные в таб-
лице зпачеиия Ор в уменьшить на 25%. Наличие темной составляющей в струк-
туре диффузионного слоя не допускается. Значении справедливы для плавного из-
менения напряжений на переходной поверхности н не касаются спектра нагру-
жения, для которого характерно наличие ударных нагрузок.
19. Предел выносливости зубьев прн изгибе Ор цт в ** для зубчатых колес
после различной термообработки (ГОСТ-21854 —75)
Стали Способ обработки Твердость зубьев о0 *2 °F iim в ’ МПа (кгс/мм’)
40, 45, 40Х, -40ХН, 40ХФА, 40ХН2МА; 18Х2Н4МА Нормализация* улучшение НВ 180—350 Ь8ННВ == 324-S-630 (32.4—63,0)
40Х, 40ХН, 40ХФА, 40ХН2М Объемная закалка с применением средств против обезуглероживай ня HRC 45—55 б00 (60)
28
Стали для деталей с повышенной твердостью
Продолжение табл. 19
Стали Способ обработки Твердость зубьев „0 *2 °F lim в ’ МПа (кгс/мм8)
Стали, содержащие никель более 1% (на- пример, 40ХН, 50ХН, 40ХН2МА) Объемная закалка при возможном обезуглероживании HRC 45—55 550(55)
Прочие легирован- ные стали (например, ЮХ. 40ХФА) 500(50)
Стали. содержащие • ЛЮММНИЙ Азотирование числе циклов напря iimB Установлены д ны следующие ус лов з сталей с алюмннне роваиных сталей — вует замкнутая ннтрм лолняется, то следу с: 20%. твердость поверхност НУ 700—950 *" HRC 24—40 300-1-1,2Н5/£Дц = -588- 780 (58.8-t-V8,0) они Mj?o = 4’10®. зубчатых колес, ффузионного слоя 1m, для зубчатых структуре диффу- аза. Если хотя бы таблице значения твердость сердце-
Прочие легированные стали • 8 При базовом * * Значения o^L для которых выполне для зубчатых колес колес кз прочих леп знойного слоя отсутст одно условие {не вы °F 11m в УН“»ьшить на * ’ В числителе вины зуба. НУ 550—750 *» HRC 24 — 40 женнй для шесте чя азотирован» ых «я: а) толщина д| м равна 0,07 m—0, ,1m—0,13m; б) в цная сетка или £-ф приведенные в и, в знаменателе
20. Предел выносливости зубьев при изгибе * Для зубчатых колес,
закаленных при нагреве ТВЧ (ГОСТ 21354—75)
Стали Форма закален- ного слои Твердость зубьев 0 *2 °£Итв ’ МПа (кгс/мм8)
на переход- ной поверх- ности в сердцевине
.8 (55ПП) Закаленный слой повторяет очерта- нии впадины HRC 58—62 HRC 28—35 ООО •• (90)
.'тали, содержащие более 1 % N1 (на- фныер, 40ХН, 1ПХН2МА) HRC 48—58 HRC 25—35 700 (701
Рациональный выбор сталей
29
Продолжение табл. 20
Стали Форма заи а леп- ного слоя Твердость зубьев _0 * *2 11m в , МПа (кгс/мм2)
на переход- ной поверх» нести в сердцевине
Прочие легирован- ные стали (напри- мер, 4 0Х, 35 ХМ) Закаленный слой повториет очерта- ния впадины HRC 48—58 HRC 25—35 600 (60)
Стали, содержащие более 1% N1 (ка- прнмер, 40ХН, 40ХН2МА) Закаленный слой ра спростра н яется на все сеченне зуба и часть тела колеса под основанием зу- ба н впадины HRC 48—58 600 •« (60)
Прочие легирован- ные стали (напри- мер, 4OX, 35ХМ) 500 ** (50)
Стали углероди- стые н легирован- ные Закаленный слой обрывается на пе- реходной поверх- ности или вблизи нее Незакаленной части НВ 200—300 400 (40)
** Прн базовом числе циклов напряжений для шестерни A'/?q = 4-10(.
*а Значении Орцтв установлены для зубчатых колёс, для которых вы-
полнены следующие условия: а) толщина закаленного слоя (до структуры серд-
цевины) у переходной поверхности 0,2m— 0,4 m; б) в структуре закаленного слоя
отсутствует феррит. Если хотя бы одно условие не выполняется, то следует при-
веденные в таблице значения <^цтв уменьшить на 30%.
*’ Форма закаленного слоя, повторяющего очертания впадины между
зубьями, достигается на зубчатых колесах с т — б мм н более прн глубинном
индукционном электронагреве н охлаждении в быстродвижущемся потоке воды
с самоотпуском.
•4 Значения lirn d установлены для зубчатых колес, для которых вы-
полнены следующие условия: а) толщина закаленного слоя (до структуры серд-
цевины) под основанием впадины между зубьями 0,5m—1,0m; б) в структуре за-
каленного слоя отсутствует феррит. Если хотя бы одно условие не выполняется,
следует приведенные в таблице значения а/7цтв уменьшать на 25%.
21. Исходное предельное напряжение вр цт£» не вызывающее излома зубьев от малоц1<клопой усталости после различной
термообработки (ГОСТ 21354—75)
Легированные стали Способ и условия обработки зубьев Твердость зубьев Толщина диффузион- ного или закаленного слоя ]irn д МПа, при число циклов перемены напряжений
на поверх- ности в сердцевине у основания 10» !03 10* 10»
Содержащие более 1% N1 Цементацня1 Закалка с применением средств против обезуглерожи- вания HRC 5?—62 HRC 30—45 (0,28m — 0,007 т2) ±0,2 мм 2G50*2 2150*а 1650 1100
Прочие легированные стали 2100*» 1750*2 1350 1000
Содержащие более 1% Ni Цементация. Закалка в условиях, допуска- ющих обезуглерожива- ние HRC 56 — 62 2G50*4 ЛОО*2 1450 1000
Прочие легированные стали 2100 1700 1250 9 00
Содержащие Мл (напри- мер, 25ХГМ) Нитроцементация. За- калка с нитроцемента- ционного нагрева с применением средств против обезуглерожи- вания» деазотации HRC 57-62 (содержание N 0,15 — 0,3%) 0.13m —0,2m, но не более 1,2 мм 2G50 2200 1700 1350
Прочие легированные стали HRC 57—62 (содержание N 0.15—0,5%) 1950 1550 1100
Содержащие А1 Азотирование HV 700—950 HRC 24 — 31 0,07 т—0,1 т 1700 1300 1000 750
HRC 32-40 1800 1400 ' 1100 850
Не содержащие А1 HV 500—700 HRC 24-31 0,1m— 0,13 т 1950 1450 1100 800
HRC 32—40 2100 1600 1200 900
w- 1 1
.55ПП Закаленный слой по- вторяет очертания впа- дины между зубьями *в HRC 58—62 HRC 28-35 0,2 m— 0,4 т - — - -
Содержащие более 1% Ni HRC 48—60 HRC 25—35 2500 1750 1250 900
Прочие легированные стали 2200 1600 1100 750
Содержащие более 1%# Ni Закаленный слой рас- пространяется на все сечение зуба и часть тела зубчатого колеса под основанием зуба и впадины *3 HRC 48.=** 55 - 2800 1950 1250 850
Прочие легированные стали 2500 1650 1100 700
Легированные и углеро- дистые стали Закаленный слой обры- вается на переходной поверхности или вбли- зи нее *’ Незакаленкой части зуба НВ 200—300 2000 1400 900 600
Содержащие более 1 % N1 Закалка при объемном нагреве HRC 45^55 2800 1900 1200 800
Прочие легированные стали 2500 1650 1100 700
Примечание. 1 кгс/мм3 « 10 МПа.
Стали для деталей с повышенной твердостью Рациональный выбор сталей
• 1 Значения Ор цт д установлены на основании результатов испытаний зубьев нэ~ малоцнкловую ударную прочность.
Использование этих значений в расчете на малоцикловую изломную прочность при плавном приложении нагрузки гарантирует
дополнительную надежность против излома зубьев.
Если расчет ведется для случая плавного (безударного) приложения нагрузки, то tip jjm д для числа циклов перемены на-
пряжений 10s определяют по формуле = °F Цгп в‘ ^FL* Г|П,е °F Пт в 0ПРеДеляют- по ГОСТ 21354-^75 (табл. 12 — 15)* а
KFL ~ по ГОСТ 21354—75 (табл. 11# п. 1, 5).
* ’ Для зубчатых колес# закаливаемых о повторного нагрева» значения увеличивать на 15%.
* 3 Закалка при нагреве ТВЧ.
22. Предельное напряжение, не вызывающее остаточных деформаций или хрупкого излома зуба, цт м *1 ^ОГ.Т 21364 — 75)
Стали Способ и условия обработки зубьев Твердость зубьев Толщина диффузион- ного или закаленного слоя lim M' МПа (кгс/мм5)
на поверхности в сердцевине
Содержащие более 1% Ni Цементация. Закалка с цементационного на- грева HR С 56—62 HRC 30—45 (0,28m—0,007m3) *0,2 мм 2050 (265)
Прочие легированные стали 2100 (210)
Содержащие более 1 % N1 Цементация. Закалка с повторного нагрева 3100 (310)
Прочие легированные стали 2100 (210)
Легированные Нитроцементация 0,13m—0,2m, но не более 1,2 мм 2650 (265)
Содержащие алюминий Азотирование HV 700-950 HRC 24 — 40 0,07 m — 0,1 т 2000 (200)
Не содержащие алюмйниГ HV 500—700 0,1m —0,13m 1750 (175)
Содержащие более 1 % N1 Закаленный слой повто- ряет впадины между зубьями *2 а HRC 48—60 HRC 30-35 0,2 m—0,4 m 2500 (250)
Прочие легированные стали HRC 25—29 2200 (220)
2 Журавлев В.
Продолжение табл. 22
Сталя Способ н условия обработки зубьев Твердость зубьев Толщина диффузион- ного или закаленного слоя М> МПа (кгс/ммг)
на поверхности в сердце- вине
Содержащие более 1 % Ni Закаленный слой рас- пространяется на все сечение зуба и часть тела зубчатого колеса под основанием зуба и впадины •• /7ЛС 48—55 0,5m — 1,0m (под основанием зуба) 2800 (28 0)
Прочие легированные стали
2500 (250)
Легированные и углероди- стые Закаленный слой обры- вается у переходной поверхности •* Твердость незакалениой части зуба НВ 200—300 - ЬНнв = 1200— —1800 (120—180)
Содержащие более 1% Ni 1 Закалка при объемном нагреве HRC 45-50 — - 2800(280)
Прочие легированные стали 2450 (245)
Легированные и углероди- стые •' Для расчета иа пре Закалка при нагре Нормализация, улуч- шение чиость при изгибе макся* эе ТВЧ. НВ 180—350 альноЙ нагрузкой - 4,8/7 flB — 860— — 1680 (86 — 168)
Стали для деталей с повышенной твердостью Рациональный выбор сталей '
34
Стали для деталей с повышенной твердостью
к росту зерна аустенита, а следовательно, и кристаллов мартенсита и, как след-
ствие, к снижению контактной прочности, сопротивления хрупкому разрушению
и появлению трещин. Поэтому температура нагрева ТВЧ должна быть такой,
чтобы сохранить мелкое зерно аустенита (11—12 баллов). Практически это можно
осуществить прн программном регулировании нагрева [56, 57].
Прн выборе режима нагрева для закалки сталей g пониженной прокалива-
емсстыо следует учитывать, что низкая прокаливаемость сохраняется лишь при
нагреве в определенном интервале температур. При превышении некоторой
температуры нагрева — «порога роста прокаливаемое™» — прокаливаемость
резко возрастает. Интервал оптимальных температур закалки зависит от следу-
ющих факторов: технологии плавки (дуговая, мартеновская), содержания угле-
рода, количества присадки титана и др.
Пример. Рассмотрим технологию термообработки зубчатого венца ведомой ше-
стерни автомобиля ГАЗ [30].
Вращающееся зубчатое колесо нагревается плоским индуктором с ыагннюпрово-
дамн. набранными из листовой трансформаторной стали. Нагрев длится 76 с. Мощность,
снимаемая с генераторов. 140 кВт. Частота тока 2500 Гц. Однако эта частота не является
оптимальной, во время нагрева наблюдается значительный перепад температур между
вершинами зубьев и впадиной. Дли доведения температуры впадин до необходимой за-
калочной температуры приходится перегревать зубья ведомой шестерни на 50—70°, что
увеличивает прокаливаемость зуба.
Оптимальной частотой для стали 58 (55ПП) является частота 100 Гц [30], однако
необходимые генераторы с такой частотой отсутствуют.
Для стзлей с пониженной прокаливаемостыо прогрев делают сквозным. В этом
случае термически обрабатывается вся деталь: тонкие поверхностные слои за-
каливаются до максимальной твердости, а сердцевина получает улучшение
(высокую вязкость при средней твердости). В результате повышаются статическая,
усталостная и контактная прочность изделий.
Режим охлаждения. Охлаждение после нагрева должно быть очень интенсив-
ным, так как критическая скорость вакалки стали 58 (55П) равна 1000—
2000 7с, что в 5—7 раз выше, чем для стали 45 [57].
В процессе закалки имеет место коробление привалочной плоскости зубча-
тых колес. Стабилизировать величину коробления привалочной плоскости в уз-
ких пределах и добиться равномерности ее по всей окружности можно следу-
ющими путями:
строгим дозированием и равным по количеству прохождением охлаждающей
воды в каждой впадине зуба. Количество воды, проходящей в единицу времени,
должно быть в несколько раз больше, чем при закалке обычных сталей, а давле-
ние в устройстве для охлаждения не менее 1,5—1,8 ат;
увеличением подачи охлаждающей воды к периферии ведомой шестерки по
мере увеличения модуля зуба;
дозированным стабильным охлаждением привалочной плоскости (подача
воды 220м3/ч) и применением охлаждающего устройства специальной конструк-
ции. Самоотпуск должен всегда применяться при поверхноствой закалке.
В последние годы термообработке с нагревом ТВЧ подвергают стали с 0,4—
1,0% углерода. Проводятся работы по применению электротермообработки для
деталей из стали с 0,15% С.
Более высокие конструктивная прочность, долговечность и технологичность
деталей достигаются применением сталей типа ПП и РП, модифицированных
алюминием и титаном, затормаживающими рост зерна.
После глубинного индукционного нагрева и интенсивного охлаждения
образуется твердый (не менее HRC 60) и прочный слой заданной глубины и упроч-
ненная сердцевина (HRC 30—40).
Таким образом, можно широко рекомендовать следующие стали, упрочня-
емые поверхностной закалкой с нагревом ТВЧ:
сталь 58 (55ПП) по ГОСТ 1050—74**, предназначенную для изготовления
деталей с тонким сечением рабочего элемента с глубиной закаленного слоя 1,5
2,5 мм (тяжелонагружениые зубчатые колеса, крестовины, трубчатые втулки
и др.);
Технические требования
35
сталь 47ГТ, предназначенную для изготовления валов диаметром 40—60 мм,
в том числе автомобильных осей с глубиной закаленного слоя 5—7 мм;
сталь ШХ4РП, предназначенную для изготовления колец, роликов и шари-
ков тяжелонагружеииых подшипников качения с толщиной колец 12—20 мм,
на которых достигается закаленный слой глубиной 2,5—3,5 мм при объемно-
поверхностной закалке;
стали 40 и 45. Из стали 45 селект изготовляют коленчатые и распредели-
тельные валы тракторов с закалкой ТВЧ опорных шеек до HRC 54—62. Из
стали 40 изготовляют полуоси грузовых автомобилей (ГАЗ), кулачки и зубчатые
колеса, от которых не требуется высокая контактная прочность.
Применение сталей типа ПП и РП позволяет экономить металл^ благодаря
повышению долговечности и .надежности деталей машин и их несущей способно-
сти, экономить легирующие элементы, -снизить стоимость термической обработки,
повысить производительность труда в связи с заменой длительных процессов
химико-термической обработки скоростным процессом -электротермообработки,
а также улучшить условия труда рабочих.
2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ НА УГЛЕРОДИСТУЮ
И ЛЕГИРОВАННУЮ КОНСТРУКЦИОННУЮ СТАЛЬ
В ГОСТ 4543—71* на легированную сталь учтены требования рекомендаций
СЭВ по стандартизации PC 100—63 и PC 972—57.
Углеродистая и легированная конструкционные стали, выпускаемые по
ГОСТ 1050—74** и 4543—71**, по видам обработки делятся на горячекатаную
и кованую, калиброванную, круглую со специальной отделкой поверхности —
серебрянку.
В зависимости от назначения горячекатаная сталь делится иа следующие
подгруппы: для горячей обработки давлением, для холодной механической
обработки (обточкн, строжки, фрезерования и т. д.), для холодного волочения.
23. Категории стали, поставляемой по ГОСТ 1050—74 *•
Кате- гория Испытание механических свойств Вид обработки сталн
1 Без испытания на растяжение и ударную вязкость Горячекатаная, кованая, кали- брованная н серебринка
2 На растяжение и ударную вязкость па образцах, изго- товленных из нормализованных заготовок размером 25 мм (диаметр или сторона квадрата)
3 На растяжение на образцах, изготовленных из норма-* лнзоваяных заготовок указанного в заказе размера, но не более 100 мм То же, кроме серебрянки
4 На растяжение и ударную вязкость на образцах, изго- товленных из термически обработанных (закалка 4- от- пуск) заготовок указанного в заказе размера, но не более 100 мм
5 На растяжение на образцах, изготовленных из сталей в нагартованном или термически обработанном состоя- нии (отожженной или высокоотпущенной) Калиброванная
2*
36
Стали для деталей с повышенной твердостью
По состоянию материала углеродистая сталь изготовляется: без термической
обработки; термически обработанная — Т; иагартованная — Н (калиброванная
сталь и серебрянка).
По требованиям к испытанию механических свойств (испытания нормали-
зованных заготовок после закал кн и отпуска, в нагартованпом состоянии) угле-
родистая конструкционная сталь делится на категории: 1, 2, 3. 4 н 5-я. Сталь
углеродистая качественная конструкционная по ГОСТ 1050—74* поставляется
но категориям, указанным в табл. 23.
В зависимости от химического состава и свойств легированная конструк-
ционная сталь делится на следующие категории: качественная, высококачествен-
ная — А, особовысококачественная — III.
К особовысококачествеииой стали относят сталь электрошлакового пере-
плава. В этой стали количество серы уменьшается с 0,035 до 0,015%, а фосфора —
с 0,035 до 0,025%.
В соответствии с заказом горячекатаную и кованую легированную сталь
поставляют как в термически обработанном состоянии, так и без термической
обработки, а сталь калиброванную и серебрянку — в нагартоваином или терми-
чески обработанном состоянии.
Назначение углеродистой или легированной стали н их категории должны
быть указаны в заказе.
3. СТАЛИ ВЫСОКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ И СВАРИВАЕМОСТИ
05кп, 08кп, 08пс, 08, Юкп, 10пс, 10, 15кп, 15пс, 15, 20кп, 20пс, 20, 25,
15Г, 20Г, 25Г, 10Г2
Физические характеристики сталей (коэффициент линейного расширения,
теплопроводность и модуль нормальной упругости) даны в табл. 27 и 28.
В табл. 29 и 30 показаны механические свойства углеродистых н легиро-
ванных сталей, а в табл. 31 — рекомендуемые режимы термообработки по
ГОСТ 1050—74**
Низкоуглеродистые стали с содержанием углерода менее 0,2% целесообразно
подвергать термообработке. В результате термообработки заготовок диаметром
20—55 мм о, возрастает более чем в 1,5 раза, а а„— в 2 раза при весьма неболь-
шом уменьшении б и увеличенном значении ф (табл. 35). Для небольших сечений
(5—10 мм) прочность закаленной стали 15 достигает прочности легированной
стали ЗОХГСА. а ударная вязкость даже превосходит по величине ударную вяз-
кость стали ЗОХГСА. И что очень важно, критическая температура хрупкости
после термообработки значительно понижается (табл. 35).
При термообработке низкоуглеродистых сталей необходимо назначать боль-
шие скорости охлаждения при закалке (2400—2600 °С/с). В зарубежной практике
закалке подвергают даже визкоуглероднстые стали марок 05 и 08. После термо-
обработки листов толщиной 8 мм из стали 15 предел текучести воэрастзет более
чем в 1,5 раза (табл. 36).
Сталь 20 находит широкое применение в котлотурбостроении для труб пере-
гревателей и других деталей, работающих при повышенных температурах. При
повышенных температурах применяются и другие низкоуглеродистые стали.
Данные о механических свойствах приведены в табл. 38.
Многие низкоуглеродистые стали назначаются для изготовления аппаратуры,
работающей при повышенных температурах, поэтому для этих сталей приводятся
данные о пределах длительной прочности и ползучести (табл. 40 и 41).
При конструировании новых изделий и выборе сталей для деталей машин
большое значение имеет прокаливаемость стали. В одном случае нужна высокая
прокалнваемость (торсионные валы, шатуны, штоки), в другом — низкая (зубья
Стали высокой пластичности и свариваемости
37
24. Назначение н обща» характеристик!
Сталь Назначение
05кп, Обкп, 08пс, 08, Юкп, Юпс, 10 Без термической обработки — шайбы, бачки, капоты тракторов, за- клепки, кожуха, ленты тормозов, крышки, пальцы, трубки, муфты, шпильки и другие детали высокой пластичности. В химическом ма- шиностроении — патрубки, днища, испарители, конденсаторы, змее- вики, трубные решетки, .трубные пучки теплообыенных аппаратов и другие детали, работающие под давлением при —40 -ь +425° С (де- тали из кипящей стали — не ниже —20 °C). После цементации и цианирования — ушки, втулки, коромысла, оси звеньев цепи и другие детали, от которых требуется высокая твер- дость поверхности и допускается низкая прочность сердцевины
15кп, 15пс, 15, 20кп, 20пс. 20, 25 Без термической обработки или после нормализации — патрубки, штуцера, вилки, болты, фланцы, трубные пучки теплообменных аппа- ратов, змеевики, трубы перегревателей (сталь 20), корпуса аппара- тов и другие детали котлотурбостроення и химического машинострое- нии, работающие под давлением прн температурах —40 -=- 4-425 °C. а детали из кипящей стали при -20 4- 4-425 °С. После цементации и цианирования — детали, от которых требуется . высокая твердость поверхности и допускается невысокая прочность сердцевины: кул'ачковые валики, оси, крепежные детали, шпиндели, пальцы, звездочки, шпильки, вилки тяг н валики переключения ггередач, толкатели клапанов, валики маслянЫх насосов, пальцы рессор, малонагружениые шестерни и другие детали автотракторного и сельскохозяйственного машиностроения
15Г, 20Г. 25Г Без термической обработки — сварные подмоторные рамы, башмаки, косынки, штуцера, втулки, шайбы. После улучшения — заклепки ответственного назначения. Стали хорошо расклепываются. После цементации или цианирования — поршневые пальцы, фрик- ционные диски, пальцы рессор, кулачковые валики, болты, гайки, винты, ключи, шестерни, червяки и другие детали с высокой твер- достью и износостойкостью поверхности
10Г2 Патрубки, трубные пучки и решетки, штуцера, змеевики, фланцы н другие детали, работающие пр к температурах до —70 °C под давле- нием в нефтеперерабатывающем машиностроении. Сварные подмо- торные рамы и косынки
25. Температура критических точек сталей
Критн- ческая точка Температура, °C для сталей
08 10 15 20 25 15Г 20Г 25 Г
Act 735 732 735 735 735 723 723 723
Ас, 874 370 860 850 835 840 330 820
38
Стали для деталей с повышенной твердостью
г«. ХимнчсскшТ Cocrai. % (ГОСТ lose — 74 •• и ГОСТ 4543“<1 »>
Сталь С Si Мн Сг. не более
С5кп ОЬкп Cfcnc Ob Юки Юпс 10 15кп 15пс 15 2Скп 20пс 20 15Г •• 20Г ” 25 Г •’ 10Г2•= •« Нс •« По ГОСТ 1050 Нс Солсе 0.06 6,05—0.11 0,05—0.12 Не более 0,03 Не более 0,40 0,25—0.50 0,10
0.05—0,17 0,17 — 0,37 Нс более 0,07 0,05—0.17 0.17—0,37 Не более 0,07 0,05—0,17 0.17—0,37 Не более 0.07 0,05 — 0.17 0.17 — 0,37 0,035% Р. 0,25% Си, ГОСТ 4543—71 0,35—0,65
0.07-0.1-1 о о 1 1 Л 1Л С-1 m оГ о I O.i5
0.12—0,19 е а ек> м «1 СП 1 1 е с «1 о 0,25
0.17—0.24 0,25—0,50 0,35—0.65
0.22—0.50 0.12—0.19 0,17 — 0,24 0,22—0.30 0.07 — 0.15 Солее 0,040% S, .тапляются ио 0.50—0. SO
0,70—1,00 1,20—1.60 0,25% N1. остальные стал» 0.30 — по
27. Коэффициент линейного расширения сталей [25 ]
Сталь и. 10е, мм/(мм.°С). при температуре, °C
20—200 20—300 20—400 20—600
08 10 12,6 12,6 13,0 13,0 14,6 14,6
15 12,5 13.0 13,6 14,2 (20—500°)
20 12.1 12,7 га, 4 13.9
25 12,66 13,08 (0—300°) 13,47 (0—400°) 13,92
20Г 12,3 (20-100°) 13,2 - 14,9 (20—600°)
Стали высокой пластичности и свариваемости
39
28. Теплопроводность и модуль нормальной упругости сталей [25.J
Марка стали К, Вт/(м—°с), при температуре, °C Е. I0-*, МПа, при температуре, °C
100 200 300 400 20 200 300 400
08 80,8 69,0 51.4 20.7 13,6 15,6 14,4
10 57,0 52,7 44,8 37,7 — — —— —
15 57,0 52.7 — — 20,2 18,7 (100°) 17,0 1&7 (450°)
20 50,6 48,4 46,5 42,4 20,2 17,9 17.0 16,1
25 51,1 49,0 46.5 42,5 20,2 19.5 18.9 16,7
20Г 77,9 66,5 47,6 — 20.8 — — —
Примечание. 1 ккал/(м-ч* °С)=1,163 Вт/(м«°С); 1 кгс/мы2 as 1.0 МПа.
29. Л1ехапические свойства*1 сталей (ГОСТ 1050 — 74 **)
Сталь Нормализованная НВ горяче- катаной стали, ке более Нагартованная
О, °" * °В’ МПа Ф НВ. не более
МПа % %
не менее не менее
08 10 15 20 25 ♦« 200 210 230 250 280 330 340 380 420 460 33 31 27 25 23 60 55 55 55 50 131 143 149 163 170 420 450 500 550 8 8 7 7 50 45 40 40 179 187 197 207 217
♦S Заготовки диаметром до
Дж/см2.
= 90
♦S Заготовки диаметром до 80 мм.
♦2 Ударная вязкость нормализованной стали 25
30, Механические свойства *- легированных сталей после термообработки
(ГОСТ 4648—71 *)
Сталь Режим термообработки а, °с) °т °в В. Ф НВ после отжига, не более
МПа %
не меисе
15Г 20Г 25Г *2 10Г2 Н, 880, возд. Н, 880. возд. 3, 880, в или возд. + О в, 560, возд. Н, 920, возд. 250 280 300 250 420 460 500 43D 26 24 22 22 55 50 50 50 163 179 197 197
Примечание. Здесь и далее для расшифровки таблиц см. «Принятые сокращения* в начале книги. ** Заготовки для термообработки 0 25 мм. ♦* Удариая вязкость а,, = 90 Дж/см’.
40
Стали для деталей с повышенной твердостью
31. Рекомендуемые режимы термической обработки (ГОСТ 1050—74 •*)
(стали 3 и 4-й категорий)
Стал’ Температура нагрева, °C Время выдержки при отпуске, ч
Нормализация Закалка Отпуск
10 920 900 200 2
15 900 880
20 600
25 890 870
Примечания: 1. Время выдержки при нормализации «30 мин.
2. Среда охлаждения при закалке — вода.
32. Твердость сталей после химнко-тсрмическсй обработки [25]
Сталь Химико-термическая обработка а, °C) HR С по- верхности НВ серд- цевины
0S Цнр, 820—860+3. 820—860, в+Он, 160— 180, возд. 56—62 Не менее 137
10 То же
15 Ц, 900—920, возд. + З, 760—780, в+Он, 160—200, возд. 146—136
20 Ц, 920—950, возд.+З. 800—820, в+Ои. 180—200, возд. 54—62 Не более 156
25 Ц, 920—950, возд. + З. 820—840, в+Ои, 180—200, возд. Не менее 170
20Г Цнр, 840—860+3, 820—840, н+О11. 180— 200. возд.
33. Механические свойства сталей в зависимости от размеров поковок (ГОСТ 8479—70 *)
Сталь Термообработка Диаметр (толщи- на), мм От 1 °в о» 1 ф °ц. Дж/см1 НВ
МПа %
ие м енсе
15 Н. 900—920, возд. + До 100 200 4 00 26 55 111 — 156
+ Ов, 600—680, 100—300 180 38 0 50 101 — 143
20 возд. То же До 100 220 440 53 55 167
100—300 22 48 50
300—500 180 360 20 45 55 101- 143
500—800 20 40
25 Н. 880—900, возд.+ + Ов, 600—650, До 100 100—S00 250 220 480 440 22 20 48 50 143— 123— 179 167
возд. 300—500 200 400 20 45 111 — 156
ЮГ? Н( 910—9S0, возд. До 100 . 100—300 300—500 220 440 24 20 18 53 48 40 55 50 45 123— 167
Примечание. 1 кгс/мм2 «. 10 МПа; 1 кгс-м/см’= 10 Дж/см*.
Стали высокой пластичности и свариваемости
41
34. Механические свойства сердцевины цементованных сталей после закалки
н отпуска [13]
Сталь Режим термообработки * (Г, °C) Сечение образца, мм, не более Механические свойства
От ОВ
МПа %
10 15 20 15Г 3, 800, в+Он, 180—200 3, 820, в+Он, 180—200 3, 820, в+Ои, 180—200 3, 800, м+Он, 180—200 20 50 50 >250 250—300 300—350 300 >400 450—550 500—600 500 >25 20 >18 17 >55 50 >45 45
Примечание. 1 кгс/мм2 «= 10 МПа. * Температура цементации для сталей 10, 15, 20 — 920—950 °C, для стали 15Г — 900—920 °C.
3S. Механические свойства закаленной стали 1Б в зависимости от вида обработки
и диаметра заготовки [48]
Вид обработки Диаметр заготов- ки, мм °т «в SB °н- Дж с№ НВ Крити- ческая темпе- ратура хруп- кости, еС
МПа %
не менее
Без отпуске б 20 38 55 1400 510 470 420 1450 700 600 550 8 21 26 27 85 64 75 73 160 220 220 300 225 180 175 0 0
Отпуск 400 °C 6 20 36 55 1000 550 470 430 1030 720 620 570 12 23 26 29 66 73 74 75 220 240 260 225 205 175 175 — 60 —20
Горячекатаная 6 20 38 55 200 200 310 310 400 420 520 480 33 66 68 83 61 170 130 130 143 +60 +80
32
Пр имечаиия: 1. Механические свойства определены: после закалки
с 900 С в подсоленной воде; для d = 36 мм на расстоянии V, радиуса, для d —
= 55 мм — на расстоянии */> радиуса от поверхности.
2. 1 кгс/мм1 «= 10 МПа; 1 кгс« м/см2 = 10 Дж/см1.
42
Стала для деталей с повышенной твердостью
36. Механические свойства листовой стали 15 после различной термообработки £481
Термообработка Толщина образ- цов, мм °т °в б НВ
МПа %
После прокатки без термообработки 6 В 393 335 512 480 21,1 2В,8 55,3 150
Нормализация прн 900 °C 6 410 520 20,0 58 170
Закалка с 1100 РС 6 8 517 545 600 650 8 22,7 255 286
37. Ударная вязкость сталей при отрицательных температурах
(после нормализации) [2В ] * •*
Темпера- тура, “С о,, (Дж/сма) для сталей
05 10 15 20 25 20Г • 10Г2••
240 270 123 160 200 173 286
— 20 93 220 88 111 99 142 —
— 40 210 67 88 44 125 156
—60 — 180 49 39 38 115 120 (—70°)
♦ После 3. В90 °C 4- Ов, 650 «С.
*• После От» {, 900 °C по [26].
38. Механические свойства сталей при повышенных температурах [32 1
Сталь Темпера- тура, °C °т °в б» * g Сталь Темпера- тура. °C °т °в g
МПа % о МПа % = * а
08 10 •« 15 •• 20 200 300 500 20 200 300 500 20 200 300 500 180 200 100 80 265 225 1BD 160 250 235 235 175 320 400 ЗВО 200 430 495 525 260 460 530 550 310 20 16 24 33 31,5 20,0 23,0 18,5 32,0 19,5 18,5 28,5 65 67 77 89,0 55,0 55,0 62.5 69,0 53,0 51,0 86,0 70 140 130 90 225 180 145 80 180 200 140 ВО 20 •» 25 •» 20 200 300 500 20 300 400 500 288 234 170 139 320 200 170 150 441 413 424 250 500 550 470 340 34,3 27,8 29,4 40,3 28 22 25 28 66,0 86,8 64,1 88,2 58 57 65 70 218 190 192 90 80 90 70 50
Примечание. 1 кгс/мм2 10 МПа; 1 кгс«м/см2 = 10 Дж/сма.
•« Горнчекатаиое состояние.
•* Нормализация прн 900—920 °C.
♦’В состоянии поставки.
Стали высокой пластичности и свариваемости
43
89. Предел выносливости сталей [25 J
Сталь Термообработка (Г, *С) С-1 Т-1
М Па
10 Н. 900—920 160—220 52
15 То же 217 —-
20 Н, 900+Ов, 600 210 130
25 3, 870, м+Ос. 480 230 —
20Г Н, 910(ов = 500 МПа) 235 -
10Г2 ♦ Н, 880 (ов = 540 МПа) 225 -
* Для листовой стали.
40. Предел длительной прочности стали 20 * [29 ]
Температура, °1000 °10 ООО °10О ООО
МПа
450 160 120 80
475 130 85 60
500 80 80 40
* Нормализация (0,19% С).
Рис. 1. Полосы прокаливаемости:
а — стали 20 (нагрев 900 °C, зерно 6—8-го балла); б ««
стали 25 (нагрев 900 °C, зерно 7—8-го балла)
шестерен, кольца шарикоподшипников и др.). Поэтому приводятся полосы про-
каливаемое™ (рис. 1), по которым определяется критический диаметр и наглядно
видна закономерность изменения пронял идаемпгти,
44
Стали для деталей с повышенной твердостью
41- Придел ползучести сталей [26 1
Сталь Тер мообработка Характери- стика ползучести °пл» МПа* при температуре. °C
400 450 500 550
16 - °1/10 000 °1/100 000 120 80 75 50 43 28 23 14
15 Нормализация (НВ 100) °1/10 ООО °1/100 000 130 90 80 55 45 30 24 15
20 Нормализация с 920 °C (ов 410 МПа) °1/100 соо 98 (425°) 53 3U -
25 Отжиг или нормализация (НВ 125) °1/10 000 ° 1/100 000 140 100 83 56 46 30 25 15
151 Отжиг °|/10 соо 130 35 -
10Г2 Закалка с 980 °C и воду и отпуск при 425 °C °1/10 000 140 (425°) 70 (475°) - 26
42. Технологические свойства сталей [13, 25 1
Сталь Температура ковки, 6С Прокали- саемость в воде, диаметр, мм Обрабатываемость резаинем
нача- ла конца НВ Материал резца
05кп 1280 850
08 1250 800 — 131 131 2.1 1,65 Твердый сплав Быстрорежущая сталь
10 1300 700 5—10 100 100 1,6 2.1 То же Твердый сплав
15 1300 700 6 — 12 143 1,8 То же
20 12В0 750 7-15 126 126 1,7 1,8 Быстрорежущая сталь
25 1280 750 12—20 — 1.6 1.7 То же Твердый сплав
20Г 1260 750 — 143 1,0 0,95 То же Быстрорежущая сталь
I 10Г2 1250 800 —
п : 1. Все стали свариваются без ограничений (кроме
хи мико-термически обработанных деталей) РДС. АДС под флюсом н газовой за-
щитой, (ТС. Для стали 10Г2, кроме того применяется ешь.
2. Стали < )локеиочувствительны и Ее склонны к отпускное хрупкое™.
3. Коррозионная стойкость всех сталей низкая.
Стали, применяющиеся е условиях износа при трении
45
4. СТАЛИ, ПРИМЕНЯЮЩИЕСЯ В УСЛОВИЯХ ИЗНОСА
ПРИ ТРЕНИИ (ПОРШНЕВЫЕ ПАЛЬЦЫ,
ШЛИЦЕВЫЕ ВАЛЫ, ЗУБЧАТЫЕ КОЛЕСА)
4.1. Стали 15Х, 15ХА, 20Х, 18ХГ, 15ХФ, 20ХФ
43. Назначение н общая характеристика
Сталь Назначение
15Х 16ХА 20Х Для цементуемых деталей, работающих на трение и требующих по- вышенной по сравнению с углеродистой сталью прочности сердце- вины (поршневые пальцы н кольца, распределительные и червячные валы, толкатели клапанов, копиры, ролики толкателей автотрак- торных двигателей, детали моторов сечением до 30 мм, подвергаемые цементации и цианированию). Сталь 20Х может применяться так же, как улучшаемая сталь
15ХФ 20ХФ Для некрупных деталей (в связи с небольшой прокаливаемостью), подвергаемых цементации и закалке с низким отпуском (зубчатые колеса, поршневые пальцы, распределительные валики, плунжеры, копиры). Стали мало склонны к росту зерна при нагреве. Сталь 20ХФ может применяться в качестве улучшаемой (ГОСТ 10702—78)
1ВХГ Для цементуемых деталей небольших сечений, работающих на тре- ние. Может применяться в качестве улучшаемой
44. Химический состав*, % (ГОСТ 4543—71*)
Сталь С Si Мп Сг V
15Х 0,12—0,18 0,17—0.37 0,4—0,7 0,7—1,0
15ХА 0.12—0,17 0,17—0,37 0,4—0.7 0,7—1,0 >—
20Х 0,17—0,23 0,17—0,37 0,5—0,8 0.7—1,0
18ХГ 0,15—0,21 0,17—0,37 0.9—1,2 0,9 —1.2 —
15ХФ 0,12—0.18 0,17—0,37 0,4 —0,7 0,8—1,1 0,06—0,12
20ХФ 0,17—0,23 0,20 0,5—0,8 0,6—1,1 0.10—0,20
.1 <0.035% Р; <0,30% Си; <0.30% N1. Г vJC J 10702—78,
46
Стали для деталей с повышенной твердостью
45. Коэффициент линейного расширения в теплопроводность сталей [25]
Темпера- тура. ®С а-10е, мы/(мм.°С), для сталей Температура, °C X, ,Вт/(М.°С), дли стали 20Х
15Х. 20Х 20 ХФ
20—100 11,3 12,0 20
20—200 11,6 12,5 100 49
20 — 300 12,5 200 4В
20—400 13,2 13.0 300 48
20—500 13.7 13,7 400 40
48. Механические свойства * сталей после термообработки (ГОСТ 4543—71*)
Сталь Режим термообработки (G °C) °т °в 6. * Дж/см1 НВ после отжига, не более
МПа %
не менее
15Х 15ХА 31. 880. в или м 4-311 770—820, в или м4-Ои, 180 возд. пли м 500 700 12 45 70 179
20 X То же G50 800 11 10 60 179
18ХГ 3, 880, м+Ои. 200, возд. или м 750 900 10 40 - 187
15ХФ 31, 880, в или м4-311, 760—810, в или м+Оп, 180, возд. или ы 550 750 13 50 ь0 187
• Продольные образцы из заготовок сечением 15 мм.
47. Температура критических точек сталей, °C
Критиче- ская точка 15Х 20Х 15ХФ 20 ХФ 18ХГ
Ас, Ас, 735 870 765 830 741 843 768 840 765 840
48. Твердость сталей после химико-термической обработки [32 1
Сталь Химико-термическая обработка (/. °C) HRC поверхности НВ сердцевины, не более
15Х Ц, 900—920, возд.4-3, 760—780, м4-Он, 170—190, возд. или м 56—62 250
20Х Ц, 920—950. возд.4-3» ТВЧ4-Он, 180— 200, возд. 54—62 250
20ХФ • Ц, 920—950. возд.4-3, 840—860. м4-Ои, 180—200, возд. 58—62 241
• Механические свойства после приведенной химико-термической обработки; <jt = воо МПа, ов = 900 МПа; б = 17%, ф = 52%; аи — ВО Дж/см (образцы диаметром 25 мм).
Стали, применяющиеся в условиях износа при трении
47
Полосы прокаливаемое™ сталей 15Х и 20Х даны на рис.2. Для этих.сталей
определяется.критический диаметр для 50 и 90% мартенсита (табл. 50).
Значение предела выносливости (o_j) хромовой цементуемой стали 20Х за-
висит от вида термической-обработки. Например, после сквозной закалки цемен-
тованных образцов по режиму: цементация при 920—950 °C, закалка с 800—
Рис» 2. Полоса прокаливаемости (ГОСТ 4543—71*):
а стали 15Х:- б стали 20Х
820 °C в масле, отпуск 180—200 °С‘ предел выносливости 04= 560 МПа, а при
закалке только цементованного слоя в нагревом ТВЧ (при той же температуре
цементации) o_f = 420 МПа [46];
49. Свойства стали 20Х в зависимости от сечения заготовки [25]
Режим термообработки °в 6 °н ДЖ см* HRC по- верх- ности НВ сердце- вины
ние, мм МПа %
• не менее
Ц, 920—950, возд; 4-3; 780—820, м4-Ои, 180—200, возд. 15' 30 60 800л 830 400 1000 850 650 8 10 13 40 40 40 40' 60 50 54—62 Не более 250
Н, 880—900, возд. 70 360 600 18 45 60 . - 174 «—217
Примечание. 1 кгс/мм3 «=> 10 МПа;- 1 кгс-м/см2 = 10 Дж/см3.
4*
Стали для деталей с повышенной твердостью
60. Технологические свойстви |J6, 25]
Сталь Прокаливас- мость в ма- еле, дна- метр, мм Температура ковки, ®С Склонность к отпускной хрупкости Ф локеночу ветви- тельиость
начала конца
15 X 8—17 1260 750 Не склонна Не чувстви- тельна
20 X 8 — 20 3—9 1260 750 То же То же
18ХГ 9 — 16 3-8 1150 800 Значительная То же
15ХФ • -12 1250 800 Малосклонпа Малочувстви- тельна
20ХФ • -15 1250 800 То же То же
Примечания: I. Стали I5X и 20Х свариваются РДС и КТС без
ограничений, кроме химико-термически обработанных деталей. Стали 15ХФ
и 20ХФ свариваются КТС без ограничений, РДС —• с подогревом и последующей
термообработкой.
2. При обработке твердым сплавом для стали 20Х Kv — 1,7; для стали
20ХФ Kv = 1,0. При обработке быстрорежущей сталью соответственно А'р = 1,3
при НВ 131 и Kv = 0,95 при НВ 149—197.
3. Коррозионная стойкость всех сталей низкая.
4. Прокаливасыость: в числителе для 50% мартенсита, в знаменателе —
для 90% мартенсита.
• Охлаждение поковок сечением более 60 мм медленное.
4.2. Стали 20ХН, I2XH2, 12ХНЗА, 20ХНЗА, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А,
14Х2НЗМА, 18Х2Н4МА, 20ХН2М, I5H2M, 20Н2М, I5XM, 20ХМ
повышенной прочности, вязкости и прокаливаемое™
61. Назначение н общая характеристика
Сталь Назначенце
20ХН 12ХН2 Шлицевые валы, зубчатые колеса, шпниделв, втулка, шпильки. што- ки детали крепежа (20ХН). 20ХН применяется после цементации и без цементации — после закалки и отпуска. В качестве заменителя рекомендуется сталь 20ХНР. Сталь 12ХН2 после закалки и низкого отпуска может применяться прн температуре —ВО °C при толщине детали не более 30 мм
Стали, применяющиеся в условиях износа при трении
49
Продолжение табл. 50
Сталь Назначение
1 12ХИЗА 20ХНЗА Ведущие зубчатые колеса электровозов н моторных вагонов, поршне- вые пальцы двигателей, распределительные валики и оси и другие цементуемые и цианируемые детали с высокой поверхностной твер- достью Для экономии никеля во вновь проектируемых деталях рекомен- дуется применять стали 20ХНР и 20ХГНР- При изготовлении веду- щих зубчатых колес электровозов сталь 12ХНЗА целесообразно заменять сталью 58 (55ПП) с нагревом ТВЧ и последующей закалкой и самоотпуском Сталь 12ХНЗА после закалки и низкого отпуска может применяться прн температуре —80 °C при толщине детали не более 40 мм
12Х2Н4А 20Х2Н4А Зубчатые колеса, вал-шестерни, шлицевые валы, силовые шпильки и другие особоответственные высоко нагруженные детали, к которым предъявляются требования высокой прочности и поверхностной твер- дости в сочетании с пластичной и вязкой сердцевиной, работающие под действием ударных нагрузок или прн отрицательных температу- рах. Сталь 20X2Н4А применяется также для изготовлении колец диаметром 200—250 мм и роликов диаметром 50—150 мм крупногаба- ритных подшипников В цементованных деталях эти стали заменяются сталями с понижен- ным содержанием никеля: 15ХГН2ТА(ГОСТ4543—71 *)и!5Х2ГН2ТА (ТУ 14-1-950—74), в улучшаемых — сталью 20ХГНТР Сталь 12Х2Н4А после закалки и низкого отпуска может применяться при температуре —70 °C при толщине детали не более 100 мм
18Х2Н4МА 14Х2НЗМА Коленчатые тяжслонагружеиные валы с поверхностно упрочненными шейками, ответственные крупногабаритные зубчатые колеса, шесте- ренчатые валы. В цементуемых деталях заменяются сталью 15Х2ГН2ТРА (ТУ 14-1-950—74) В улучшаемом состоянии — валы редукторов, шатуны, силовые бол- ты, лопатки компрессорных машин и другие детали уникального оборудования И в цементованном и в улучшаемом состоянии назначаются для от- ветственных деталей, к которым предъявляются требования высокой прочности, вязкости и износостойкости, а также для деталей, подвер- гающихся высоким вибрационным к динамическим нагрузкам. Сталь может применяться прн температуре —70 -- 4-450 °C В отдельных случаях рекомендуется заменять сталью с меньшим со- держанием инксля: 40ХН2МА или 30ХН2МА после закалки и высокого отпуска
20ХН2М Зубчатые колеса в автомашинах УАЗ, ЗИЛ, ГАЗ (ведомое зубчатое колесо главной передачи УАЗ 469, ведущее зубчатое колесо главной передачи УАЗ 452, ведомые конические зубчатые колеса заднего моста грузовых автомобилей ГАЗ) и другие нагруженные детали вы- сокой прочности вязкости и прокаливаемостн Для экономии никеля рекомендуется заменять сталью 20ХГР или 20ХНР, а для конического зубчатого колеса заднего моста автомо- биля ГАЗ — сталью 58 (55ПП) с нагревом ТВЧ и последующей за- калкой и самоотпуском
15Н2М 20Н2М Зубчатые венцы, зубчатые колеса, пальцы и другие ответственные детали, работающие в условиях ударных и знакопеременных нагрузок
15ХМ После закалки и низкого отпуска может применяться при температуре "-60 С прн толщине детали не более 20 мм
Стали для деталей с повышенной твердостью
52. Температура критических точек, ’’С, для сталей
Крити- ческие точки 12ХН2 12ХНЗЛ 12Х2Н4Л 20ХНЗА ' 20ХН 20Х2Н4А I8X2H4MA 20ХН2М
ЛС1 715 710 7U0 735 710 700 700
Ас, 773 780 760 835 800 810 810
53. Химическим состав **, % (ГОСТ 4543—71 *)
C-.c’ii с Мн Сг Ni Мо
20 ХН L2XH2 12ХНЗА •« 2ОХНЗА ** 12Х2Н4А *• 20Х2Н4А •’ 15ХМ 20ХМ 20ХН2М 15Н2М 20Н2М 14Х2НЗМА •» 18Х2Н4МА •* •« 0,17—( ♦’ Нс 6oj 0.17—0,23 0.09 — 0,16 0,09—0,16 0.17—0,24 0,09—0,15 0,16—0,22 0,11—0,18 0,15—0,25 0,15—0,22 0,10—0,18 0,17—0,25 0,12—0,17 0,14—0,20 ),37% S1; не Со се 0.025% S; U.4—0.7 0,45—0,75 1,00—1,40 1,50—1,90 2,75—3,15 *
0,3—0,6 0,60—0,90
1,25—1.65 3,25 — 3,65
U.4 —0,7 G.6C—1,10 1,60—2,00 1,50—1,90 0,40—0,55 0.15—0,25
0.40—0,60 1,50—1,75 1,35—1,64 >; 0,035% Р. 0,20—0.30 0,30—0,40
0.3—0.6 0,25—0,55 лее 0,035% ,025% Р. 2,75—3.15 4,0—4,4
54. Коэффициент линейного расширения сталей [25]
•х 10й, мм/<мм.°С), сталей
°C 12ХН2 12ХНЗА 20ХНЗА 18Х2Н4ВА
•20—100 12,6 11.8 11,0 14,5
20—200 13,8 13,0 >— 14,5
20—300 14,8 14,0 13,0 —
20—400 14,В 14,7 14,3
20—600 14,3 15.6 14,5 14.2
Хромоникелевые стали обладают большой прокаливаемостью, поэтому имеют
высокие прочностные свойства (табл. 55). После цементации стали приобретают
большую твердость поверхности и вязкую сердцевину (табл. 55).
Стали, применяющиеся в условиях износа при трении
51
Б6. Влияние цементации на механические свойства сталей разного сечения Г251
Сталь Сечение (толщи- на), мм Режим термообработки (f. ’С) °т °в Л> ян Дж СМ1 HRC поверх- ности НВ сердце- вины
МПа %
не менее не более
20ХН 12ХН2 50 100 Ц, 920—950+3, 800-820. в + Он, 180—200 Ц, 920—950+3, 790-810, м+Он. 180 — 200 650 600 850 800 14 12 60 45 80 70 62 250 249
12ХНЗА 60 Ц, 920—950+3, 800—820, м+Он, 160—200, ВОЗД. 850 1000 12 55 120 63 >302
12ХНЗА 100 То же 700 850 10 50 80 62 >250
20ХНЗА 100 Ц, 920—950+Н*, 870—890, возд. + Ов ’. 630—650 + 3. 790—810, м+Он, 180—200, возд. 700 900 И 50 70 62 >240
12Х2Н4А J2X2H4A 12Х2Н4А 40 60 30 Отж, 880—900 Ц, 920 — 950+3, 780—800, м+Он, 180 — 200 Ц, 900—920+3, 780, м+Он, 180 300 950 1150 500 1200 1200 20 10 10 60 50 55 140 80 80 62 255 3 02 388
18Х2Н4МА 120 Ц, 920—950+Н пли 3 *, 900—950, возд. или м+Ов (двойной), 630—650, возд. + З, 780—820, м + Он, 150—200, возд. 1000 1200 10 45 100 >56 420
Примечания: I. Место вырезки образца, кроме сталей I2XH3A и 20ХНЗА — центр.
2. 1 кгс/мм2 « 10 МПа; I кгс-м/см’ = 10 Дж/см*.
* Для крупных деталей сложной конфигурации для понижения устойчивости остаточного аустенита в цементованном слое,
' получения равномерной твердости поверхности и уменьшения деформации.
Стали для деталей с повышенной твердостью Стали, применяющиеся в условиях износа при трении
54
Стали для деталей с повышенной твердостью
59. Технологические свойства l16; 25 j
Сталь Прокаливас- мость, диаметр, мы Темпера- тура ковки, °C Обрабатываемость резанием
в воде в масле на- чала конца НВ, ие более Kv Материал резца
20ХН 35—50 25—30 15—25 7—12 1250 » 660 - —
12ХН2 -40 -25 207 0.6 Твердый сплав
0,7 Быстрорежущая сталь
12ХНЗА 32—65 20—50 167 0,95 То же
1220 1,26 Твердый сплав
20ХНЗА 70—95 45—65 45—80 20—35 177 0.95 Б ыстр ор ежу ща я сталь
12Х2Н4А Не менее 95 600 - -
20Х2Н4А —- 163 1.4 Твердый сплав
•—* 1200 0,75 Быстрорежущая сталь
18Х2Н4МА 265 1.4 Твердый сплав
20ХН2М — — “=•
Примечания: 1. Стали I2XH2, 12ХНЗА, 20ХНЗА, J2X2H4A —
ограниченно свариваемые РДС, АДС под флюсом. Стали 20Х2Н4А, 1ВХ2Н4М «и*
трудиосварнваемые РДС, АДС под флюсом, ЭШС. Необходим подогрев и по-
следующая термообработка. Сталь 20ХН2М сваривается РДС с подогреве
последующей термообработкой.
2. Сталь 20Х2Н4А малосклонна к отпускной хрупкости; стали 1ВХ2Н4МА,
2DXH2M не склонны, остальные стали склонны к отпускной хрупкости.
3. Стали 20Х2Н4А, 18Х2Н4МА сильно флокеночувствительны; стали 12ХН2
н 20ХН2М флокеиоиечувствительны, остальные флокеночувствительны.
4. Прокаливаемость; числитель для 50% мартенсита, знаменатель для
90% [мартенсита.
Стам с добавками титана
55
5. СТАЛИ С ДОБАВКАМИ ТИТАНА ДЛЯ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ
ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС С ВЫСОКОЙ ПРОЧНОСТЬЮ
СЕРДЦЕВИНЫ ЗУБА
5.1. Сталя 18ХГТ, 25ХГТ, 25ХГМ, ЗОХГТ
60. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение
18ХГТ Зубчатые колеса коробок передач автомобилей и тракторов я ведомое зубчатое колесо бортовой передачи трактора. Оптимальными свой- ствами обладает прн глубине цементованного слоя 0,9 мы л концен- трации углерода 0,87% Сталь 18ХГТ в зубчатых колесах тракторов может быть эффективно заменена сталью 58 (55ПП) с нагревом ТВЧ н последующей закалкой с самоотпуском Сталь применяется и как азотируемая для ходовых валиков и винтов станков и других деталей, от которых требуется минимальная дефор- мация
25ХГМ 25ХГТ Зубчатое колесо включения заднего моста автомобиля УАЗ 451Д (сталь 25ХГМ) после нитроцементации с глубиной слоя 0,4—0,65 мм и твердостью поверхности HR С 58—83 и сердцевины HRC 35—45. Зубчатые колеса коробки передач грузовых автомобилей ЗИЛ. При- меняются взамен сталей 12Х2Н4А и 18ХГТ; при этом глубину слоя можно уменьшить до 0,8—0,9 мм прн цементации и до 0,5—0,7 мм прн нитроцементации вместо 1 — 1,4 мм при цементации инзкоуглеродн- стых сталей 12Х2Н4А и 18ХГТ Для деталей с максимальной твердость о (выше HRC 60 для зубча- тых колес с т = 3е«4 мм) применяется сталь 25ХГМ (зерпо 5—8-го балла) для деталей с меньшей степенью деформации применяется сталь 25ХГТ (зерно 7—8-го балла, твердость более HRC 58)
ЗОХГТ Зубчатые колеса коробки передач грузовых автомобилей, раздаточпых коробок главной передачи автомобилей и автобусов. Для цилиндри- ческих и конических зубчатых колес редуктора заднего моста грузо- вых автомобилей (вместо стали 12ХНЗА). После азотирования — для ходовых винтов станков, червячных валов и других деталей с мини- мальной деформацией Оптимальными свойствами прочности обладают зубчатые колеса из стали ЗОХГТ с глубиной цементованного слоя 0,9 мм (концентрация углерода 0,75%) после непосредственной закалки с температуры под- стуживання 830—850°. Недостатком стали ЗОХГТ является понижен- *да,Рная ВЯЗКО1г'гь- Поэтому замена сталей 18ХГТ, 12ХНЗА, 12Х2Н4А сталью ЗОХГТ возможна не во всех случаях. Для ответствен- ных зубчатых колес, работающих прн больших, многократно повто- ряющихся нагрузках, замена сталей 12ХНЗА и 12Х2Н4А сталью ЗОХГТ должна производиться только после длительных производ- ственных испытаний
5В
Стали для деталей с повышенной твердостью
Стали добавками титана
84. Влияние химико-термической обработки и размера сечения на механические
свойства сталей [2 Б ]
Сталь Сече- ние, мм Режим термообра- ботки (Г. °C) °т °В бе, % °и- Дж см* HRC поверх- ности НВ сердце- вины
МПа
не менее не более
18ХГТ 60 Ц, 920—950, возд. 4- 4-3, 820—860, м+ 4-Ои, 180—200, возд., 3, 910, мЧ-Ов, 570. возд. 4-А *х, 500—520, с печью до 150° 800 1000 9 80 62 59 300
ЗОХГТ 60 150 Ц, 920—9604-3, 840—8Б0, мЧ-Он, 180—200, возд. 800 700 1100 850 12 12 60 50 62 62 >300 >240
25ХГМ 60 Нцм *а. 810—8604- 4-3, 810, м4-Он, 160—130, м - - - - 63 45
25ХГТ Об- раз- цы Ц, 920—956, возд. 4- 4-3. 840—880. ыЧ- 4-Ои, 190—210, возд. 1100 1500 9 60 - -
•* Диссоциация аммиака 15—25%.
** В агрегате «В1RLEC» (Англия) глубина слоя 0,4—0.65 мм.
6Б. Предел выносливости стали ЗОХГТ в зависимости от глубины цементованного
слоя [26 J
Термообработка (/, °C) Глубина слоя *, мы Содержание углерода в слое, % О_1# МПа
Ц, 920, 2ч + 3, ООО, м+Он. 200 0,7 1,24 882
Ц, 920, 5ч+3, 860, м+Ов, 200 1.1 1,27 770
• До содержания 0,45% С.
58
Стали для деталей с повышенной твердостью
66. Ударная вязкость сталей при отрицательных температурах [26 J
Сталь Температура, °C п„. Дж/см’. при температуре, °C
закалки в масле отпуска на воздухе 4-20 0 —20 —40 —60
ЗОХГТ 25ХГМ 850 830 200 62 66 60 65 58 63 57 63 55 56
Примечание. Сталь ЗОХГТ после закалин в низкого отпуска может
применяться не ниже О °C, а после высокого отпуска (500—550 °C) прн —30 °C
в деталях толщиной не более 30 мм.
При нагреве стали 18ХГТ до 1000 °C с последующим подстужнваиием до тем-
пера Л’ры 870 °C для закалки величина зериа сохраняется на уровне 8-го балла;
механические свойства имеют следующие значения для стали 18ХГТ: ов ==
= 1150 МПа; 6 = 13%; сн = 135 Дж/см?.
высокой температуре
( 12Х2Н4А [2].
- -—-j
11 редел DDinuwitwvn-in при •—I - — ->---------- _ 0„ •
по режиму: нагрев в течение 30 мин при 1100 С, охлаждение до 870 С, закалка
r J __ппло/-' /ио лтеч —... „пттчтачпе Ч. !П6 тпогплп глстявляет
обработки прн
Стали типа 18ХГТ и ЗОХГТ после
(1050—1100 °C) по механическим свойствам не уступают стали типа _
Предел выносливости при кручении г_( сталей 18ХГТ, ЗОХГТ после обработки
Н _____________- ОЛ г....._ttnnOr «vnnu/no.H/o плЯ70°С. яякялка
1MJ PCmniWV. 4C1PVU и IX x^xj ....... ..r.. —г ' . rxc’~' „„„
в масле, отпуск при 200 °C (НВ 415) при базе испытания 5- 10е циклов составляет
соответственно 490 и 530 МПа.
Испытания вубчатых колес, проведенные при торцовых включениях, поки-
вали, что торцовый износ зависит от структуры цементованного слоя и прочности
сердцевины. При минимальном количестве остаточного аустенита (температура
подстуживаиия 760°) и достаточной прочности сердцевины (твердость сердцевины
более HRC 35) зубчатые колеса нз стали ЗОХГТ имели минимальный торцовый
износ вубьев. В этом случав (при 760° для стали ЗОХГТ и 840 С для 18ХП)
торцовый износ зубьев зубчатых колес из стали ЗОХГТ был тимермо в - раз
меньше, чем торцовый изноа вубьев зубчатых колес из стали 18XLI UJ
Полосы прокаливаемое™ для рассматриваемых сталей (18X1 1,
ЗОХГТ) показаны на рис. 4 н взяты из ГОСТ 4543—7Г
Стали с добавками титана
59
G7. Технологические свойств.'!
Сталь Прокали- ваемость в масле, диаметр, мм Температура ковки, °C Обрабатываемость резанием
начала конца Я Б. не более к» Материал резца
18ХГТ ЗОХГТ 25ХГ1 2БХГМ 20—СО 1180 800 159 1,1 Твердый сплав
- - — — 1,0 Б ыстрор ежущая сталь
20—35 30—80 1220 800 364 0.25 0,45 То же Твердый сплав
1180
Примеча и и я: 1. Сталь 18ХГГ сваривается РДС» К ГС без ограниче-
ний; сталь 25ХГТ сваривается РДС, КТС с последующей термообработкой; сталь
ЗОХГТ, ограниченно свариваемая РДС. КТС с подогревом и последующей термо-
обработкой.
2. Сталь 18ХГТ мало склонна к отпускной хрупкости, остальные не склонны.
3. Все стали флокеиоиечувствительны.
4. Коррозионная стойкость всех сталей низкая.
5.2. Стали 15ХГН2ТА, 20ХГНТР, 15Х2ГН2ТА, 15Х2ГН2ТРА, 25Х2ГНТА
€8. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение
15ХГН2ТА 15Х2ГН2ТА 15Х2ГН2ТРА - Зубчатые венцы, шатуны, зубчатые колеса, пальцы, оси и другие детали станкостроения, автотракторостроения, горнорудного, угольного к других отраслей машиностроения. Сталь 15ХГН2ТА применяется для изготовления тяжелонагружен- ных зубчатых колес грузовых автомобилей. Сталь 15'Х2ТГН2ТРА рекомендуется для зубчатых колес, коленчатых валов с цемен- туемыми шейками, шатунов с цементуемой внутренней поверх- ностью. Стали применяются взамен марок 12ХНЗА и 12Х2Н4А. Сталь 15ХГН2ТА имеет большую прокаливаемость, чем сталь 12ХНЗА, обеспечивает более высокую прочность сердцевины зуба, менее склонна к перегреву. Недостатки стали 15ХГН2ТА по сравнению со сталью 12ХНЗА: большая склстпностъ к перенасы- щению поверхностного слоя углеродом, что может привести к хруп- кости цементуемого слоя; худшая обрабатываемость резанием. Стали 15Х2Г2ТА и 15 Х2ГН2ТРА поставляются по ТУ 14-1-950—74
20ХГНТР 25Х2ГНТА Ответственные детали автомобиля: крестовины кардана (ЗИЛ, КАМАЗ), рычаги, зубчатые колеса Валы-шестерни сложной конфигурации, пальцы, ролики, зубча- тые колеса, оси и другие ответственные тяжелоиагружеиные де- тали, работающие при больших скоростях и ударных нагрузках Сталь 25X2ГН ТА может применяться взамен высоконикелевых сталей 20Х2Н4А и 12ХНЗА и поставляется по ТУ 14-1-195—73
60
Стали для деталей с повышенной твердостью
6У. Температура критических точек сталей, 'С
Критическая точка 15Х2ГН2ТА 25Х2ГНТА
Л с, 710 710
Ас, 775 760
70. Химический состав **. % (ГОСТ 4543—71 *)
Сталь С NI Ми Сг TI; в
15ХГН2ТА 0,13—0.18 1.4 —1,8 0,7—1, С 0,7—1,0 0.03—0,09 TI
20ХГНТР 0,18—0,24 0.4—0,7 0,8—1,1 0,4—0,7 0,03—0,09 Т1 * 0,001 — 0,005 В
*• 0.17— 0,37% SI; пс более 0,03S% S, 0.035% Р, 0.3% Си.
71, Термообработка а механические свойства *’ сталей (ГОСТ 4543—71 *)
Сталь Режим термообработки ((, °C) °т | °п МПа б 1 ф % aw Дж/см’
не менее
15ХГН2ТА •« Н. 960, возд+3, 860, м+Ои, 180, возд. или м 75U 950 II 55 100
20ХГНТР 3, 850, м+Ои. 200. м 1000 1200 9 50 80
П р н м е ч а и л е. 1 кгс/мм2 « 10 МПа; 1 кге-м/см* = 10 Дж/см*.
♦’ Для заготовок сечением 15 мм.
♦* Твердость после отжига НВ 269.
Сталь 15Х2ГН2ТРА сохраняет высокие механические свойства до темпера-
туры 500° (табл. 72), поэтому кратковременно может работать при повышенных
температурах. Сталь хорошо цементуется. Глубина цементованного слоя в 1 мм
для стали 15Х2ГН2ТРА может быть получена при температуре 950° всего ва 4 ч
(табл 76). При этом сохраняются высокая прочность, пластичность и вязкость
изделий. Таким образом, продолжительность цементации для этой стали меньше,
чем для хромоникелевых сталей без добавки бора.
Исследования крутящего момента н угла закручивания образцов из стали
15Х2ГН2ТРА показывают высокие прочностные и пластические свойства этой
стали. Величина угла закручивания стали 15Х2ГН2ТРА при температуре цемен-
тации 900° не отличается от угла закручивания для стали I2XH3A, при темпера-
туре 1000° превышает его (табл. 74). Величина крутящего момента борсодержа-
щей стали также превышает величину крутящего момента хромоникелевой стали.
Стали с добавками титана
61
Механические свойства стали 15Х2ГН2ТРА остаются высокими и при отри-
цательной температуре. При —70 °C они следующие: от = 1240 МПа; ов =
= 1440 МПа; S= 13%; 64%; ан= 70 Дж/см2.
72. Механические свойства сталей в зависимости от температуры отпуска [1 ]
Сталь Температура °т °в б 4) 1 °Н’ НВ
отпуска, ®С МПа % Дж/см2
1БХ2ГН2ТА •« 200 1180 1330 11,5 59,5 127
500 1034 1110 13,0 66,3 100
650 560 674 24,6 77.7 257 —
15Х2ГН2ТРА *2 150 1190 1320 14 62 120 390
500 1030 1110 13 66 100 320
** Закалка с •2 Закалка с 650 860° в масле. 820° в масле. 560 670 25 77 260 184
73. Влияние цементации на механические свойства сталей [26 J
Сталь Режим термооб- работки (/, ®С) Сечение ааготов- кн, мм °т «в °1Г Дж/см2 HRC по- верх- ностн НВ серд- цеви- ны
МПа
не менее
25Х2ГНТА Ц, ,920—950, возд.-f- +3 850—870, м+ + Он, 180—200. возд. 100 1000 1250 60 56—62 <340
180 880 1100 50 56—62 <320
20ХГНТР Ц, 930—950, возд.+ + 3, 840—860, м+ +Он, 190—210. возд. Образцы 1000 1200 110 56—62 5»250
Примечание. I кгс/мм2 » 10 МПа; I кгс-м/смя ~ 10 Дж/см2.
74. Сравнение прочностных свойств цементованных образцов из стали 12ХНЗА
п 15Х2ГН2ТРА [1 ]
Сталь Глубина цементован иого слоя, мм' Крутящий момент. Дж Угол закручивания, град
при температуре цементации, °C
900 1000 900 1000
12ХНЗА 0,8—1,0 1.2—1.4 265 810 230 195 59 57 44 34
16Х2ГН2ТРА 0,8—1,0 1,2—1,4 260 290 260 315 7а 55 58 50
62
Стали для деталей с повышенной твердостью
75. Предел выносливости * сталей 1БХ2ГН2ТА, 1БХ2ГН2ТРА и 2БХ2ГНТА [1J
Режим термообработки <Г. °о О-!, МПа, для образцов сталей
15Х2ГН2ТА 15Х2ГН2ТРА 25Х2ГНТА
Ц. 90С+3, ВОВ, м + Он. 180 630 480 - 860
Ц. 900+3, 800. м+Он, 180+каклсп дробью 890 520 - 910
3. 820. м+Он, 160 Ц, 900+3. 820. м+Он. 160 560 310 840 54 0
Примечание. В числителе приведены данные для гладких образцов,
в знаменателе — с надрезом.
* Для сталей 15Х2ГН2ТА и 25Х2ГН.ТА на базе |«10‘ циклов.
76. Глубина цементованного слоя и механические свойства цементованной стали
15Х2ГН2ТРА [I]
Цементация Глуби- на “т о.3 6 °1Г НВ HRC поверх-
темпе- ратура, °C выдерж- ка, ч слоя, мм М л а < Дж/см2 вины пости
900 ♦» 2 0,45 1060 1270 14 65 120 344 60
4 0,70 1100 1270 13 64 1 10 361 60
8 1.00 1120 1310 13 62 120 344 60
950 •* 2 0,70 1010 1230 15 63 130 344 60
4 1,00 1090 1300 14 62 110 344 59
8 1,50 1170 1270 13 59 120 344 60
1000 *2 2 0,90 1140 1230 10 63 110 344 60
4 1,25 1150 1230 12 57 120 344 60
8 1.65 1100 1250 14 63 100 344 60
1050 *2 2 0,95 1140 12ао 12 61 90 344 60
4 1,50 1160 1220 13 59 90 380 59
8 Пементяпи 2,10 "В газоне 1160 м карбн 1280 эрнзато 12 эе. -64 70 380 60
♦2 Цементация в твердом карбюризаторе. Закалка с 850 С в масле, отпуск при 160 °C.
Стали с микродобавками бора
63
Рис, 5, Полоса прокалива-
емости стали 2БХ2ГНТА
(нагрев 8Б0 °C) [26 ]
77. Технологические свойства [25]
Сталь Температура ковкн *, °C Температура, °C Склонность к отпускной хрупкости
качала конца цементации нормали- зации
20ХГНТР 25Х2ГНТА 15Х2ГН2ТА 15ХГН2ТА 15Х2ГН2ТРА 1250 900 930—950 920—950 900—920 880—920 900—94 0 Склонна Малое клоииа
1200
То же
900—920 900—940
Примечания: I. Все. приведенные стали флокеионечувствительны.
2. Стали с содержанием бора отличаются повышенной прокалнваемостью.
Стали без бора свариваются РДС с подогревом и последующей термообработкой.
* Охлаждение в колодцах.
6. СТАЛИ С МИКРОДОБАВКАМИ БОРА ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ,
РАБОТАЮЩИХ НА ТРЕНИЕ И ПРИ УДАРНЫХ НАГРУЗКАХ
(ЧЕРВЯКИ, КУЛАКИ ШАРНИРА, ЗУБЧАТЫЕ КОЛЕСА
АВТОМОБИЛЕЙ)
СТАЛИ 20ХГР, 27ХГР, 20ХНР, 20ХГНР
78. Назначение и оСщгя характеристика
Сталь Назначение
20ХГР Зубчатые колеса, кулачковые муфты, валы-шестерни, червяки, пальцы и другие нагруженные детали, работающие в условиях ударных на- грузок. Сталь можно применять как цементуемую и нак улучшаемую. Рекомен- дуется взамен сталей 20ХНЗА, 20ХН2М в 12ХНЗА, но не при отри- цательных температурах
Стали для деталей с повышенной твердостью
Продолжение табл. 78
СТ»ЛЬ Назначение
27ХГР “течтетпениого назначения: кулачки шарнира переднего ве- кнТнЯС 5В ГАЗ " УАЗ’462 после цементац£,Л закал- „ 58—64 зубчатые колеса и др. Сталь повышенной прочности гччЖхг г>ВаСМОСТИ- пР,1меиеиие стали 27ХГР позволяет уменьшите £ля стал^ 2?ХГРВН^п«чЛтОЯ Д° °’9“1’2 ММ DMeCTO 1’Б“1-7 мм> как м ойАГР’ поэтому сократить продолжительность цемеи- «-П 25/о. а также улучшить качество закаленного цементоваи- пгп ,? результате уменьшения в структуре количества остаточ- УСТС,,НТа’ Б°РС0ДеРЖа1Дие стали отличаются мелкозернистым строением и высокой прокаливаемостью
20ХНР 2СХГНР Крупные детали, работающие в условиях ударных нагрузок: зубча- тые колеса, червяки, валы шестеренные, кулачковые муфты, валики, пальцы, втулки и др. Стали применяются как цементуемые и как улучшаемые. Рекомен- дуются взамен сталей 12XH2. 12ХНЗЛ, 20ХНЗА Сталь 20ХГНР после закалки и низкого отпуска может применяться прн температуре —20° в деталях толщиной не более 70 мм
79, Химический состав % (ГОСТ 4643—71 *)
Стал.» с Мп Сг NI
20ХГР 27ХГР 20Х11Р 20X1 HP •« Не 0,18—0,24 0.25—0,31 0,7—1,0 0,75—1.05 0,70—1,10 . 0,001 — 0,005% <0.3
0,16—0,23 более 0,035% S, 0 0.6 — 0,9 0.7—1,0 035% Р, 0,30% Си 0.8—1,1 3.
80. Температура критических точек, °C
Критическая точке 20ХГР 27ХГР 20ХНР 20ХГНР
Act 735 715 750 730
Ас‘я 835 760 830 825
Температура критических точек стали 20ХГР (табл. 80) определена на дила-
тометре конструкции А. Г. Уткина при скорости нагрева и охлаждения 3 С/мии.
Предел выносливости для стали 20ХГНР (табл. 85) определен иа машине
«Шенк» на базе 10’ циклов. onvrn .. опХНР
В табл. 86 приводятся данные о чувствительности сталей 20ХГР и Д)лпг
к отпускной хрупкости. При отпуске 530 °C, продолжительности 16 ч ир°"а^
НИИ иа воздухе для стали 20ХГР ударная вязкость при С^мевшаекя
в 2 раза. При тех же условиях при —60 н —80 С заметно снижается уд р
вязкость и для стали 20ХНР.
Стали с микродобавками бора
65
8!. Термообработка и механические •* свойства сталей (ГОСТ 4Б43—71 *)
Рекомен- дуемая сталь Взамен ста ли режим термообра- ботки (1г °C) °т Ов 0, ч> ан’ Дж/см1 НВ после отжига, ие более
МПа %
нс- менее
20ХГР 12ХН2 12ХНЗА 3, 880, м+Ои, 200 ВОЗД. млн м 800 1000 9 50 80 197
27ХГР 20ХН2М 20ХНЗА 3, 870. м+Он, возд. 1200 1400 8 45 60 217
20ХНР То же И, 930—950. возд. + +3, 780—830, ы+ 4-Он, 200, возд. или м 1000 1200 10 50 90 =
20ХГНР 31, 930—950, м+ +311, 760—830,,м+ +Он, 200. возд. или м 1100 1300 197
Примечание, 1 кгс/мм2 ₽» 10 МПа; 1 кгс*м/смх=10 Дж/см2.
Для заготовок 0 15 мм.
82. Оптимальные режимы газовой нитроцементации в безмуфельиых агрегатах [59]
Актив- ный объем агрега- та, м3 Темпе- ратура про- цесса , °C Газовая среда, % Температура, °C
Эндотер- миче- ский газ СН4 NHt сог непосред- ственной закалки закалоч- ного масла низко- темпера- турного отпуска
2,21 5,05 840— 870 93.5 94,0 3,7 3,5 2,6 2,3 0,2 820—840 170—*190 160-=»210
83. ^Статическак прочность шестерен коробкн перемены передач после газовой
нитроцементации [56]
Пере- дача Место и характер разрушения Величина разруша- ющего момента, Дж
1 Разрушение зубьев шестерни вторичного вала (сталь 25ХГМ) 1330—1370
11 Разрушение зубьев шестерни вторичного и промежуточного валов (сталь 25ХГТ) Разрушение зубьев шестерни вторичного вала (сталь 25ХГМ) и шестерик промежуточного вала (сталь 25ХГТ) 1860—2360 2450
3 Журавлев В. Н. и др.
66
Стали для деталей с повышенной твердостью
Продолжение табл. 83
Пере- дача Место и характер разрушения Величина разру ш а- ющего момента, Дж
111 Разрушение зубьев шестерен промежуточного вала (сталь 25ХГТ) Разрушение вторичного вала по сечению в зоне канавки за- мочного кольца шестерни 11 передачи (сталь 25ХГЛ1) Разрушение зубьев шестерен (сталь 25ХГТ) вторичного и про- межуточного валов (сталь 25ХГМ) 2600—2940 3380 3180—3430
IV Разрушение зубьев шестерен вторичного и промежуточного валов 3680
Примечание. 1 кге* м г» 9,81 Дж.
84. Ударная вязкость * сталей в зависимости от температуры отпуска [47]
Сталь Темпе- ратура отпуска в масле, °C HR С при 4-20 сС °н’ пР” температуре, "С
+ 20 0 — 20 —40 — СО
2ХНР 200 500 44.7 31,0 62 128 61 133 62 112 63 122 61 119
27ХГР 200 - 85 82 79 77 74
20ХГР 43,3 81 70 66 58 51
500 28.0 149 133 130 128 83
* После закалки с 860 °C в масле.
85. Предел выносливости сталей [47]
Сталь Толщина или дна- метр, мм °т °|1 °-1 т_,
МПа
20ХГР 50 110 150 1100 890 850 1180 1000 1000 620 520 510 310
20ХГНР 20 - 1479 500 -
Стали с микродобавками бора
67
8G. Чувствительность сталей к отпускной хрупкости [47]
Сталь Режим термообработки (tf °C) а^, Дж/см®, при температуре, °C
+ 20 — 20 —40 —60 —во
20ХГР 3. 880. м+Ов, 650, 2.5 ч. м 240 212 209 203 164
3, 880, м+Ов, 530, 16 ч, возд. (охрупчивающий) 230 213 179 88 85
20ХНР 3. 860, м+Ов, 650. 2,5 ч. м 237 216 214 218 207
3, 860, м+Ов. 530, 16 ч, возд. (охрупчивающий) 210 188 197 150 1 126
87. Механические свойства стали 20ХГНР * в зависимости от размеров заготовок [47]
Диаметр заготов- ки, мм М.сто образца в заготовке от °в 6,. % ан' Дж/см1 HRG
МПа
не менее
15 25 50 Центр 1390 1340 1180 1460 1440 1280 13 120 44
43
76 Поверхность 1160 1230 41
Центр 1090 1160 15 100 34
100 Поверхность 1000 1110 13 ПО 36
Центр 950 1060 16 120 32
150 Центр 890 110 30
* Для заготовки длиной I — 3d из стали с 0.19% С; 1,00% Мп; 1.1% Сг
0,98/в NI; 0.0012% В, обработанной по режиму: нормализация при 930 °C (вы-
иа^поздухе*1 закалка с 840 °C в масле + отпуск прн 200 “С с охлаждением
3*
68
Стали для деталей с повышенной твердостью
68. Технологические свойства
Сталь Прокалнвае- мость в масле, диаметр, мм Свариваемость Температура, °C
цементаими нормализация
20ХГР 50—65 20—40 - 920—950 370—890
27ХГР 20ХНР 20ХГНР 1Л 1ft С7> Ю 1 11 сэ о 1Л РДС*‘ РДС •« РДС*1 910—920 *2 920—950 920—950 880—890 880—890
Примечания: I. Температура начала ковкн приведенных сталей
1150 СС, конца ковки — 800 °C- Охлаждение для профилей с размерами более
60 мм замедленное; для профилей меньших диаметров — охлаждение на воздухе.
2. Все стали флоксночувствнтелькы, имеют склонность к отпускной хруп-
кости и низкую коррозионную стойкость.
3. При за эвтектоидном содержании углерода, характерном для цементо-
ванного слоя, бор не повышает прокаливаемое™ слоя.
4. Прокаливаемость: числитель — для 50% мартенсита; знаменатель —
для 90% мартенсита.
* С подогревом н последующей термообработкой.
•а В агрегате «BiRLEC» (Лклин).
НРС
е)
0,5 10,5 16,5 22,5 28,51,
К)
Рнс. 6. Полосы провалива-
емости:
а — стали 20ХГР (ГОСТ
4543—71 •); б — стали 27ХГР
(ГОСТ 4Б43—71*); с — стали
20ХНР (0,22% С, 1,18% Ст;
1.35% N1, 0,0035% В, нагрев
860 °C) [47]
Азотируемые стали 69
7. АЗОТИРУЕМЫЕ СТАЛИ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ С БОЛЬШОЙ
ТВЕРДОСТЬЮ И ИЗНОСОСТОЙКОСТЬЮ ПОВЕРХНОСТИ 38Х2Ю,
38Х2МЮА
80. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение
38X210 Трущиеся Детали приборов, детали вспомогательных узлов машин и приспособлений: валики водяных насосов, работающие в подшип- никах скольжения, копиры, плунжеры, направляющие втулки кон- дукторов
38Х2МЮА Ответственные детали турбино- и моторостроения, упрочняемые азо-1 тированием: штоки клапанов паровых турбнк, работающие при тем- пературе до 450°, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания, рессоры, втулки, толкатели игл форсунок, тарелки букс, распыли- тели, пальцы, распределительные валики, зубчатые колеса, шпиндели, различные детали сложной конфигурации, от которых требуется большая поверхностная твердость, износостойкость и повышенный предел выносливости (—600 МПа) при минимальной деформации в процессе термообработки. Поэтому сталь 38X2MIOA назначается п для изготовления деталей точного машиностроения н приборострое- ния. Л После закалки и высокого отпуска может применяться прн темпера- туре до —80 °C в деталях с толщиной стеккп не более 60 мм
90, Химический состав **, % (ГОСТ 4543—71 *)
Сталь С SI Мп Сг А1 Мо
38X210 38Х2МЮА 0,35—0,43 0,35—0,42 0,2—0,4 0,2—0,45 0,2—0,5 0,3— 0,6 1,5—1,8 1.35 — 1,65 0,5—0,8 0,7—1,1 0.15—0,25
*4 Нс более 0,035% S. 0,035% Р, 0.3% Си, 0,3% NI.
01. Механические свойства *4 сталей (ГОСТ 4543—71 *)
70
Стали для деталей с повышенной твердостью
92. Температура 93'. Механические спойстпл сталей после алптирпплпия Г131
критических точек сталей. 6С ------i------------------i-------i---i—
VOHVZX88 о о со о о о
012X88 о СО о со со
к я
go ° •S
Стали регламентируемой прокаливаемости
71
06. Технологические свойства [26]
Сталь Температура ковки, °C Обр абат ываемость резанием ♦ Склонность к отпускной хрупкости Флокеио- чувстви- тельиость
на- чала конца Материал резца
38X210 1200 850 0,7 Твердый сплав Склонна Не чув- ствительна
0.5 Быстрорежу- щая сталь
38X2MIOA 1240 Не склонна Чувстви- тельна
0,7 Твердый сплав
Примечание. Стали не применяются для сварных конструкций;
имеют низкую коррозионную стойкость. Сталь 38Х2МЮА с критическим диа-
метром ~70 мм прокаливается в воде, а диаметром ~45 мы — в масле.
♦ Для стали 38X210 при НВ 187—229; для стали 38X2MIOA при
НВ 240—277.
•* Сталь склонна к обезуглероживанию, теплоустойчива до 500 °C.
8. СТАЛИ РЕГЛАМЕНТИРУЕМОЙ ПРОКАЛИВАЕМОСТИ —
58 (55ПП), 47ГТ, ШХ4РП ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ, ПОДВЕРГАЕМЫХ
ВЫСОКИМ ИЗГИБАЮЩИМ, КРУТЯЩИМ И КОНТАКТНЫМ
НАГРУЗКАМ (ЗУБЧАТЫЕ КОЛЕСА, КРЕСТОВИНЫ,
ДЕТАЛИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ)
07. Назначение и экономия легирующих элементов [55]
Обозначение сталей Назначение я зав од-изготовитель Экономия легирующих элементов, %
старое новое
80ХГТ 55 ПП Ведомые цилиндрические зубчатые колеса заднего моста (ЗИЛ) 1,0 Сг 1,0 Мо
40ХГРТ 47ГТ Полуоси (ЗИЛ) 1,0 Сг 1,0 Мп
20ХГНТР 55ПП Крестовины кардана всех автомобилей (ЗИЛ, КАМАЗ) 1,0 Сг 1.0 NI
20ХН2М 55ПП Ведомые конические зубчатые колеса зад- него моста грузовых автомобилей (ГАЗ) 1,0 Сг 1.0 N1 0.25 Мо
ЗОХГСА 40 Полуоси грузовых автомобилей (ГАЗ) 1.0 Сг 1.0 Мп
72
Стали для деталей с повышенной твердостью
Продолжение табл. 97
Обозначение сталей Назначение и завод-изготовитель Экономия легирующих элементов, %
старое повое
Н1Х15СГ И1Х4РП Детали тяжело на груженных буксовых под- шипников железнодорожных вагонов, на- пример кольца, ролики и шарики подшип- ников качения с толщиной колец 12—20 мм глубиной закаленного слоя 2.5—3.5 мм 1,0 Сг
12ХНЗА 55ПП Ведущие зубчатые колеса электровозов и моторных нагонов. Поршневые пальцы ди- зельных двигателей тепловозов 0.8 Сг 3,0 NI
18ХГТ 55 ПП Ведомое зубчатое колесо бортовой пере- дачи трактора. Зубчатые колеса коробки передач 1.15Сг 1.0 Мп
Зубчатые колеса трелевочного трактора 1,0 Сг 1,0 Мп
4 0ХН2МА 47ГТ Полуоси автомобилей диаметром 40—60 мм и глубиной закаленного слоя 5—7 мм 0.8 Сг 1.45 N1 0,2 Мо
98. Механические свойства стали 58 (55ПП) (0,61% С) [57]
Температура (Г С) Дна- метр образ- ца , мм Балл зерна °в °т 6 ч ° и' Дж/см2
закал- ки * отпу- ска 1,5 ч МПа %
850 180 6 11—12 2100— 2300 1900— 2100 3—5 25—30 20—40 57—58
* Скорость нагрева иконный. 30 °С/с; охлаждение водяным душем; нагрев и иду к-
Исследование термообработки стали 58 (55ЛП) показывает, что при относи-
тельно №больш их скоростях нагрева (10-30’С/с) можно получитьвысокий ком-
плекс механических свойств (табл. 98). Так, при аакалке с 850 С и отnjc
в течение 1 5 ч достигается среднее значение предела прочности 2100—2300 Ml а
и S запас пластичности ГО = 25т-30%). Это связано с получением весьма
мелкого верна аустенита: 11—12-го балла.
Стали регламентируемой прокалиеаемости
73
09. Химический состав %
Сталь С S1 Мп Сг
58 (55ПП) 0,55—0,63 0.10—0,30 0,2 0,15
47ГТ *а 0,44 — 0,51 0.17 1,0—1,2 0,25
ШХ4РП 0,95—1,05 0,15—0,3 0,15—0,3 0,35—0,6
Сталь Ni Си Р S
не! более
58 (55ПП) 0,25 0,25 0,35 0,04
47ГТ ** 0,25 0,20 0,04 0,04
ШХ-1РП 0,3 0,25 0,02 0,027
*’ Сталь 58 (55ПП) — ГОСТ 1050—74 **, сталь 47ГТ—ТУ 14 — 105—233—78, сталь ШХ4РП — ГОСТ а01 — 78. ♦’ 0,00—0.12% Ti.
100. Ударная вязкость стал» 58 (55ПП) *
при отрицательных температурах [25]
101. Механические свойства
стали 58 (55ПП) после
нормализации при 850 °C [25]
« х го £ °т Св б *
h’ МПа % £
«я о не менее а сз
130 300 600 10 25 35 20
Твердость сн> Дж/смг, при темпе- ратуре. °C
+20 0 —20 — 40 —60 — 80
HRC 60 60 40 30 25 20 20
HRC 58 80 65 60 30 25 25
Образцы без надреза.
В табл. 102 даиы режимы индукционной закалки зубчатых колес из стали 58
(55ПП) с модулем 3,75 мм (наружный диаметр 150 мм, осевая высота зуба 25 мм,
поверхность нагрева 100 см2) и с модулем 6 мм (наружный диаметр 300 мм,
осевая высота зуба 70 мм, поверхность нагрева 1000 см2). В этих случаях средняя
скорость нагрева в области фазовых превращений составляет соответственно
14 и 33 ''С/с [57 ]. При таких относительно малых скоростях иагрена дозирова-
ние скорости посредством реле времени может осуществляться с большой точ-
ностью, так как, например, ошибка в срабатывании реле времени в 0,5 с даег
ошибку в температуре нагрева лишь ±2°-^±7°С [57].
74
Стали для деталей с повышенной твердостью
102. Решим поверхностной закалки при глубинном нагреве зубчатых колес
коробки передач и заднего моста из стали 58 (55ПП) [57]
Параметр Модуль, мм
3,75 6
Частота тока, Гц Общее время нагрева, с Температура нагрева, °C Бремя охлаждении (закалка + отпуск 200—210 °C), с Твердость поверхности, НЦС Твердость сердцевины, HfiC Глубина закалкн до полу мартенситной зоны, мм Производительность, дст/ч 8000 1В 890 3 59—61 34—38 1.5 120 2650 90 850 6,5 59—61 30—35 1.9 30
Для того чтобы оценить прочность зубчатых колес нз различных сталей
при изгибе, в табл. 103 приводятся данные сравнительных испытаний цилиндри-
ческих зубчатых колес ст — 4,23 мм; 6 и 10 мм. Испытания проводили путем
разрушения зубьев при изгибе в испытательном прессе, причем испытываемые
зубчатые колеса закреплялись в специальных приспособлениях. В процессе
испытания изгибающее усилие на зуб возрастало с небольшой скоростью и фикси-
ровалось значение нагрузки, при которой наступило разрушение зуба.
103. Сравнительные испытания цилиндрических зубчатых колес при изгибе [57]
Сталь Модуль, мм Число разрушен- ных зубьев Средняя разруша- ющая нагрузка, %
ЗОХГТ 6 26 100
58 (55ПП) 132
I2XH3A 58 (55ПП) 10 - 100 124
ЗОХГТ 44,3 24 100
58 (55ПП) 43 128
В табл. 104 приводятся данные испытаний иа кручение полуосей автомобиля
ЗИЛ-130, изготовленных из стали 40ХГРТ и подвергнутых сквозной закалке
и отпуску, а также из стали 47ГТ после поверхностной закалкн при глубинном
нагреве. Сопоставление проведенных исследований показывает, что после сквоз-
ной закалки и низкого отпуска полуосей из стали 40ХГРТ и поверхностной за-
калки при глубинном нагреве полуосей из стали 47ГТ можно получить равные
значения статической прочности. Однако поверхностно закаленные полуоси обла-
дают значительно более высокой усталостной прочностью. Кроме того, сталь
47ГТ менее легированная и более дешевая.
Стали регламентируемой прокаливаемости
75
104. Сравнение прочности сталей прн кручении для полуосей автомобиля ЗИЛ-130 [57 J
Сталь Режим термообработки HR.C по- верхно- сти Глубина прокаливае- мости-, мм Крутящий момент •*, Дж
40ХГРТ •» (0,41% С) Закалка с 870 °C в масле, после нагрева в печи. Отпуск при 500 СС, 90 мин; дробе- струйный наклеп 42—45 Сквозная 14 600
47ГТ (0,49% С) Поверхностная закалка с 900 °C, после глубинного на- грева. 70 с. Отпуск при 250 °C, 90 мни 52 — 55 7—7,5 17 400
Примечание. Длина полуоси 970 мм, {3 48 мм, длина индуктора 77 мм. •* Сталь 40ХГРТ содержит 0.41% С, сталь 47ГТ — 0,49% С. •8 Соответствующий пределу упругости.
Испытания иа усталость. Для оценки величины усталостной прочности,
достигаемой иа зубчатых колесах из стали 58 (55ПП), приведем результаты
исследований иа усталостную прочность редуктора заднего моста автомобиля
с цилиндрическими зубчатыми колесами т = 6 мм (табл. 105). Испытания вы-
полнены при нагрузке, равной максимально возможной (максимальный момент
двигателя и первая передача коробки скоростей). Определялась так называемая
ограниченная долговечность, так как детали работали с большой перегрузкой.
Результаты исследований показали, что срок работы редуктора до выхода из
строя зависит от усталостной прочности ведущего зубчатого колеса. При изгото-
влении ведущего зубчатого колеса из стали 55ПП (табл. 105) длительность ра-
боты редуктора до разрушения существенно возрастала. Следовательно, поверх-
ностно-закаленные зубчатые колеса из стали 55Г1П имеют более высокую устало-
стную прочность, чем цементованные из стали ЗОХГТ.
105. Испытания иа усталостную прочность редукторов заднего моста автомашин
иа стенде с замкнутым контуром [57]
Число испытаний Материал цклиидрическнх зубчатых колес Средняя длнтель- ность работы до разрушения, ч
ведущего ведомого
6 ЗОХГТ ЗОХГТ 5,0
7 4 ЗОХГТ 55ПП 55ПП 8,5 13,1
Примечания: I. Испытания прекращались после разрушении копия
зуба ведущих вубчатик колес.
2. Нагрузка иа ведомое зубчатое колесо составляла 14 400 Дж при его
скорости 50 об/мин. ** к
Стали для деталей с повышенной твердостью
В качестве последнего показателя оценки эффективности стали 55ПП при»
годятся данные (табл. 106) о деформации спирально-конических ведомых зуб-
чатых колес редуктора заднего моста автомобиля ЗИЛ-130.
Для стали 55ПП выбран режим при времени нагрева 40 с. Меньшая сте-
пень деформации зубчатых колес из этой стали связана с тем, что прогревается
только зубчатый венец шестерни, а основная масса, оставаясь холодной, препят-
ствует деформации.
10G. Деформация * конических зубчатых колес из стали Б5ПП и ЗОХГТ
после термообработки [3-1]
Сталь Температура закалки, отпуска и время нагрева, °C 3 Элнптнчность отверстия, мм Неплоскост- пость. мм Число шестерен
5В (55ПП) 3. ТВЧ 850, 40 с+Ои, 150, 90 мин 0,00 0.10+0,03 35
ЗОХГТ * Cpcj: Ц. на глубину 1,0—1,4 мм+ +3, 880 + Ои, 210 IUHC значения. 0,12±0,10 0,|7±0,15 15
107. Сравнение предела контактной выносливости *
различных сталей [26]
Сталь Термообработка 1лу- би на слоя, мы Предел контактной выносливо- сти. МПа
ЗОХГТ Цементация 0,9 1900
1.3 2120
18ХГТ Цианирование 0,7— 2060
0,8
40Х Цианирование 0,4 1480
551111 Закалка ТВЧ 3—2 1990
П р и м с ч а I- и с. I кгс/мм* ₽» 10 МПа.
• База испытания роликов на стенде Б* 10’ циклов.
108. Температура
критических точек стали, °C
Критиче- ская точка 58(55ПП)
A Ct 720
Ася 785
свойства стали 58 (55ПП).
ковки 1050—1100 °C. Сталь не
Технологические
1250—1280 °C, конца
Температура начала ковки
1ЛЛГ— •___ _____—____________! склонна к отпускной хруп-
кости и флокенонечувствительиа. Имеет низкую коррозионную стойкость, уровень
прокаливпемости соответствует идеальному критическому диаметру 10-14 мм.
Пониженная прокаливаемость обусловлена уменьшенным содержанием мар-
ГаНЦПотавляемыйполуфабрикат из стали 58 (55ПП): круглая и квадратная
горя"^Хя сталь ’размером 5-250 мм (ГОСТ 1050-74»), сортамент по
гпГТ 94QD____71* 2591—71*. 1133—71.
Цена стали размером 5-250 мм составляет 165-112 р. за 1 т соответственно.
ГЛАВА III
УЛУЧШАЕМЫЕ СТАЛИ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ ТИПА
ВАЛОВ, ШАТУНОВ, ОСЕЙ И ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
1. ВЫБОР КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ
При выборе конструкционной стали для изготовления деталей машин должны
учитываться: прокаливаемость, циклическая прочность (выносливость),ударная
вязкость, сопротивление износу и некоторые другие характеристики.
Прокаливаемость. Оптимальное сочетание прочности и вязкости обеспечи-
вается только в том случае, если твердость стали непосредственно после вакалки
будет не ниже минимально допустимых значений, а это возможно при наличии
в ее структуре после закалки не менее 90% мартенсита. Например, для изделий
с твердостью после окончательной термической обработки HRC 30—35 необхо-
димо, чтобы твердость до отпуска была не ниже HRC 45 (рис. 7).
Таким образом, сталь рекомендуется выбирать в зависимости от заданной
твердости изделия.
При наличии в структуре 50% мартенсита и 50% троостита закалки сни-
жается предел выносливости примерно на 20% н значительно снижается ударная
вязкость, особенно при пониженных температурах [17]. В связи с этим твердость
иолумартенситной воны не может служить надежным критерием прокалива-
емости стали. Более правильно определять прокаливаемость по глубине проник-
новения закаленного слоя со структурой 90% мартенсита и 10% троостита ва-
калки. Для этого находят О60 (для любого случая охлаждения), а затем DS5.
Приблизительно можно принять, что критический диаметр почти полной (95%)
прокаливаемости составляет s/j от полу мартенситной и совершенно полная про-
каливаемость (99,9% мартенсита) примерно в два раза меньше полумартен-
ситной.
Полная прокаливаемость при одной и той же нагрузке позволяет уменьшить
размеры детали и снизить массу конструкции.
Более высокие конструктивная прочность, долговечность и технологичность
достигаются при применении сталей с пониженной и регламентированной прока-
лнваемостыо типа ПП и РП (см. с. 714-76).
Для надежного обеспечения прочности ответственных деталей, работа-
ющих в основном на нагиб и кручение, принимается, что закаленный слой со
структурой 90% мартенсита и 10% троостита закалки должен располагаться
иа глубине радиуса от поверхности детали. Только для некоторых изделий,
подвергаемых в эксплуатации упругим деформациям с большой амплитудой
(рессоры, пружины), или для изделий, работающих в основном иа растяжение
(шатуны, ответственные болты), необходимо обеспечивать полную прокалнва-
емость по всему сечению, т. е. иметь 90% мартенсита в центре заготовки.
Как показывает опыт, для большинства ответственных деталей (например,
в автомобилестроении), изготовляемых из среднеуглероднстых сталей, опти-
мальной является твердость после закалки (до отпуска) HRC 45 на расстоянии
д/г радиуса от поверхности детали (полуоси, поворотные кулаки и др.). Торсион-
ные валы, рессоры и другие детали должны прокаливаться насквозь и иметь
после закалки твердость в сердцевине изделия HRC 52—55 [17].
Для обеспечения твердости HRC 45 на расстоянии радиуса можно для
изделий дна метром 25 мм выбрать при закалке в масле (при скорости охлаждения
200 м/мин) стали 40Г.2, 32ХМ, 40Х.._Изменяя среду охлаждения, можно выбрать
78
Стали для деталей типа валов, шатунов, осей
и другие стали. Выбор той или иной стали также зависит от сечения изделия.
Окончательный выбор материала производится с учетом технологических свойств
и экономичности материала.
С точки зрения оптимального сочетания прочности и вязкости наиболее
рекомендуется сталь с низким содержанием углерода, например 32ХМ, так как
вЛу°м случае после закалки до HRC 45 в структуре будет находиться не менее
„маРтенсита; в сталях же 40Г2 н 40Х после закалкн (перед отпуском) до
HRC 45 содержание мартенсита в структуре составит лишь 70% (см. рис. 7).
Кроме того, стали с пониженным содержанием углерода менее подвержены де-
формациям и образованию трещин прн термической обработке.
Циклическая прочность. Устойчивое соотношение между пределом проч-
ности. и пределом выносливости наблюдается для термически обработанных
сталей только при твердости ниже HRC 35; рассеяние показателей по пределу
а)
Рис. 7. Зависимость между оптимальной твердостью после закалки, твердостью
после окончательной термообработки (а) и содержанием мартенсита в структуре
сталей с разным содержанием углерода (б) [171
выносливости в этом случае не превышает 120 МПа. Однако прн HRC выше 50
рассеяние увеличивается до 300 МПа [17]. Особенно значительный разброс
данных наблюдается при испытаниях высокопрочных авиационных сталей.
Предел выносливости не снижается у автоматных сталей с добавками до
0.12% серы при содержании фосфора до 0,04%, если твердость после термиче-
ской обработки не превышает HRC 27. Циклическая прочность резко снижается
при увеличении размеров неметаллических включений.
Предел выносливости существенно зависит от микроструктуры стали. Прн
полной закалке до HRC 30—35 предел выносливости на 20% выше, чем у стали
с аналогичной твердостью, но имеющей в структуре после закалки только 50%
мартенсита. Предел выносливости эвтектоидной стали значительно снижается
при наличии пластинчатого цементита. Выносливость материала также заметно
понижается при увеличении в структуре закаленной стали остаточного аустенита
свыше 10%. ,
На предел выносливости отрицательное влияние оказывает обезуглерожи-
вание поверхности (даже на глубину 0,07 мм). Предел выносливости зависит от
химического состава стали, термообработки, чистоты и состояния поверхности,
поверхностного упрочнения, концентрации напряжений, среды, в которой рабо-
тает деталь. Приближенно для стандартных образцов (0 10—15 мм по
ГОСТ 2860—65**) ОН может быть подсчитан по следующим формулам 128J.
Для стали с 0.06—0,25% С (образцы без надреза):
О = 0,27с, + 0,4Мсв — 0,2146 — 1,7В ± 2,64.
Выбор конструкционной стали
79
Для той же стали (образцы с надрезами):
ОН.=0,237с 4-0,1070 + 0,0686 + 2,26 + 1,83.
—1 Т В
Для стали с 0,45-^0,79% С (образцы без надреза):
= 0,143от + 0,331ов + 0,8936 — 17,33 ± 2,33.
Ударная вязкость. Для изделий, работающих при отрицательных темпера-
турах с высокими скоростями приложения нагрузки и с наличием концентрации
напряжений необходимо выбирать стали с добавками никеля и молибдена. Вана-
дий также повышает предел упругости и ударную вязкость при одинаковой
прочности и прокаливаемостн.
Когда ударная вязкость и показатели хладноломкости являются реша-
ющими критериями, предпочтительнее использовать наследственно мелкозер-
нистые спокойные стали с минимально необходимым содержанием углерода.
Существенно влияют на ударную вязкость даже небольшие изменения концентра-
ции углерода в поверхностном слое стали. Так, при нагреве стали 50 в контроли-
руемой атмосфере с регулируемым потенциалом углерода, равным 0,7% (точка
росы 0 °C), вследствие частичного науглероживания на глубину 0,2 мм вязкость
снижается на 20%. Обезуглероживание стали на ту же глубину (0,2 мм) не
влияет на ударную вязкость н даже повышает вязкость стали типа 40ХН2МА
при твердости после термообработки ВВС 52. Ударная вязкость чувствительна
к изменениям микроструктуры стали. Наиболее высокая вязкость и минимальная
хладноломкость наблюдается у сталей со структурой продуктов распада мартен-
сита. Например, для стали 40ХН2МА после закалки и высокого отпуска при
—60 °C ан = 60 Дж/см2.
Вследствие анизотропии ударная вязкость стали на образцах с поперечным
направлением волокон в 3—4 раза ниже, чем при продольном расположении во-
локон. Однако эта разница значительно уменьшается при повышении твердости
до HRC 45.
Изделия, работающие прн весьма низких температурах, изготовляются из
высоконнкелевых низкоуглеродистых сталей (<0,15% С, 9% Ni). Такие стали
обладают высоким сопротивлением хладноломкости. Например, сталь марки
07X21Г7 АН 5 имеет ударную вязкость при —70 °C 23 Дж/см2, а при —253 °C
120 Дж/см2.
Сопротивление износу. На сопротивление абразивному износу существенно
влияет микроструктура. При HRC выше 50 оптимальной является структура от-
пущенного мартенсита. Поэтому для деталей, подвергающихся износу, целесо-
образно применять конструкционную сталь после закалки и низкого отпуска.
Высокая твердость низкоотпущенной среднеуглеродистой легированной стали
позволяет использовать ее взамен цементуемых сталей и исключить для многих
деталей весьма дорогой и длительный процесс цементации. Например, для шесте-
рен применяются стали 40Х, 45Х, 50Х после закалки и низкого отпуска, для тя-
желонагруженных шестерен хорошие результаты дает применение хромонике-
левых сталей 40Х, 45ХН, 50ХН и хромомарганцовокремнистых сталей типа
ЗОХГСА и 35ХГСА. У изделий пз указанных выше сталей после низкого отпуска
твердость на поверхности получается HRC 50 и более прн высокой ударной
вязкости и пластичности стали (пн 40 Дж/см2 и ф = 35%), что во многих слу-
чаях дает возможность отказаться от применения цементации.
Прн твердости ниже HRC 50 большей износостойкостью обладает сталь со
структурой троостита закалки, полученной при охлаждении на воздухе илн
при изотермической закалке в расплавленной стали. Сопротивление абразивному
износу уменьшается при увеличении в структуре остаточного аустенита.
Одним из распространенных видов износа при наличии смазки ивляется
образование питтинга на поверхности зубьев напряженных шестерен. Для по-
вышения износостойкости такие шестерни часто подвергаются хнмико-терми-
ческои обработке. При цементации на глубину 0,8—1,2 мм ’с последующим шевин-
гованием, закалкой в масле и низким отпуском значительно повышается стой-
60
Стали для деталей, типа валов, шатунов, осей
кость шестерен к образованию питтинга. Такне шестерни при эксплуатации их
в автомобилях позволяют увеличить пробег автомобиля до 240 000 км [17].
На стойкость шестерен большое влияние оказывает также содержание оста-
точного аустенита в диффузионном слое. При содержании аустенита выше 20%
стойкость резко сокращается.
Весьма эффективно применять поверхностную закалку с нагревом ТВЧ.
Для изделий, подвергаемых поверхностной закалке, выбираются низколегиро-
ванные нли углеродистые стали с содержанием 0,4—1,0% С. Такие изделия перед
вакалкой ТВЧ предварительно термообрабатывают (закалка и высокий отпуск
прн 600—650°C) для повышения прочности и вязкоспТсёрдцевинЫг
Закалкой с нагревом ТВЧ обрабатываются многие детали в машиностро-
ении н автотракторной промышленности. Для этих деталей применяются слабо*
прокаливающееся стали 40, 45, 40Х, 45Х, 45Г, 50Г. В последние годы для ше-
стерен среднего модуля и тонкостенных деталей, закаливаемых с нагревом ТВЧ,
применяют высокоу гл ер однетые стали с низкой и регламентируемой прокали-
ваемостью 55ПП, 47ГТ и ШХ4РП. Закалка с нагревом ТВЧ заменяет цемента-
цию и резко сокращает продолжительность термообработки.
Экономичность замены хромоникелевых сталей на сталь 55ПП весьма высо-
кая, так как иена стали 55ПП всего 166—112 р. за топну (сталь размером 5—
250 мм), а хромоникелевых сталей типа 12Х2Н4А того же сечения 319—268 р.
ва тонну. Одновременно время изготовления шестерен сокращается более чем
в 100 раз прн высоких эксплуатационных качествах изделия.
2. ВЫБОР СТАЛИ ДЛЯ КРУПНЫХ ПОКОВОК
Поковки по механическим свойствам подразделяются на категория проч-
ности. Категория прочности обозначается буквами КП с цифрами, соответству-
ющими значению предела текучести после закалки и отпуска. Например, обозна-
чение КП35 соответствует пределу текучести 350 МПа. Необходимо иметь в виду,
что долговечность деталей в работе определяется не только категорией прочности,
а совокупностью всех механических свойств и структурой металла, полученной
после термообработки. Назначение основных марок сталей дано в табл 109.
Нужная сталь может быть ориентировочно выбрана по заданной категории
прочности и размеру поковки (табл. 110). Окончательный выбор стали следует
делать, найдя в соответствующем разделе данного справочника группу сталей
с требуемыми свойствами.
Нормы механических свойств поковок по ГОСТ 8479—70* в зависимости
от категорий прочности приведены в табл. 111. Значения механических свойств
определены на продольных образцах. Образцы для механических испытаний по-
ковок цилиндрической и призматической формы вырезаются из напуска нли из
тела поковки на расстоянии */я радиуса или */в диагонали от наружной поверх-
ности сплошной поковки» нли на расстоянии V2 толщины пустотелой или рас-
сверленной поковки.
!09. Назначение основных марок сталей для крупных поковок
Сталь Назначение
20 Тяги, серьги, крюки, траверсы н другие детали, которые подвергаются невысоким напряжениям. но должны обладать вязкостью
25 Оси, валы, соединительные муфты, болты. В котлостроении — фланцы коробок сборников и тройников
Выбор стали для крупных поковок
81
Продолжение табл. 109
Сталь Назначение
30 Тяги, серьги, траверсы, оси* муфты, звездочки, цилиндры* рычаги
45 X Шеврон Hbfe валковые шестерни* пальцы, втулки
40ХН Валы, гидровалы, валы и диски паровых турбин, валы экскаваторов, муфты, шестерки, шестеренные валы
45ХН Шестеренные валки, зубчатые колеса, бандажи, валки для горячей прокатки
38ХГН Валы, ведущие осн, зубчатые колеса, детали экскаваторов и буровых машин
35 ХМ А Ответственные детали турбин и турбокомпрессоров, работающие при температурах до 480° (валы, диски, покрышки, болты, шпильки, штоки, фланцы)
40ХН2МА Коленчатые валы, шатуны, ответственные болты и шпильки, зубчатые колеса и другие нагруженные детали сложной конструкции
34ХН1МА Валы, цельнокованые роторы, диски, покрышки и другие особо ответ- ственные детали турбин и компрессорных машин, работающие при тем- пературе до 400°
82
Стали для деталей типа валов, шатунов, осей
110. Рекомендуемые стали для поковок в зависимости от пх размеров и категорий прочности после термообработки
(ГОСТ R479— 70 *)
500—800 Ст530 *. 35 *. 22К * 40ХН, 35ХМ, 38ХГН 40ХН, 34ХН1М, 38Х2Н2МА, 45ХНМ ’, 40ХН2МА .е Х^ «CD XX XX со со г: со I ти обеспечивается закал- П32, КП35, КП50, КП55.
на) поковок, мм 300—500 Ст5 % 25’, 30», 35*. 20Х % 22К * 40Х. 45Х. 40ХН, 35ХМ, 38ХГН. 40ХФА 45Х, 35ХМ, 40ХН, 34ХН1М, 38ХГН, 45ХНМ 34XH3M38XH3MA. 38ХНЗМФА. 38Х2Н2МА, 18Х2Н4МА, 45ХНМ 34XH3MA. 38XH3MA, ЗЗХНЗМФА, 36Х2Н2МФА ях данная категория прочное КП18, КП22. КП25, КП28. К
Диаметр (толщи! е> о 7 о о СтЗ *, 20 е, 25 ’, 30 ’. Ст5’, 15Х *, 20Х *, 12Х1МФ • 35Х. 40Х, 45Х, 34 ХМ, 35ХМ, 40ХФА, 40ХН, 34ХН1М •. 38ХГН 40Х, 45Х, 35ХМ, 40X11. ЗОХМА, 35ХМА. 25Х2М1Ф 34ХН1М, •S5XHM ’ 50ХФА. 25Х1МФ. 25Х2М1 Ф, 34XH3M 34ХН1М. 38XH3MA 38ХНЗМФА. 40ХН2МА 34ХН1МА. 34XH3MA. 36Х2Н2МФА, 38ХНЗМФА, 40ХН2МА, 38Х2Н2МА состоянии-, в остальных стал 5лп для категорий прочности
। । прочности До 100 КП20 СтЗ 15 ’, 20 15ХМ 25 *, 15 20 • КП40 45, ЗОХ, 40Х, 50Г2 ♦. 15ХМ, ЗОХМА. 40ХН, ЗОХГС 34ХН1М ' КП45 40Х, 35ХМ, 40ХН. 38ХГН, 25Х2М1Ф’, 34ХН1М, ЗОХМА, 15ХМ КП70 ЗОХГТ, ЗОХГСА, 20ХИЗА, 34ХН1М. 25Х2М1Ф 34XH3M КП80 18Х2Н4МА. 34XH3MA 38ХНЗМФА ’, 40ХН2МА, 38Х2Н2МА • Сталь находится в нормализованном кой н отпуском. Примечание. Рекомендуемые стг КП60, КП75 (ГОСТ 8479 — 70 *).
Стали углеродистые и легированные
83
III. Нормы механических свойств поковок (ГОСТ 8479—70 *)
Катего- рия от °в Диаметр (толщина) поковки, мм НВ на
До 100 300— 500 До 100 300— 500 до .100 300— 500
прочно-
стн МПа S. % гр % аИ, Дж/см«
не юнее
КП18 180 360 28 22 55 45 65 55 101 — 143
КП20 200 400 26 20 60 50 111—156
КП22 220 440 24 18 53 40 55 45 123—167
КП 25 250 480 22 17 48 35 50 35 143—179
КП28 280 540 20 15 40 32 45 30 156—197
КП32 320 580 17 12 38 30 40 167—207
КП35 350 600 18 14 38 174—217
КП40 400 630 17- 50 187—229
КП45 450 650 45 197—235
КП50 500 670 35 212—248
КП55 550 700 15 12 60 223—262
КП60 600 750 14 45 235—277
КП65 650 800 42 33 248— 293
КП70 700 850 13 11 262—311
КП7Б 750 900 40 30 40 277—321
КП80 800 950 12 0 293—331
Примечание. Значения величии б^, 1р. он для поковок толщиной
100—300 мы являются промежуточными, а для 500—800 мм — близкими к ука-
занным в табл. (ГОСТ 8479—70 *)-
3. СТАЛИ УГЛЕРОДИСТЫЕ И ЛЕГИРОВАННЫЕ
ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ С ВЫСОКИМИ ПРОЧНОСТЬЮ
И ВЯЗКОСТЬЮ СЕРДЦЕВИНЫ
3.1. Стали 30, 35, ЗОГ, 35Г
112. Назначение н общап характеристика
Сталь Назначенне
30 35 После закалки ТВЧ и низкого отпуска (HRC 30—40) — осп, валики, винты, штифты, упоры, кольца, шайбы, втулки и другие мелкие детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности. После закалки и высокого отпуска — тягн, траверсы, рычаги, цилин- дры прессов, коленчатые валы, шатуны, крепежные детали, валы, шпин- дели, бандажи и др.
ЗОГ 35Г Внлкн переключение передач и скоростей, шпвлькн, венцы и ободы маховиков, пальцы звеньев гусениц, болты, гайки и др.
Стали для деталей типе, валов, шатунов, осей
113. Химический состав*1, % (ГОСТ 1050 — 74 ** и 4543—71 *)
Сталь С Si Мп Сг, не более
30 0,27—0,35
35 0,32—0,40 0,17—0,37 0,50—0,50 0,25
зог 0,27—0,35
35 Г 0,32—0,40 0,70—1,00 0,30
Менее 0,3% Си, 0,3% N1, не более 0,035% Р, 0,04% S.
114. Ударная вязкость сталей при отрицательных температурах [8]
Сталь Режим термообработки (/, °C) с при температуре, ®С
+ 20 — 30 —50 —60
30 3, 860, в + Ос, 400, возд. 74 16 (—40°) - 43
35 Нормализация 64 4G и 12
115. Механические свойства*1 сталей после нормализации (ГОСТ 1050—74 **
• и 4543 — 71 *)
Сталь Температура, °C от 'в ‘Ч $ °н Дж/см8 НВ после отжига, не более
нормали- отпуска с охла- М Па %
за ци и на воз- духе не мспсс
30 880 — 300 500 21 50 80 179 ••
35 — 320 540 20 70 207 ••
ЗОГ 860 600 550 45 80 197
35Г 34 0 570 18 70 207 1
«1 25 мм *1 На образцах из заготовок стали ЗОГ и 35Г). После закалки и отпускг Горячекатаной стали. ®80 мм (стали 30 и 35): из заготовок сечением
Стали углеродистые и легированные
85
Полоса прокаливаемое™ стали 35 показана на рис. 8.
116. Температура критических точен
сталей, °C
Рис. 8. Полоса прокаливаемостн
стали 35 (ГОСТ 4543—71*) -
Критические точки 30 35 ЗОГ
Act 730 730 723
Acs 820 610 810
117. Механические свойства закаленных сталей 30, 35, ЗОГ и 35 Г
г- зависимости от диаметра заготовки и температуры отпуска [25]
Сталь । Температура отпуска, °C Диаметр за- готовки, мм °в 6 г|) сн’ Дж/см5 НВ
МПа
30*1 4 00 20 60 550—660 420—490 690—860 560—680 21 — 12 24—16 66—58 64—53 220—100 190—90 190—239 153—189
500 20 СО 490—590 390—440 640—760 540—630 23—16 27—18 71—65 68—61 240—160 210—120 175—208 150—175
000 20 60 4 00—460 350—390 590—660 490—570 25—19 28—21 78 — 71 72—66 270—200 230—150 165—184 138—158
35 *» 400 20 60 630—760 460—520 780—940 630—730 15—10 19—14 61—55 58—50 150—80 130—70 215—260 172—202
500 20 60 540—640 420—470 700—820 590—680 19 — 14 22—16 67—62 64—58 190—140 160—90 193—226 162—185
600 20 60 100—300 420—480 370—410 280 630—690 530—610 640 22—17 24—20 17 74—68 68—64 230—180 190—120 173 — 191 145—168
ЗОГ *2 400 500 600 - 500 450 750 700 600 15 17 20 55 60 68 35 50 80
35Г *s 35Г *а 550 50 200 560 460 680 610 23 27 64 63 130 100 —
Примечание. 1 кгс/см® « 10 МПа; 1 кгс/сма «= 10 Дж/см*. •’ Закалка с 800 °C в воде. *г Закалка с 840 °C в масле. Закалка с 840 °C в воде для образцов, вырезанных из центра заготовки.
86
Стали для деталей типа балов, шатунов, осей
118- Технологические свойства [16, 25]
Сталь Темпера- тура ковки, сС Прокаливае- мое» ь, диаметр, мм Склон- ность к отпуск- ной хруп- кости Свариваемость Обрабатывае- мость резанием
нача- ла кон- ца в воде в ма- сле
30 1250 800 <=18 ««У Не склонна РДС, АДС под флюсом и газовой защитой с подогре- вом КТС Твердый сплав (К„ = 1.2). Быстрорежущая сталь (А'о = Ы; НВ 135—187)
35 10—20 4—10 2—Б То ЖС РДС н ЭШС. Не- обходим подогрев до 200—300° и по- следующий отпуск при 500—650°. КТС без ограннче- 11 ИЙ Твердый сплав (К„=1.о>, Быстрорежущая сталь (Кг= но, НВ с 187)
ЗОГ 1200 20—30 10—20 6- 1 0 3—5 Склонна при I % Мп РДС, АДС под флюсом, рекомен- дуется подогрев 1 последующа я тер - мнческая обработ- ка. КТС без огра- ничен ИЙ Твердый сплав (Ко = 0,8). Быстрорежущая сталь 1 ‘ (Ко = 0,8; НВ 149—197)
Пр л мечг н и л. 1. Стали 30, 35, 3*)Г флокенонечувствительпы, имеют низ-
кую коррозионную стойкость. 2. Прокаливаемость: числитель — для 50% мар-
тенсита: знаменатель — для 90% мартенсита.
3.2. Стали 40, 45, 40Г, 45Г, 50Г
119. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение
4 С 45 После улучшения — коленчатые валы, шатуны, зубчатые веицы, маховики, зубчатые колеса, распределительные валики, болты, шпильки, цилиндры, гайки, шпонки, храповики, бандажи, фрикционные диски, плунжеры, шпин- дели, оси, муфты, зубчатые рейки, прокатные валики, пальцы траков гусе- ниц н другие детали После поверхностного упрочнения с нагревом ТВЧ —детали средних раз- меров, к которым предъявляются требовании высокой поверхностной твер- дости и повышенной износостойкости прн малой деформации (длинные валы, ходовые валики и ходовые винты станков, зубчатые колеса) Закалка ТВЧ с отпуском 160—180 °C позволвет получить длв стали «и твердость поверхности HRC 40—53; длв стали 45 — HRC 40—56. Режимы термообработки см. в табл. 138, 139
40Г 45Г БОГ Полуоси легковых и грузовых автомобилей, распределительные валики, коленчатые валы, шатуны, осн, карданные валы, тормозные рычаги, диски трення, вубчатые колеса, шлнцевые н шестеренные валы, анкерные болты В холоднотянутом состоянии и после закалки с отпуском болты, гайки н шпильки высокой прочности Стали обладают повышеннымн упругими свойствами
Стали углеродистые и легированные
87
120. Химический состав **, % (ГОСТ 1050—74** и 4543—71*)
Сталь С S1 Мп Сг
40 45 0,37—0,45 0.42—0,50 0,50—0,80 0,25
40Г 0,37—0,45 0,17 — 0,37 0,70—1,00
45Г БОГ 0,42—0,50 0,48—0,56 0,60—1,00 0,70—1.00 0,30
•1 <0,3% Си: <0,3% NI; <0,035% Р; <0,040% S.
121. Коэффициент линейного расширения и теплоемкость сталей [25]
Темпера- тура, °C а. 10°, мм/(мм.°С), для сталей С, кДж/(кг.°С), Для сталей
40 45 40Г 50Г 40, 45 40Г 50Г
0—100 11,3 11,59 9,4 11,5 0.469 0,485 0,473
0—200 12,0 12,32 12,0 11,9 0,482 0.482
0—400 13,3 13,71 — 13,8 0,523 0,490 0,523
122. Теплопроводность и модуль нормальной упругости сталей [32 ]
Темпе- ратура, °C К Вт/м.град, для сталей Е-10"4, /МПа, для сталей
40 45 40Г 50Г 40 45 БОГ
20 — . 21,4 20,4 22.0
0—200 50,6 48,0 59,3 21.0 20.0 21.7
0—300 48,9 46,5 53.0 39.8 19,7
0—400 - 46,5 42.8 50,0 36,4 20,0 19,4 20.8
88
Стали для деталей типа eawe, шатунов, осей
123. Меха ги чески с свойства*1 сталей после нормализации
(ГОСТ 1050—74** и 4643—71*)
Сталь Температура. СС От °в Дж/см* HP после отжига, не более
норма- лизации отпуска с охлаждением на воздухе
МПа %
40 45 40Г 45Г 50Г 870 — • 34 0 580 610 600 19 16 17 45 40 45 60 50 60 187 197 207
860 360
600
650 380 630 15 40 50 229
Примечание. I кгс/мм* •» 10 МПа; 1 кгс/сы* «= 10 Дж/см*. •’ На образцах из заготовок диаметром 80 мм (сталь 40 и 45), из заготовок сечением 25 мы (сталь 40Г. 45Г п 50Г). •* Поело закалки и отпуска.
124. Температура критических точек сталей, °C
Критическая точка 40 4 Г- 4СГ 5СГ
Л с, 730 730 723 723
Ас, 790 755 785 760
125. Механические свойства сталей в крупных поковках (ГОСТ 8479—70 *)
режим термообработки (/. °C) Диаметр или тол- щина, мм °т °в Сч X V
S МПа % ак. Дж/ НВ
и не менее
40 3, 830—850, в + Ов, 580—640, возд. До 100 100—300 350 320 600 580 18 14 45 35 60 35 174—217 167—207
300—500 500—800 280 540 15 13 32 30 30 156—197
45 3, 820—850. в 4- Ов. 550—650» возд. До 100 100—300 400 350 630 600 17 45 40 60 55 187—229 175-217
300—500 320 580 12 30 30 167—207
Н, 830—860, возд. + Ов. 550—630, возд. 500—800 250 480 15 30 35 143—179
Стали углеродистые и легированные
89
126. Механические свойства закаленной стали в зависимости от дивметра
заготовки и температуры отпуска 125 ]
Сталь Темпе- ратура отпуска °C Диаметр заго- товки, мм ит °в б ф *н» Дж/см1 НВ
МПа %
Закалка в масле •
40 200 300 770—1340 730—1150 940—1490 880—1300 6—3 8—4 45—И 51—3 30—20 70—10 267—415 247 — 360
45 200 300 - ЮЗО- 1650 930—1380 1200— 1760 1080— 1530 4—2 4 — 3 30—12 0—25 20—10 20—10 335—492 302—418
40 400 20 60 За 700—830 490—560 калка в во 860—1010 680—790 ЕКе • 12—8 16—13 58—54 53—47 100—70 90—50 239—280 189—217
500 20 60 590—680 440—500 760—870 630—720 16—13 18—15 65 — 61 61—55 160—120 120—70 208—239 175—200
600 20 60 too— 300 450—500 390—430 320 660—720 570—640 580 19—16 21 — 19 15.0 ‘II 200—160 150—110 184 — 200 158—180
45 4 00 20 60 760—890 520—590 940—1080 730—840 10—8 14—12 55—52 50—46 80—70 70—50 260—302 202—234
500 20 60 640—730 470—520 320—920 680—770 14 — 12 16—14 62—59 58—52 140—100 90—60 255—227 185—210
600 20 60 100— 300 480—520 410—440 350 G90—760 610—680 600 17—16 20—18 17,0 68—65 64—61 180—140 120—90 65 191—209 168—190
40Г 550 50 200 590 500 840 770 20,0 14,0 - 90 70 -
50Г Образ 570 Темпера цы стали 150 тура зака 40Г выре 440 лкв 850 °C заиы из це 760 ;ля стали 41 игра. 18,0 , 840 °C 45 | 60 — для сталей 45, 4 ЗГ. 50Г. I
90
Стали для деталей типа валов, шатунов, ' осей
127. Рекомендуемые температуры отпуска поксвок из стали 40
Температура отпуска, °C 630—660 620—650 600—630
ит, МПа 300—350 350—400 400—450
НВ 170—217 179—228 187—241
128. Механические свойства сталей при высоких температурах [29]
Темпера- тура ИС- °т °в С5 °Л- 10“* G.10-*
пытания, Дж/см*
°C МПа % МПа
40 После норма- лизации н от- 20 370 670 24 50 60 21 8
пуска 650 °C 300 270 650 25 47 90 20 7
500 230 350 27 68 60 18 6
45 Горячекатаная 20 360 640 22 49 40 20 -
300 260 730 44 60 19
500 180 380 23 67 40 - -
129. Ударная вязкость сталей при пониженных температурах [8,25]
Сталь Термическая обработка (Г, °C) ац, Дж/см*, при температуре, °C
4-20 — 20 — 40 — 80
45 н + О 94—90 61 61 40
40 3, 850. в + Ос, 400 80 - 56 52
40Г Отж 3 4- О 47 10 7 -
50Г 3, 840 + Он, 580—580 - 64 48 -
Стали углеродистые и легированные
91
180. Длительная прочность сталей (для состояния нормализации) [29]
Сталь Характеристика длительной прочности ОдЛ. МПа, при температуре, °C
400 450 500
40 01 ооо 320 200 ПО
<Jj© ООО 260 140 70
°100 ООО 190 100 44
45 Ою ооо 250 140 70
°100 ООО 190 97 44
131. Сопротивление ползучести сталей [29]
Сталь Состояние Характеристика ползучести Спл, МПа, при температуре, °C
400 450 500 550
40 После нормализации и отпуска 650° °1/100 ООО 100 50 30 -
45 После отжига °1/10 ООО °1/100 ООО ИЗ 83 76 44 41 28 24 18
182. Предел выносливости сталей после закалки и высокого отпуска [4G]
С-1 °-1к °т «в 6». %
МПа
40 317 445 663 .25
45 838 = 476 490 23,2
4 0F 835 279 640 730 23,2
бог 840 680 -
188, Технологические свойства [18, 25]
Сталь , Температура ковки, °C Прокаливаемость, диаметр, мм Склонность к отпускной хрупкости Способы сварки Обрабатываемость резанном
нача- ла конца в воде в масле К» Материал резца
40 1250 300 15-35 10—23 5-12 3—0 Не склонна РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС, КТС — без ограничений 1,2 Твердый сплав
1.05 Быстрорежущая сталь (НВ 170)
45 750 15-35 6—12 То же РДС и КТС 1,0 То же
Твердый сплав (НВ 170—179)
40Г 800 25-35 16-23 6-14 5 — 6 Склонна при 1% Мп РДС, АДС под флюсом, КТС. — без ограничений 0,9 То же
0,7 Быстрорежущая сталь (НВ 174-207)
45Г 23-33 13 — 18 То же То же 0,9 Твердый сплав (НВ 202)
50Г 780 25—33 25 6—19 8 То же
Примечания: 1. Все стали трудно свариваются, необходим подогрев и последующая термообработка.
2. Флокеночувствительность у стали 40 отсутствует, стали 45, 4 0Г и 45Г — малофлокеночувствительны; 50Г — флокено-
чувствительна.
3. Коррозионная стойкость всех сталей низкая.
4. Прокаливаемость: числитель — для 50% мартенсита; знаменатель — для 90% мартенсита.
Стали для деталей типа валов, шатунов, осей Стали углеродистые и легированные
94
Стали для деталей типа валов, шатунов, осей
Продолжение табл. 135
Сталь С S1 Мп Сг, не более
65 0.62—0,70
70 0.67 — 0,75
75 0,72—0,80 0,17 — 0.37 V,50—0.80 0.25
80 0,77—0,85
85 0,82—0,90
** Менее 0,04% S, 0,035% Р, 0,25% Си, 0,25% N1.
136. Механические свойства *1 сталей после
термообработки (ГОСТ 1050—74**)
Сталь
50
55
60
65
70
75 *
80 *;
85 •
Тсмпера-
850
1100
820
48С
255
1150
84 0
830
640
660
690
710
730
138. Рекомендуемые режимы
термообработки углеродистой
качественной конструкционной
стали (ГОСТ 1050—74**,
14959—79)
Температура
нагрева, °C
Сталь
380
390
410
420
430
900
950
1000
14
13
207
217
229
нз заготовок
** На образцах
троп 80 мм.
•* ’Тосле закалки в масле.
диаме-
137. Температура критических точек, °C
Критиче-
ская
точка
Сталь
50 | 55 | 60 | 70
75 | 85
Act
Act
725
760 | 755 | 750 | 743
710
735 | 730
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
58 (55ПП)
60
65
70
75
80
85
60Г
65Г
70Г
нормали- зации X X R а X со отпуска
920 900 200
900 880
890 870
880 86” 850 600
870 860 840
850 30 820
— —
840 820 600
830 820 — —
- 820 480
84 0
820
139. Рекомендуемые минимальные выдержки (ГОСТ
Ю50—74**|
Операция
Время, ч
Среда охлаждения
при закалке *х
Нормализация или закалка
Отпуск, 200 °C
Отпус<, 600 °C
0,5
2
Вода
Для сталей 75, 80. 85 — масло.
Стали углеродистые и легированные
95
140. Механические свойства закаленной стали в зависимости
от диаметра заготовки и температуры отпуска [18 ]
Сталь Темпе* ратура отпуска, °C Диаметр заго- товки, мм °т °в 6 °н’ Дж/см2 НВ
МПа %
50 -1 400 20 60 830—950 560—620 ЮЮ- 1160 780—900 8—7 13—11 54—49 47 — 44 70—50 50—40 280—325 217—249
500 20 60 680—780 500—550 870—970 720—820 13—11 15—14 61 — ^7 55—48 120—80 70—50 239—268 200—225
600 20 60 500—540 430—460’ 720—780 640—720 16—15 19—17 67—62 62—59 160—120 110—70 200—217 180—200
55 •! 400 20 60 890—1010 590—660 1080— 1240 840—950 8—7 12—10 52—43 46—42 70—50 50—30 302—341 234—266
500 20 60 730—820 520—580 920—1030 770—870 12—10 14 — 13 59—53 52—43 100—60 60—4 0 255—285 210—239
600 20 60 520—570 440—490 750—810 680—760 15 18—16 65—58 61—56 140—110 90—60 209—225 190—210
00 *2 560 620 30 530—600 450—500 900 820 15 22 42 55—50 30 45
70 *£ | 480 м Закалк 2 Закалк с 840 °( с 830 °C ь50' в воде. в масле. 1050 8 30 — -
Высокоуглеродистые стали марок 50, 55 и 60 имеют небольшую прокалнва-
емость. Это видно из рис. 10 и табл. 142.
Виды поставляемого полуфабриката из
сталей 05кп, 08кп, Юкп, 15кп, 20кп, 08пс,
Юпс, 15пс, 20пс, 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35,
40, 45, 50, 55, 58 (55ПП), 60, 65, 70, 75, 80,
85, 60Г, 65Г, 70Г.
1 .Круглая и квадратная горячекатаная
и кованая сталь размером 5—250 мм (марок
от 05кп до 60), ГОСТ 1050—74**.
2 . Калиброванная сталь н серебрянка, а
также горячекатаная сортовая сталь марок
от 65 до 70Г диаметром до 50 мм, ГОСТ
1050—74**.
141. Предел выносливости *
сталей после заиалки и высокого
отпуска 1131
Сталь св
МПа
55 60 782 723 386 381
* На базе 10* циклов
3. Тонколистовая горячекатаная
„„ толщиной 0,5—3,9 мм марок от 0,8кп
(ГОСТ 16523—70*) и марок 60Г, 65Г, 70Г (ГОСТ 1542—71).
4. Толстолистовая горячекатаная сталь толщиной 4—160 мм марок от 08кп
до 10пс, от 08 до 70 и марок 15Г, 20Г, ЗОГ, 40Г, 50Г. 60Г. 65Г.
70Г, ГОСТ 1577—70*. ’
сталь
до 50
96
Стали для деталей типа валов, шатунов, осей
5. Балки двутавровые № 10—60 марок от 10 до 50; швеллеры № 5—40 марок
от 10 до 50 (ГОСТ 1050—74**).
Рис. 10. Полосы нрокаливаемостп:
а — стали 50 (нагрев 840 °C» зерно б—8-го балла); б — стали 55 (на-
грев 820 °C. зерно б—8-го балла); в — стали 60 (нагрев 820 °C)
142. Технологические свойства
Сталь Температура ковки, °C Прока л н- ваемость, диаметр, мм Свариваемость Обрабатываемость резанием
нача- ла конца в воде 1 в масле
50 1250 800— Ь50 15 — 26 У — 1У РДС трудно свари- вается. Необходим подогрев и немед- ленная последую- щая термообработка Твердый сплав (Ар = = 0,8). Быстрорежущая сталь (Ко = 0.7; НВ 170—229)
55 850 16—28 9 — 16 КТС с последующей термообработкой Твердый сплав (Ко = 0.8; НВ 172—180)
6С 26—48 10—20 Твердый сплав (Ко = = 0,7). Быстрорежущая сталь (Ко = 0,6. НВ 183—241)
15 — 30 3—12
70 1200 - -
75 1180 806 Не применяется для сварных конструк- ций. КТС с после- дующей термообра- боткой
85
Примечания:!. Все стали малофлокепочувствнтельны; не склонны к от-
пускной хрупкости, имеют низкую коррозионную стойкость.
2. Прокаливаемость! числитель для 50% мартенсита; знаменатель *— для
90% мартенсита.
.6. Из сталей марок I5F, 20Г, 25Г, ЗОГ, 35Г, 40Г, 45Г, 50Г угловые горяче-
катаные профили (ГОСТ 1050—74**): равнополочиые при ширине полки 20—
250 мм и толщине 3—30 мм; неравнополочные при ширине большой полки 2о—
250 мм и толщине 3—20 мм.
Стали углеродистые и легированные
97
7. Горячекатаная проволока всех марок сталей 0 5—9 мм, ГОСТ 1050—74**.
8. Трубная ваготовка из еталей марок от 08 до 60 и от 15F до 70Г, раз-
мером 52—280 мм, ЧМТУ 1-594—68.
9. Фасонная сталь специального назначения: рессорно-пружинная марок
от 65 до 70Г; для автомобильной и тракторной промышленности марок 40 и 45
(оси автомашин и прицепов); марок 40Г н 45F (башмаки гусениц тракторов).
Фасонная сталь поставляется для ряда других отраслей промышленности [36].
Сортамент стали должен соответствовать требованиям:
горячекатаной круглой — ГОСТ 2590—71*;
горячекатаной квадратной — ГОСТ 2591—71* и ГОСТ 4693—77;
кованой круглой и квадратной — ГОСТ 1133—71;
горячекатаной шестигранной — ГОСТ 2879—69;
горячекатаной полосовой — ГОСТ 103—76;
калиброванной круглой — ГОСТ 7417—75;
калиброванной квадратной — ГОСТ 8559—75;
калиброванной шестигранной — ГОСТ 8560—78;
серебрянки — ГОСТ 14955—77.
143. Цены па углеродистую качественную конструкционную сталь [37, 38]
Сталь Оптовая цена (руб.) за 1 т стали
сортовой размером, мм листовой толщиной, мм трубной за- готовки диаметром, мм балок и швеллеров, № проволоки диаметром, мм
5—250 0,5—160 52—280 10—40 5—9
10 166 — 112 177—150 111 — 115 125 — 112 156—129
50 161 —108 174—146 107—111 120—107 152—124
3.4 Стали 60Г, 65Г, 70Г
144. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение
60Г 65 Г 70Г Рессоры, плоские и круглые пружины, шайбы Гровера, пружинные кольца, зажимные цанги, стопорные кольца и другие детали пружинного типа, от которых требуются высокие упругие свойства и износостойкость. Тормозные барабаны и ленты, зубья бором, лапы культиваторов, лемехи. звенья цепи элеватора н другие детали сельскохозяйственного машиностроения
145. Химический состав*1, % (ГОСТ 4543—7!* и 1050—74**)
Сталь С Si Мп Сг, не более
60Г 0,57—0,65 0,70—1,00
65 Г 70Г 0,02—0,70 0,67—0,76 0,17—0,37 0.90—1.20 0,25
*? Не более 0,04% S, 0,035% Р, 0,30% Си, 0,30% NI
4 Журавлев В. Н и др.
98
Стали для деталей типа балов, шатунов, осей
146, Механические свойства *ж сталей цоелг нормализации (ГОСТ 1050_74**)
°т ’в в.
Сталь Температура, СС МЛэ %
нс мопсе
6СГ 54 0 420 710 11
С 5 Г 70Г 820 440 460 750 800 9 8
* Па образцах из заготовок диаметром до 80 мм. НВ после отжига для всех
сталей 229.
Полоса прокаливаемости стали 65Г приведена на рис. 11. Добавка марганца
в углеродистую сталь значительно увеличивает ее прокаливаемостъ.
147. Температура критических точек
Сталь Температура, °C, для точек
Л с, /к-
65Г 721 745
3.5. Стали 30Г2, 35Г2, 40Г2, 45Г2, 50Г2
J48. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение
30Г2 35 Г2 Коленчатые валы, полуоси, цапфы, рычаги сцепления, вилки переключения передач, фланцы
40Г2 Осн, коленчатые валы, поршневые штоки, рычаги сцепления, распредели- тельные валы, карданные валы, полуоси, шестерни
45Г2 Карданные валы, полуоси, червяки, шатуны (в автотраиторостроении); трамвайные, вагонные и паровозные оси, шестеренчатые валы, коленчатые Детали могут упрочняться поверхностной завалкой с нагревом ТВЧ. После закалки и низкого отпуска (180—200 °C) HRC 48—52
50Г2 Карданные валы, зубчатые колеса, шестеренчатые и червячные валы тракторостроении); плоские спиральные пружины, диски трения и другие детали, работающие в условиях трения под действием повышенных нагруз к
Стали углеродистые и легированные
99
149. Химический состав *\ % (ГОСТ 4Б43—71*)
Сталь С Si Мп ** Сг, не более
30Г2 0.26—0.35
35 Г2 0,31—0,39
40F2 0.36—0.44 0.17—0,37 1,40—1.80 0.30
45Г2 0.41—0,49
50Г2 0.46—0,55
♦’ Не более 0.035% S, 0.035% Р, 0,30% Си, 0,25% N1.
•в Стали могут поставляться с 1,20—1.00% Мп.
151. Температура
критических точек, °C
1Б0. Термообработка и механические свойства*1
сталей (ГОСТ 4543—71*)
Температура, иС °т °В 6. НВ после I отжига, не более
МПа %
Сталь норма- лизации отпу- ска
яс гасяее
30Г2 35 Г2 40Г2 45Г2 50 Г2 880 870 860 850 840 600 350 370 390 410 430 600 630 670 700 750 15 13 12 45 207 217
650 40 ЗБ
И 229
*' Заготовок сечением 25 мм с охлаждением
после нормализации и отпуска на воздухе.
Крити- ческа я точка Сталь
35 Г2 40Г2 4БГ2
Act 718 713 711
Ас, 804 780 765
1Б2. Механические свойства сталей после закалки и отпуска [13 ]
Сталь Сече- ние, мм Место вырезки образца Режим термообра- ботки (t, °C) °т «в б. ч> он. Дж/см» НВ
МПа %
не ме- ее
35 Г2 До 60 1/ЗЯ 3, 800—820, в 4- + Ов. 620—640, в 650 800 16 50 60 255— 302 .
38 1/2Л Н. 870—925 + + 3, 800—830 + + Ов при 425 950 1120 10 40 331
При 540 750 950 16 50 277
Прк 650 510 720 20 59 223
40Г2 75 Поверх- ность 3, 830, в 4- Ов, 600, в 620 84 0 16 60 60 -
Центр 560 770 54 50
4*
1(Х)
Столп для деталей типа валов, шатунов, осей
Продолжение, табл. 152
Сталь Сече- ние, мм Место вырезки образца Режим термообра- ботки (t, СС) °т % 6. ан. Дж/см1 ни
МПа %
не менее
43 Гг До 60 »/,/? 3. 830—8Б0, м + 4- Ов, 550—600, в 700 850 13 45 45 269— 321
50Г2 До 80 - 3, 810—840, м + 4- Ов, 500—600 960 9 40 — 250— 300
ЗЗГ2 • 100— [300 11. 84 0—860, ВОЗД. 4- Ов, 600—650, возд. 300 590 18 43 30 183— 241
И ] и м с ч а и и е. 1 кгс/мм1 10 МПа; 1 кге- м/см1 ** 1 0 Дж/см ’ • Свойства стали 35Г2 в крупных поковках.
1БЯ. Ударная вязкость при отрицательной температуре [25J
Сталь Режим термообработки (С ЮС) «и, Дж/см1, при температуре, "С
— 20 — 40 —60 — 80
36Г2 3, 880. м 4- Ов. 54 0 50—70 40—60 25—60 20—Б0
4БГ2 Нормализация 60 — — —
Полосы прокаливавмости сталей 35Г2, 40Г2 и 451'2 приведены на рис. 12.
Для первых двух сталей в табл. 154 приведены критические сиамегры для 50%
н 90% мартенсита.
10 03 s 15 21 27 L,MM
Рис. 12. Полосы прокалНЕвемости:
а — стали ЗБГ2 (нормализация
870 °C, закалка 840 °C) I16J; б — ста-
ли 40Г2 (нормализация 870 °C, за-.
калка 840 °C (161; в — стали 48Г2
закалка 840 ^С) [181
«2
Стали-углеродистые и легированные
101
154. Технологические свойства L16, £5 1
Сталь Температура ковки, °C Прокали- ваемость, диаметр, мм Свариваемость Обрабатываемость резанием
нача- ла конца в поде в мас- ле
35Г2 1180 800— 850 4 7—80 25—Б0 РДС — необходим по- дог рев и последующая термообработка. КТС — требуется последующая термообработка Твердый сплав Ко = 0,85. Быстро- режущая сталь = = 0.65; НВ 156—207
30—6С 10—30
40Г2 50—90 40—70 27—55 2 0—40 Трудно сваривается. РДС — необходим подо- грев н последующая термообработка Твердый сплав Но = 0,8. Быстро- режущая сталь К = = 0.7; НВ 201
45Г2 850 30—65 17—4 Б То же. КТС — требует ся последующая термо- обработка Твердый сплав Ко = 0,8. Быстро- режущая сталь = =» 0,55; НВ 167—229
50Г2 - - Не применяется для сварных конструкций -
Примечания: 1. Все стали склонны к отпускной хрупкое! п, малофдо-
кеночувствительпы, охлаждение поковок сечением более 60 мм замедленное. Кор-
розионная стойкость сталей низкая.
2. Прокаливаемость; числитель для 50% мартенсита; знаменатель — для
00% мартенсита
3.6. Стали ЗОХ, 35Х, 38ХА, 40Х, 45Х, 50Х, ЗОХРА
15Б. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение
ЗОХ 35Х ЗОХРА Оси, валики, рычаги, болты, гайки н другие некрупные детали, а также зубчатые колеса, валы и ответственные нагруженные шпильки
38ХА 40Х j. В моторостроении — коленчатые валы, фрикционные диски, зубчатые ко- леса. неазотируеыые гильзы цилиндров, впускные клапаны тихоходных Ди- зелей, шатунные болты н гайки, силовые шпильки, коромысла клапанов и Другие улучшаемые детали, закаливаемые в масле В турбостроении — турбинные диски, валы зубчатых передач, детали соеди- нительных муфт турбин, роторы турбокомпрессоров. В нефтеперерабатывающем машиностроении — высокопрочные трубы, бал- лоны большой емкости, работающие под .давлением до 400 ат {стал:. 38 ХА) и др.
45Х 50Х Валы, оси, крупные зубчатые колеса, пальцы и Другие детали с трущимися по- верхностями, подвергающимися истиранию без значительных ударных на- грузок
102
Стали для деталей типа валов, шатунов, осей
156. Химический состав*', % (ГОСТ 4Б43—71*)
Сталь С S1 Мп Сг
ЗСХ 35Х ЗБХА 40Х 45Х 50Х ЗОХРА •’ 0,24 — 0,32 0,31—0,39 0.35—0.42 0,36—0,44 0,41 — 0,49 0,46—0,54 0,27—0,33 0,17-* 0,37 0,50— 0,80 0.80—1,10
1,10—1,30
•' Нс более 0,035% S. 0.035% Р. 0.30% Си, Ц30% Ni. •2 Не более 0,005% В.
1Б7. Термообработка п механические свойства *’
хромистых сталей (ГОСТ 4543—71*)
Температура, °C о7 °В о. ч> °п»
Сталь закалки в масле отпуска с охлаждени- ем в воде МПа % Дл с/см1 отжига, не более
или в масле ie ысисс
ЗОХ 35Х 500 700 750 900 930 12 11 45 70 167 197
38ХА 860 550 800 950 12 50 90 207
4 0Х 500 1000 10 45 60 217
45Х 840 521» 850 1050 50 22 У
Б0Х 830 900 1100 9 40 40
ЗОХРА ♦* 860 200 1300 1600 50 241
•* Заготовок сечением 26 мм. •х Термообработка: Н, 900 + 3, 8СС м + ОН 200 возд.
168. Режим отжига ы закалки 125.1
Сталь Отжиг Закалка
/, °C НВ, ие более гвч. (I. °C) HRC поверхности
35Х 850 197 3 ч Ои <56
38ХА 825—845 207 —
40Х 820—840 217 з 4 180 Он. -200 >45
45Х 780—840 42—58
Б0Х 820 229 3 + Он. 160—180 >56
Стали углеродистые и легированные
103
1Б9. Температура критических
точек, °C
Сталь Act
35 X 740 815
38ХА 40Х 743 782 815
45Х 50Х 735 720 770
160. Механические характеристики поковок
из стали 4ОХ * в зависимости от температуры
отпуска [13]
Температура отпуска, °C НВ От, МПа
630—660 179—228 350—400
610—640 187—241 400—450
580—620 207—255 500—550
* Для диаметра или толщины 100—
300 мм.
161. Механические свойства сталей в крупных -поковках (ГОСТ 8479—70*)
Сталь Режим термообработки (Л °C) Диаметр нлк тол- щина, мм ст °в 6* ф 1 °н’ Дж/см2 НВ
МПа %
ЗОХ 35 X 3, 850—870, тз или м 4' Ов. 560—640, в До 1 00 400 500 400 630 670 630 17 16 15 45 60 187—229 212—248 187—229
100—300 40 55
40Х 3, «40—860» ш + Св, 550—600, возд. До 100 100—300 300—500 500—500 500 670 16 45 40 35 30 60 55 50 30 212—248
13
400 320 530 580 187—229 167—207
11
45Х 3, 840—860. м 4- Ов, 580—620» возд. До 100 100—300 300—500 500—800 650 550 450 350 800 700 650 600 13 42 40 ЗБ 33 60 248—293 223—262 197—235 174—217
50
12 40
50Х 3, 820—840, м + Ов. 54 0—580. возд. До 100 100—300 300—500 500—800 650 600 800 750 13 42 40 38 33 60 248—293 235—277
50
350 600 14 12 174—217
40
162, Механические свойства сталей в зависимости от размера заготовки
и режима термообработки [13]
Сталь Сечение, мм Место вырезки об] азца Режим термооб- работки (f. °C) °т °в 6. ф Е д НВ
МПа %
ЗОХ СО Центр 3, 820—650, в 4- 4- Ов» 540—580 737 892 16.3 55 54 -
Поверх- ность «31 958 16,3 Б9 64
104
Стали для деталей типа яалод, шатунов, осей
Продолжение табл. IS2
Сталь Очеиие, VM Место вырезки образца Режим термооб- работки (/, СС) От °в НВ
МПа %
4 ОХ 60 Центр Н, 650 + Ов, 600 + 3. 650, в + + Ов, 500—560, в 620 840 14 56 so 235
Поверх- ность 680 880 - - - 255
160 Центр И. 850 + Ов, 060 + +3, 650, в + Ов, 600—620 470 700 17 5G 80 196
Поверх- ность 60Г 800 - - 223
45 X 60 Поверх- и ость 3, 825. м + Ов, 485, возд. 850 1050 8 40 302— 341
50Х 80 3, 820, м+ Ов. 650 780 980 б ,0 «= = 11,6 47 07 -
Примечание. ! кгс/мм* •• 10 МПа; 1 кгс-м/см2 « 10 Дж/см4.
КЗ. Ударная вязкость сталей прн отрицательных температурах [в, 13 J
Сталь Режим термообработки U. вС) Оц, Дж/см’, при температуре, СС
+ 20 — 20 — 40 -70
30 X 11. 650 3. 660. м + Ов. 500 152 99 130 78 102 65 73 49
40Х 3, 850. ы + Ов, 650 3. 850, м + Ов, Б80 :бз 93 151 84 109 87 65
45Х - 5С - 52 40 (—80°)
184. Предел выносливости сталей 113 1
Содержание, % Число Режим термообработки (/, °C) В о_.
С Сг циклов МПа
40Х 0,38 0,95 Ы0* 3, 860, м + Ов. ББО, м 860 380
46Х 0,45 1.14 Б-10» 3. 830, м + Ов, Б7Б, ы 1170 600
!38ХА 0.38 0,9Б — 3. 860, м + Ов, ББО, ы 890 380
Б0Х — — — 3. 830, м + Ои, 180—200, м — 710
Стали углеродистые и легированные
105
Полосы прокаливаемости сталей ЗОХ, 35Х, 38ХА, 40Х, 45Х и 50Х пока-
8япы на рис. 13. По данным табл. 165 эти стали даже в масле прокаливаются на
значительную глубину, поэтому используются для тяжел она груженных деталей
машин.
HRC
HRC
Рис- 1з. Полосы прокаливаемости:
а — стали ЗОХ (ГОСТ 45.43—71*); б — стали 3$Х (ГОСТ 4543—71*); в — ста-
ли 38Х А (нагрев 840 °C) [131; г — стали 40Х (ГОСТ 4543 — 71*); д — стали 4бХ
(ГОСТ 4543—71*); е— стали 50Х (закалка 840 °C) [13 j
18Б, Технологические свойства
Стали Температура ковки, °C Прокалп- ваемость в масле, диаметр, мм Свариваемость Обрабатываемость резанием
на- чали конца
ЗОХ 1260 800 15—25 - -
35Х РДС, ЭШС с подогре- вом и последующей тер- мообработкой. Сварива- ется ограниченно Быстрорежущая сталь (Ко = 0.95); НВ 163
38ХА 1240 17—35 -
106
Стали для деталей типа валов, шатунов, осей
Продолжение табл. /55
Сталь Тзмпература ковки, СС Прокали* ваемость в масле, диаметр, мм Свариваемость 0 б рабаты в аемос ть резанием
на- чала конца
40.Х .250 8С0 17—45 10—30 Трудно сваривается. РДС, ЭШС — необхо- дим подогрев и после- дующая термообработка. КТС с последующей термообработкой Твердый сплав (Ко = = 1,2). Быстрорежущая сталь (Ко = 0,95): НВ 103—1С8
45 X 78 ( 20—50 Трудно сваривается, РДС — необходим подо- грев и последующая термообработка. КТС с последующей термооб- работкой
50Х 10—55 20—45 Твердый сплав — = 0,85). Быстрорежущая сталь IKV = 0.39): НВ 207
П римеча н и я: I, Все стали склонны к отпускной хрупкости, флокено-
чувствительны, имеют низкую коррозиоиную стойкость. Охлаждение поковок
должно быть замедленным.
2. Прокаливаемость: числитель для 50% мартенсита; знаменатель — для 90%
мартенсита.
3.7. Стали 33 ХС, 38ХС, 40ХС
160. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение
33 ХС 38ХС 40ХС Стали применяются для деталей пружинного типа сравнительно небольших сечеияй.' шайбы Бельвиля, диски трения, торсионные валы. Кроме того, валы муфт сцепления, рычаги переключения передач, валы коробок скоростей, балансиры, впускные клапаны тракторных двигателей (сталь ЗВХС)
167. Химический состав *1, % (ТОСТ 4543—71 ♦)
Сталь С S1 Мп 1 Cl
33 ХС звхс 40ХС 0,29—0,37 0,34—0,42 0,37—0,45 1,00—1,40 0,30—0,00 1.30—1,60
1.20—1,60
•• Не более 0,035% S, 0,035% р. 0,30% Си. 0,30% NI.
Стали углеродистые и легированные
107
1G8. Механические свойства *х сталей (ГОСТ 4543—71 *)
Сталь Режим термообработки (А СС) От °в с8 °н, Дж/см2 НВ после отжига, не более
МПа %
не менее
ЗЗХС 3/ 920, в или м 4- Ов, 630, в или М 700 900 13 60 80 "41
38ХС 3, 900, м + Ов, 630, м 750 950 12 70 255
40ХС 3, 900, м + Ов, 540, г 1100 1250 40 35
Зизо, 970—910, селитра 300—<350, возд. 50
Пр нмечап и е. 1 kfc/mmz ss 10 МПа; 1 кге-м/см2 « 10 Дж/см2.
Ч Заготовки сечением 25 мм.
169. Температура критических точек, ЮС
Критические точки Сталь
ззхс ззхс
Act 755 763
Ас* 830 610
170. Механические свойства сталей в зависимости от сечения заготовки tiff]
Сталь Сече- ине, м» Режим термообра- ботки (/, “Q Место вырез- ки об- разца °т °в 6» ф °Н- Дж/см2 НВ
М Па %
ззхс 30 Н, 920 + Ов, 660, возд. 4- 3, 9Ю, м 4- Ов, 600—620, в Центр 800 960 12 50 60 285
80 160 74 0 520 920 740 16 262 212
38XC До 40 3, 920—940, м 4- Он, 250—270, возд. 1/3 R - 1700 8 45 50 414-еБ14
4 0Х С 40 3, 910, м 4- Он, 180—200, возд. 1450 1600 7 30 40 48—54 (ЙКС)
До 80 3( 910, м 4- Ов, 600—650, ы 700 900 12 45 60 ^255
IOS
Стали для деталей типа валов, шатунов, осей
41. Ударная лязкость сталей при отрицательных температурах [25 j
Сталь Режим термообработки (ft °C) Оц. Дж/см», при температуре, 'G
4-20 — 20 —40 —50 — 80
ЗЗХС Н, 920 + Ов, 650 4- 3, 910, м 4- 4- Ов. 600—620, в 60 45 36 30 24
40ХС Отж. 880 4- 3. 900. м 4- Ов. 640 80 50 52 - 10
Полосы пр окал и вас мости для сталей ЗЗХС и 38ХС даны на рнс. 14 и 15.
Рис. 14. Прокаливаемое!ь стали
ЗЗХС (0.35% С; 1,27% SI; 0,87%
Сг; нагрев 840 °C, зерно 7-го балла)
Рис. 15. Полоса прокалнвасмостн ста-
ли 38ХС (ГОСТ 4543—71*)
172. Технологические свойства
сталь Температура ковки, °C Прокали- ваемость, диаметр, мм Свариваемость Обрабатываемость резанием
на- чала конце В МОД». в мас- ле
ЗЗХС 1200 860 ~50 ~30 Трудно сваривается. РДС — необходим подо- грев и последующая термообработка. КТС — требуется последующая тер мообработк а Твердый сплав (7<о= = 0,7). {Быстрорежу- щая сталь (Ко = 0,4; НВ 229—269)
38 ХС 800 30—75 20—60 —
Примечание. Сталл ЗЗХС и 38ХС склонны к отпускной хрупкости,
имеют низкую коррозионную стойкость, флокеночувствительны.
Стам углеродистые и легированные
109
3.8. Стали 20ХГСА, 25ХГСА, 30ХГС, ЗОХГСА, 35ХГСА
173. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение
20ХГСА 2Г-ХГСА Валики, оси, детали сварных конструкций. Стали обладают повышенной прочностью при умеренной вязкости и пластичности
ЗОХГС ЗОХГСА 35ХГСА Тормозные ленты моторов, фланцы, корпуса, обшивки, лопаткн ком- прессорных машин, работающие при температурах до IБ0—200* в усло- виях значительных нагрузок; крепежные детали; детали, применяемые в условиях износа (рычаги, толкатели); ответственные детали сварных конструкций, работающие при знакопеременных нагрузках (сталь ЗОХГСА). Используются для нагруженные деталей взамен хромоникелевых н хро- момолибденовых сталей. Нанлучшне механические свойства (высокая прочность и ударная вяз- кость) получаются после изотермической обработки при 280^310 °C с охлаждением на воздухе
174. Литический состав ?|, % (ГОСТ 4543—71 *)
Сталь С SI Мп Сг
20ХГСА 2БХГСА ЗОХГС ЗОХГСА 35Х ГСА р а ор о Ы М М ГЛ— Ю 00 00ГЛ -ч 1 1 111 р р ррр Ы со мьэ'ю СЛ 00 ы 0.90—1,20 0.90—1,21 1,10—1,40 0,80—1,10 0,80—1,10 1,10—1,40
•* Нс более 0,023% S, 0,025% Р, 0,30% Си, 0,30% N1.
176. Механические свойства*1 сталей (по ГОСТ 4543—71 •)
Сталь Режим термообработки (1, ®С) °т °в 5 * “п- Д.ж/см1 Н В после отжига, не более
МПа %
не менее
20ХГСА 3, 880, м 4~ Ов, 500, в или м 050 800 12 4 Г- 70 207
25ХГСА 3, 880, м -f- Ов, 4 СО, в нли м 880 1100 10 10 60 2’7
ЗОХГСА 3, 880. м Ов, 540, в нлн м 45 50 229
ЗОХГС 3, 880, ь 4- Ов, 540, в или м 45 229
35 X ГСА Знзо. 880, селитра 280—310, возд. 1300 1650 9 40 40 24}
35ХГСА 3, 950, м 4- Ов, 700 4- 3, 890» м 4- Он, 230. возд. иля м
.п е 4 а 11 “ 1А„ТЛХ',?срату1>а стжмгч АЛЯ сталей 20ХГСА >1 2БХГСА 860—870 •'С; для сталей 30ХГС(А) и Э5ХГСА — 840—860 “С. 2. 1 кге/мм* = 10 МПа: 1 кге-м/см’и 10 Дж/см>.
. envitA"* аЛготок?Л3г,?1ал1' 2°ХГСЛ it 2БХГСА сечением 15 мм; на стели ЗОХГС
и оил|ЬЛ — zb мм; ойлГСА — на образцах.
по
Стали для деталей типа валов, шатунов, осей
17Б. Механические свойства сталей в зависимости от размера сечений
заготовки п термообработки [13]
Сече- Место вырез- ки об- разца Режим термообра- ботки (!, ®С) °т °в в. <1> ая.
мм МПа Дж/см1
25 X ГС А 80 U3J? 3, 860—880, м+Ов. 540—560. м 650 800 45 -
150 1/3 я 3, 860—880, м + Ов, 640—660, в 500 650 50 80 235
45 - Н, 860—880 - 680 27 — — <229
зохгс 60 1/3J? 3, 860—880, м + Ов, 54 0—560, в или м 700 900 9 60 255
100 1/37? 3, 860—880, м + Ов, 640—660. в или м 550 750 12 50 241
45 : 60 Н, 860—880 3, 880. м + Ос. •: 00. в 1070 750 1160 24 7 37 <241 335
35ХГСА 40 60 - 3, 880, м + Ов. 500, в 960 880 1100 980 И 10,5 50 46 - 310 270
40 60 3, 880, м+Ов, G00, в 815 780 970 880 14,0 13 58 280 250
177. Температура критических
точек, °C
173. Предел выносливости стали ЗОХГСА
на базе 10’ циклов [13]
Критические точки Сталь
20ХГСА ЗОХГС, ЗОХГСА ЗОХГС
755 760 760
840 830 830
Режим термообработки оВ 0-1
И. °C) МПа
3, 880—890, ы + Он, 200 1700 500
3, 880—890, м + Ов, 600 900 389
179. Ударная вязкость сталей при отрицательных температурах (25 J
Сталь Термообработка (t, СС) dH, Дж/см’, при температуре, °C он, МПа
+ 20 —20 ' — 40
20ХГСА ЗОХГСА Н, 880 + Ом. 650 + 3, 880, м + Ов, 680—600 « 80 68 64 -
70 56 42 1020
Стали углеродистые и легированные
Ш
Полоса прокаливаемости стали ЗОХГСА показана на рис. 16, а данные о кри-
тическом диаметре — в табл. 180.
Рис. 16. Полоса прокаливаемости
ЗОХГСА (ГОСТ 4Б43—71*)
180. Технологические свойств» 1251
Сталь Температура ковки, ®С Свариваемость Обрабатываемость резанием
на- чала конца
20ХГС 1240 800 Без ограничений РДС, КТС, АрДС и АДС под флюсом н газовой защитой. ЭШС — тре- буется последующая термооб- работка Твердый сплав (А'р = 0,7). Быстрорежущая сталь (Ар = 0,6); НВ 149—207
ЗОХГС ЗОХГСА Ограниченная РДС и АДС под флюсом и газовой защи- той, АрДС, ЭШС. Рекомен- дуется подогрев н последую- щая термообработка. КТС— без ограничений Твердый сплав (А'о = 0,85). Быстрорежущая сталь (Ко = 0,75): НВ 207—217
ЗБХГСА 1200 850 РДС, АДС под флюсом и га- зовой защитой. АрДС и КТС. Рекомендуется подогрев и по- следующая термообработка
, Примечание. Стали 20ХГСА, ЗОХГС ЗОХГСА. 35ХГСА склонны и от- пускной хрупкости, имеют низкую коррозионную стойкость. Сталь 20ХГСА флоке- нонечувствительна, стали ЗОХГС, ЗОХГСА, 35ХГСА— флокеночувствительны. Про- калнваемость н масле сталей ЗОХГС и ЗОХГСА составляет 30—60 мм (для 60% мартенсита) и 20—40 мм — для 90% мартенсита [16].
3.9. Стали ЗОХМ, ЗОХМА, 35ХМ, 38ХМ, 35ХГФ, 40ХФА, 40ХГТР
1ST. Назначение п общая характеристика
; Сталь Назначение
! ЗОХМ • ЗОХМА Крепежные детали н диски турбин, фланцы паропроводов, работающие при температуре до 400 °C. Стали обладают повышенной прокаливае- местью. Благодаря- Удовлетворительней свариваемости применяются для сварных Конструкций
112
Стали для деталей типа аалов, шатунов, осей
Продолжение табл 181
Сталь Назначение
35 ХМ 3SXM Ответственные детали турбин п турбокомпрессоров, работающие при температуре до 400 °C (валы, цельнокованые роторы, диски, покрышки, болты, шпильки, штоки, зубчатые колеса, фланцы)
40ХФА В улучшенном состоянии — валы, оси, втулки, траверсы, зубчатые ко- леса, крепежные детали трубопроводов высокого давления, работающие при температуре до 4-400 °C После азотирования — шпильки, пальцы, шестерки и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости н поверхностной твердости
40ХГТР Валы, кулаки, звездочки, осн, рычаги, работающие в условиях трения п повышенных нагрузок в автотракторном и сельскохозяйственном ма- шиностроении. В ряде случаев применяется взамен стали 40ХНМЛ (по- луоси ведущих мостов автомобилей ЗИЛ)
182, Теплопроводность н модуль нормальной упругости сталей (25 j
Сталь X, Вт/(м.°С/, пр • температуре, °C Е-10-* МПа
200 300 400 500 20 200 300 100
ЗОХМ 35 ХМ 40ХФА 34,5 39,8 48,7 32.7 33,0 45,1 37,0 45,1 31,0 21,3 20.8 20.1 19.2
-
20.7 — —
183. Коэффициент линейного расширения сталей 126 1
Сталь а. 5 0’, мм/(мы.°С), при температуре, °C
20— 10Э 20—200 20—300 20—400 20—500
ЗОХМ ЗОХМА L2.3 12,5 12,9 13,9 14,1
35 ХМ 4 0Х ФА 11,0 12,0 - 14,5
184. Химический состав *’, % (ГОСТ 4543—71 *»
Сталь С Мп Сг Mo V, Т1, В
ЗОХМ ЗОХМА 35 ХМ 0,26—0,34 0,26—0,33 0,32—0,40 0,40—0,70 0.80—1,10 0,1Б-»0,25 Мп
38 ХМ 40ХФА 35ХГФ 40ХГТР 0,35—0,42 0,37—0,44 0,31 — 0,38 0,38—0.45 0,35—0,65 0,50—0,80 0.95—1,25 0,70—1.00 рррр оо оооio ООО о 1111 — ы — ы ооос 0,20—0.30 Мо 0,10—0,18 V 0.06—0,12 V 0.03—0.09 Tf
•! 0,17—0.37% S1, нс более 0.035% S, 0,035% Р, 0,005% В, 0,3% Nt, 0,3/о Си
Стали углеродистые и легированные
113
185. Термообработка и механические свойства *£ сталей
(ГОСТ 4543—71 *)
Температура, °C °г I о» в. 1 Ч1
Сталь закалкн отпуска с охлаждени- МПа % ан' Дж/см2 НВ после отжига, не более
в масле ем н иоде или масле не менее
ЗОХМ ЗОХМА 35 ХМ 38ХМ ♦ = 40ХФА 35ХГФ 40ХГТР “ Л лей сечен »* С 880 S50 880 870 840 ля сталей 3 нем 25 мм. хлаждение 540 560 580 6Б0 БЗО 550 0XM и ЗОХМА после отпуска 750 850 900 750 800 заготов на воз 950 950 1000 900 930 1000 ки сечен ДУхс. и 12 12 11 10 14 11 нем 15 45 50 45 БО 5Б 45 мм, для 80 90 80 70 90 80 остальи 229 241 207 229 ых ста-
186. Термическая обработка и критические точки
Сталь Температура, °C
отжига азотирования критических точек
A ct Acs
ЗОХМ ЗОХМА 850—870- - 757 807
35 ХМ 40ХФА 840—860 860—880 755 754 800 790
480—500
J87. Механические свойства*1 сталей в крупных поковках (ГОСТ 8479—70*)
Сталь Режим термообра- ботки (f, °C) Диаметр (толщи- на), мм °т On во °н' Дж/см1 НВ
МПа %
не менее
ЗОХМА Закалка н высокий отпуск До 100 500 670 16 45 60 212—248
101—300 450 650 14 40 Б5 197—235
35ХМ 3. 850—670, м + + Ов, 600—650, печь или возд. До 100 600 750 45 60 235—277
101—300 500 670 (3 35 55 212—248
301 — 500 501—800 450 4 00 650 630 50 197—235
11 30 40 187—229
40ХФА 3, 860—880, м 4- + Ов, 540—820, возд. До 300 550 700 13 10 50 223—26?
301—500 400 630 35 187—229
* Определяемые на продольный образцах.
114
Стали для деталей типа валов, шатунов, осей
188. Ударная вязкость сталей при отрицательных температурах 128 1
Сталь Термообработка ((, °C) ап. Дж/см*. при температуре, °C
4-25 — 20 —40 —70
ЗОХМ 3, 880, м Ч- Ос, 350, м 43 34
4ГХФЛ 3, 850, м 4* Ов, 600 н 94 62 — 46
Хромомолибденовая сталь имеет высокие механические свойства прочности,
пластичности и вязкости (табл. 185). Механические свойства хромомолибденовой
стали с изменением размера сечения заготовки изменяются в небольших пределах
(табл. 189). Объясняется это достаточно высокой прокалпваемостью (табл. 193
и рис. 17).
Рис. 17. Полосы прокалм-
васмости:
а — стали ЗОХМА
(ГОСТ 4643 — 71*); б — ста-
ли 35ХМ (эакалма 860 °C)
[46I; в — стали 40ХФА
(ГОСТ 4543—71*)
189. Механические свойства сталей в зависимости от размеров
сечения заготовки (после закалки, и высокого отпуска) [13 ]
Сталь Зака- лочная среда Сечение мм °т °0 б. ф °Н’ Дж/см’ НВ
МПа %
ЗОХМА Масло Вода 60 100 679 600 857 775 17.6 21.1' 59 66 65 249 217
Г48
36 ХМ Масло Вода 60 80 653 574 832 769 21.3 23,5 64 70 211 - 197
188
Примечания; 1. Свойства, полученные на образцах, вырезанных из
>ta Bl VDnir. ,
2. 1 нгс/мм2 « 10 МПа; I кгс-м/см2я 10 Дж/сма.
Стали углеродистые и легированные
115
190. Механические свойства* сталей при высоких температурах [281
Темпера- От «в бь ф °н-
тура, ®С Дж/см»
МПа %
20 600 745 19 70,0 190
зохм 300 535 730 21 68,5 210
ЗОХМА 400 490 640 22 75.0 200
450 460 590 23 77.0 160
-20 787 895 22,6 66.0 193
35ХМ 400 587 748 22.8 70,7 170
450 566 683 22.9 78,2 137
20 860 945 26,6 63,0
.300 760 860 18,7 35,5 —•
40ХФА 400 720 870 28.8 50,6
500 420 505 30,4 66,0
* Термообработка: для сталей ЗОХМ (А) и 35ХМ— 3, 880 °C, м -f- Ов. 650’С,
возд.,; для ста л к 40ХФА — 3, 850 °-С, м 4- Ов, €40 °C.
191. Предел выносливости сталей 125]
Сталь Температура. “С
закалки в масле отпуска МПа
ЗОХМ (А) 680 450 410 —
56 U 470 230
35 ХМ 860 200 650 -
40ХФА 880 550 430
650 •380 270
192. Длительная прочность и сопротивление ползучести сталей*, МПа 1291
Сталь Темпера- тура, °C °10Си °1О «МД. °1UO 001 1/1000 -®1/10 000 °1/loo ооо
ЗОХМ ЗОХМА 450 500 525 280 200 300 190 150 230 130 100 *• 140 110 70
36 ХМ 450 476 500 370 280 300 260 210 240 200 150 160 85 430 55
40ХФА 500 - - - 84 - —
* Термообработку см. табл. 190.
116
Стали для деталей типа валов, шатунов, осей
1 F?. Технологические свойства
Сталь Температура ковки. Прока - лнвае- мость в масле (диа- метр), мм Свариваемость Обрабатываемость резапнем
на- чала конца
ЗОХМ ЗОХМА 1200 800 20—40 10—30 Ограниченно сваривается. РДС, АДС — под флюсом и газовой защитой, АрДС. Требуется подо- грев и последующая тер- мообработка Твердый сплав (Л'р «= =• 0,7). Быстроре- жущая сталь (Ко = = 0.3; НВ 229—269)
35 ХМ 35—65 15—45 Ограниченно сваривается. РДС. АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС и АрДС. Необходим подо- грев и последующая тер- мообработки Быстрорежущая сталь (Ко = 0,5; НВ 240—250 н ов = = 810 МПа
40ХФА 1200 17—55 Трудно сваривается. РДС с подогревом и последую- щей термообработкой, КТС с последующей тер- мообработкой Твердым сплав =- = 0,75). Быстроре- жущая сталь (Ко •= = 0.65; НВ <241)
15—25
Примечания: 1. Коррозионная стойкость сталей ЗОХМ, ЗОХМА, 35ХМ в 40ХФА низкая. Все стали флокеночувствительны. Стали ЗОХМ. ЗОХМА, 35ХМ к отпускном хрупкости нс склонны; сталь 40ХФА — склонна. 2. Прокаливаемость: в числителе для 50% мартенсита; в знаменателе — для 90% мартенсита.
Виды поставляемого полуфабриката. 1. Круглая и квадратная горчекатапля
и кованая стали марок 10Г2, 30Г2, 351 2, 40Г2, 45Г2, 501 2, 15Х, 20Х, ЗОХ, 35Х,
40Х 45Х, 50Х, ЗОХРЛ, ЗЗХС, 38ХС, 40ХС, 20ХГСА, 25ХГСА, ЗОХГСА,
35ХГСА, ЗОХГС, 15ХМ, 20ХМ, ЗОХМ. 35ХМ, ЗОХМА. 38ХМ. 35ХГФ. 40ХФЛ
размером 5—250 мм, ГОСТ 4543—71*.
2. Калиброванная сталь и серебрянка, применяемая в термически обрабо-
танном состоянии и поставляемая в прутках, полосах и мотках, ГОСТ 4543—71*.
3. Листовая горячекатаная сталь марок 10Г2, 20Х, ЗОХ, 35Х, 40Х, 38ХА,
20ХГСЛ, 25ХГСА, ЗОХГС, ЗОХГСА, 35ХГСА, ЗОХМ и ЗОХМА толщиной
0,5—4,8 мм, ГОСТ 1542—71.
4 Листовая сталь марок 10Г2, 35Г2, 40Г2, 45Г2, 50Г2 толщиной 4—5 мм
и 38ХА толщиной 4—160 мм, ГОСТ 1577—70*. г nvr-z-
5. Проволока горячекатаная из сталей марок 30Г2, 35Г2, 20ХГСЛ, ЗОХГС,
ЗОХГСА, ЗОХМА диаметром 5—9 мм, ГОСТ 10702—78.
6. Трубная заготовка из сталей марок 10Г2А, 40Х, 38ХА, 40ХА, 30X1СА,
ЗОХГСА-ВД размером 72—280 мм ТУ 14-1-342—72.
7. Фасонная сталь специального назначении: для автомобильной промыш-
ленности ЗОХ, 35Х (оси автомашин ГАЗ-51, ГЛЗ-53 и др.); для угольной про-
мышлеиности: корпуса стоек М24-23-А из стали ЗОГ н 30Г2, детали угольных
комбайнов из стали ЗОХГСА и др.
Фасонная сталь поставляется для многих отраслей промышленности |8Ч|-
Сортамент стили должен соответствовать требованиям 1ОСТ 2591 — 71 для
размеров до 100 мм включительно
Стали И пониженным содержанием никеля
117
IS4. Цены иа легированную конструкционную сталь [371
Оптовая цена (руб.) ва 1 т сортовой стали размером 5—250 мм для сталей
40Г2 40Х, 45Х 40ХС 20ХГСА, ЗОХГСА ЗОХМА 40ХФА
168—114 167 — 114 173—119 216—164 217—166 193—139
Примечание. Тонколистовая сталь толщиной 0,5—3,9 мм примерно на I 0—15% дороже.
4. СТАЛИ С ПОНИЖЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ НИКЕЛЯ
И БЕЗНИКЕЛЕВЫЕ ДЛЯ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ
МАШИНОСТРОЕНИЯ (ГРУППА ВАЛОВ, ШАТУНОВ, ЗУБЧАТЫХ
КОЛЕС)
4.1. Стали 40ХН, 45ХН, 50ХН, ЗОХНЗА, 38ХГН, 30ХГСН2А
195. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение
40ХН Шатуны, зубчатые колеса, валы экскаваторов, муфты, рычаги и другие ответственные детали, подвергающиеся вибрационным н динамическим нагрузкам. Валки рельсобалочных и крупносортных станов для го- рячей прокатки металла. Может применяться при температуре —80 °C (толщина стенки не более 60 мм)
45ХН Коленчатые валы, шатуны, шестерни, шпиндели, муфты, болты
50ХН Валки горячей прокатки
ЗОХНЗА Венцы ведомых колес тяговых зубчатых передач электропоездов, ше- стерни и др. Может применитьси прн температуре —80 °C (толщина стеикн не более 100 мм)
38ХГН Детали экскаваторов и буровых машин, валы, зубчатые колеса, серьги
30ХГСН2А Тяжелонагруженные детали: пальцы, фланцы, кулачки, шестерни и др Детали применяются при отрицательных температурах (—ЗО^С) (тол- щина стенки не более 60 мм)
118
Стали для деталей типа валов, шатунов, осей
ISC. Химический состав*1, % (ГОС1 4543—71*)
Сталь С Мп Сг Ni
40X14 0.36 — 0,44 0,50—0,80 0,45—0,75 1,00—1,40
45 X Н 0,41—0,49 0,50—0,80 0,45—0,75 1,00—1,40
50ХН 0,46 — 0,54 0,50—0,60 0,45 — 0,75 1,00—1.40
ЗОХНЗА 0.27—0,33 0,30—0.60 0,60—0,90 2,75—3.75
ЗБХГН 0,35—0,43 0,60—1,10 0,50—0,60 0.70—1,00
30XFCH2A •« 0,27—0.34 1,00—1,30 0,90—1,20 1,40—1,00
0,17 — 0,37% SI; не более 0,035% S, 0,035% Р. 0,30% Си. ” 0.90—1.20% Si.
187. Механические свойства*1 хромоникелевых сталей (ГОСТ 4543—71 *)
Температура, °C On f. °н* НВ после отжига, пс более
Сталь закал- отпу- МПа '/о Дж/см2
ки ска •’ нс менее
40X14 500 800 1000 11 45 7 Л 207
45ХН 820 850 1050 10
50X11 530 900 1100 9 40 3(1
ЗОХНЗА 800 1000 10 50 80 241
38ХГН 850 570 700 800 12 100 229
30ХГСН2А 900 260 1400 1650 9 45 60 255
• м Заготовки сечением 25 мм. • * В воде пли в масле, для стали 38ХГН, ЗОХНЗА и 30ХГСН2А — * * Охлаждение в воде или в масле, для стали 30ХГСН2А — иа влв‘ в масле. масле, воздухе
198. Ударная вязкость сталей при отрицательных температурах [8]
Сталь Режим термообработки он, Дж/см2. при температуре, °C
4-20 — 20 — 40 —60 — 70
40ХН • Закалка и отпуск 117 116 95 82 -
ЗОХНЗА • Обр 3, 820, м + Он, 200 81 Х30‘ м« 78 *- 74
3, 820, м 4- Ов, 500 125 89 73
3, 82Q, м 4- Ов, 600 аэцы вырезались не поковки сечеь 196 new 20( 186 ». 183
Стали с пониженным содержанием никеля
119
169. Механические свойства сталей в крупных поковках (ГОСТ 8479—70 *)
Сталь Режим термооб- работки (t, °C) Диаметр или толщина, мн О, | "в в, 1 ф "ir Дж/см1 НВ
МПа %
нс менее
40ХН 3, 840— 860. м или в 4- Ов, 550—600, возд. или м До 300 301—800 600 450 750 650 12 13 40 35 50 50 235—277 197—235
45 ХН 3. 830—850, м 4- Ов. 550—600, в или ( До 100 650 800 13 48 60 248—293
ЗБХГН 3, 840—870. в или м 4- Ов, 550—630, возд. До 100 101—300 301—500 501—800 550 500 450 400 700 670 650 630 15 13 13 и 45 40 35 30 60 55 50 40 223—262 212—248 197—235 187—229
200. Предел выносливости хромоникелевых-сталей (261
Сталь Химический состав, % Режим термообработки (f, *С) °в О-1
МПа
С Сг N1
40ХН • 0,37 ' 0,65 1,33 3, 820» ш 4- Ов, 500 1139 394
ЗОХНЗА 0,35 = 22 0,70 МПа 3,57 3, 830, ы 4- Ос, 430 1330 510
3, 830, м 4- Ов, 580 950 420
Хромоникелевые стали имеют высокую прокалнваемость (рис. 18 и 19
в табл. 202), поэтому назначаются для тяжелонагруженных деталей машин.
Для ряда деталей из хромомзрганцевоникелевых сталей наряду с терми-
чкой Обработкой рекомендуется назначать термомеханическую обработку
О МО). Это новый вид обработки сталей, прошедший промышленные испытания
и позволяющий получать значительное повышение прочности при небольших
снижениях пластичности и ударной вязкости (табл. 201).
120
Стали для деталей типа палое, шатунов, осей
ч о После Л МО (прн степени деформации переохлажденного аустенита до 60—
70 6 с последующим превращением его в мартенсит) можно повысить предел
текучести конструкционных среднелегнрованных сталей толщиной до 20 мм
на 25—30%.
Деформацию в процессе ТМО можно производить полностью за одну опера-
цию нли назначать обжатия, чередующиеся с подогревом и выдержкой прн тем-
пературе деформации 500—550°C нли рекристаллизации, т. е. прн температуре
начального нагрева 900—920 °C.
Ж HRC
О 6 п 1В 2k 'JO LjHH о 6 12 18 2k 30 L,mm
a) 6)
Рве. IV. Провал неясность сталей:
а — 50ХН (0.48% С; 0,26% Si; 0<66% Мп; 0.77% Сг; 1.33% Ni;
нагрев 845 ®С) [I3 ]; б — 30XH3A(0,31% Q 0.42% Мп; 0,65% Сг;
3,15% Ni; нагрев 870 °C, зерно 7—8-го балла) 113]
Применение промежуточных выдержек при температурах деформации и ре-
кристаллизации переохлажденного аустенита а процессе ТМО дает возможное ib
получить высокие прочностные свойства при небольших обжатиях н значительно
облегчает пластическую деформацию стали при пониженных температурах.
Более подробно вопросы термомеханической обработки стали рассматри-
ваются в работе (44).
Обработка холодом вызывает дополнительное упрочнение стали за счет пре-
вращен ня остаточного аустенита. При теркомеханической обработке с приме-
нением холода стали ЗОХГСНА, предварительно легированной некоторыми ред-
кими элементами, представилось возможным получить на образцах толщиной
40 мм предел прочности 2800 МПа н предел текучести 2530 МПа.
При проектировании новых изделий рекомендуется назначать вместо тер-
мической обработки термомеханическую в тех случаях, где это возможно.
Режим ТМО: аустенизация при 900°, подстуживание до 550°, деформация
при 550°, охлаждение в масле (при другом варианте обработки — еще обработка
холодом при —80°), отпуск при 275°C 6 ч.
201. Механические свойства стали типа 30ХГСН2А (с 0,45% С)
после термомехапической обработки [44 J
Без обработки холодом С обработкой холодом
Степень обжатия, % °в °т б. "н- Оста- точный °в °т б, % ан* Оста- точный аусте- нит. %
МПа % Дж/см1 аусте- нит, % МПа Дж/см s
0 2100 1840 Ю 30 10,5 2320 2070 10 25 1,0
40 2300 2120. 9 12.0 2440 2270 7 3,2.
70 2420 2300 8 18 9,0 .2600 2400 6 15 3,5
Стали с пониженным содержанием никеля
121
202. Технологические своОстоа [2S 1
Сталь Температура критических точек, °C Температура ковки, °C Прокали- ваемость в масле, диаметр, мм Способы сварки *
Ас, Xcs на- чала конца
40ХН 735 768 1250 860 35—70 20—55 РДС, АДС под флюсом, ЭШС. Трудно свариваемая
45ХН - - 1200 800 - 100 РДС. Трудно свариваемая
ЗОХНЗА 1220 РДС, ЭШС. Ограниченно свариваемая
38ХГН 30ХГСН2А 725 830 1200 1250 - РДС. Трудно свариваемая
860
Примечания:!. Прн обработке стали 40ХН и 38ХГН твердым сплавом /Ло = 1,0); быстрорежущей сталью = 0,9), но прн разной твердости; для стали 40ХН НВ 166—170, а для стали 38ХГН НВ 187—236. 2. Стали 40ХН и 45Х Н имеют повышенную флокеночувствительиость, осталь- ные ‘стали флокеночувствительны. 3. Все стали склонны к отпускной хрупкости и имеют низкую коррозион- ную стойкость. 4. Прокаливаемость: в числителе для 50% мартенсита; в знаменателе — для 90% мартенсита (16]. * Необходим подогрев и последующая термообработка для всех сталей.
4.2. Стали 30ХН2МА, 38Х2Н2МА, 40ХН2МА, 40Х2Н2МА, 25Х2Н4МА,
20ХН4ФА
203. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение
30ХН2МА 38Х2Н2МА Валы, шатуны, болты, шпильки н др.
40ХН2МА 4ОХ2Н2МА Коленчатые валы, шатуны, крышки шатунов, шестерик, клапаны, шпильки, муфты в другие детали в автомобилестроении, станкострое- нии н др. Сталь 40ХН2МА теплоустойчива до +450 ®С
25Х2Н4МА 20ХН4ФА Крупногабаритные шатуны, муфты и другие детали большой вязкости и прокаливаемости (для днзелестроения)
122
Стали для деталей пита валов, шатунов, осей
204. Химический состав •», % (ГОСТ 4543 —7i *)
Сталь С Хп Сг Ni Мо, V
ЗОХН.’МА 3SX21I2MA 40ХН2МА 40Х2Н2МА 25Х2Н4.ЧА 20ХН4ФА 0.27—0,34 0.33 — 0.40 0,37—0,44 0,35—0.42 0,21—0,28 0.17—0,24 0,3—0.6 0.25 — 0.5 0,5—0.8 0.3—0.6 0,25— 0.55 0.6—0.9 1,3 —1,7 0,6—0,9 1,25 — 1.65 1,35—1,65 0,7—l.i 1,25—1,65 1.3—1,7 1,25—1,65 1.35—1,75 4.0—4,4 3,75—4,15 0,2—0,3 Мо 0,i 5—0,25 Мо 0,2—0,3 Мо 0,3—0,4 Мо 0,1—0,18 V
•1 0,17—0,37% Si; ие более 0,025% S, 0,025% ₽. 0,30% Си.
205. Термообработка и механические свойства *1 сталей (ГОСТ 4543—71 *)
Сталь Тем- пера- тура за- калки в мас- ле, °C Отпуск о. °в 6. °И’ Дж/см 2 НВ после отжига, не более
Тем- пера- тура. “С Ох л а «сдаю- щая среда МПа %
ПС мепег
30ХН2МА 860 530 Воздух 800 1000 10 45 80 241
38Х2Н2МА 870 580 Воздух или масло 950 1100 12 50 269
4 0Х112МА 850 620 Вода или масло 850 1000 55 100
40Х2Н2МА 870 600 950 1100 10 45 80 255
25Х2Н4МА 850 560 Масло Н 90 269
20ХН4ФА 630 Вода 700 900 12 50 100
•1 Для заготовок сечением 25 мм, для стали 30ХН2МА — 15 мм.
206. Температура критических
точек, °C
Критические точки Сталь 40ХН2МА
Ас, 720
Ас, 790
207. Коэффициент линейного расширения
н теплопроводность стали 40ХН2МА [32]
а. 10е, мм/(мм-°С) Л., Вт/(м.оС) Е.14Г4. МПа
при температуре, °C
0—100 0—300 100 200 300 400 20
11,7 12,7 46,0 44,0 39,8 37,7 20,4
Стали с пониженным содержание никеля
123
208. Механические свойства сталей в крупных поковках (ГОСТ 8479—70 *)
Сталь Режим термооб- работки ((, °C) Диаметр или тол- щина, мы От °в в. СН’ Дж/см3 НВ
МПа %
ие менее
40ХН2МА 3, 840—860, м 4- 4- Ов, 550—650, в или м До 100 100—300 300—500 500—800 800 750 650 600 950 900 800 750 12 12 i I 10 40 35 33 30 60 50 45 40 293—331 277—321 248—293 235—277
40Х2Н2МА 3, 850—890, м 4- 4- Ов, 550—650, возд. До 100 100—300 300—500 750 700 650 900 850 600 13 12 11 40 38 33 60 50 45 277—321 262—311 248—293
38Х2Н2МА - До 100 800 950 12 40 60 293—331
200. Ударная вязкость сталей прн отрицательных температурах [25
Сталь Режим термообработки (/, °C) «Гд, Дж/см2-, прн температуре, еС
4-20 — 20 — 40 —60
40ХН2МА 40Х2Н2МА 3, 86U, м 4- Ов, 580 3, 880, м 4- Он, 200, м 105 51 42 95 37 60 36
Примечание. Сталь 40ХН2МА после заналки н высокого отпуска может
примепятьсв прн / = —80 СС в деталях с толщиной стенки не более 120 мм.
Для стали 40ХН2МА может быть рекомендована ТМО, как и для стали
30ХГСН2А. При ТМО оптимальной температурой деформации (обжатия) яв-
ляется температура 500—550 °C, обеспечивающая наибольшие пределы прочности
и текучести без существенного снижения от-
носительного удлинения и ударной вязкости
(табл. 210),
Режим ТМО; аустенизация при 1150°, под-
стуживаиие на воздухе до температуры обжа-
тия, выдержка в печи при температуре обжа-
тия 20 мвн, прокатка с обжатием 50%, охлаж-
дение в масле, отпуск при 200° 4 ч. Толщина
ааготовок после ТМО 20 мм [44].
Сталь 40ХН2МА имеет весьма большую
прокаливаемость. Это подтверждается рис. 20
и данными табл. 215.
Рис, 20. Полоса прокаливаемо-
сти стали 40ХН2МА (закале*
840 °C) [18 )
Стали для деталей типа валов, шатунов, осей
SIU. Механические свойства стали
типа 40ХН2МА (с 0,41—45% Си
и 0.45% Мо) после тсрмомехаинчс-
cv»ft обработки .144 ]
212. Механические свойства стали 25Х2Н4МА в зависимости
от размера сечения заготовки [461
режим термообработки (/. °C) Сечение, мм °в Of 6Ь Ч’ ан' Дж/см*
Л! 11а %
Н. 920—980, возд. + ОН, 150—200, возд. 150 1150 950 14 >0 10
3, 830, м + Ов, 600, м 1СЬ 1040 910 б36 = 20 - -
Примечание. 1 кгс/мм* ~ 10 МПа; 1 кге* м/мм* ~ 10 Дж/см1.
213. Свойства при повышенной
температуре стали 40ХН2МА после
закалки с 860 °C и отпуска при 580 СС L28 J
Темпе- % "т 6 Ф °Н'
МПа О Дж/см*
20 1090 970 .5,6 58 80
250 1030 850 13.0 47 НО
400 970 790 17,0 63 66
600 710 690 18,0 •> 60 65
214, Механические свойства*
стали 40ХН2МА в зависимости от
температуры [16]
Темпе- °в °т ф- "я’
ратура. МПа % Дж/см*
4-20 1110 1040 14 54 1 05
—70 1290 1170 13 50 60
* После аакалкк в .масле
и отпуска прн 580 °C
Стали с пониженным содержанием никеля
125
2 1 Б. Технологические свойства
Сталь Температура ковки, °C Прокалнвае- мость в мас- ле, диаметр, мм Способ сварки ♦ Склонность к отпускной хрупкости
начала конца
40ХН2МА 1200 800 115—»120 100—>114 РДС Не склонна
40X2 Н2М А 1200 800 115—>>120 100—>120 РДС То же
38X2 Н2МЛ - Не при- меняется
20ХН4ФА 1200 850 - - Склонна
Примечания: 1. При обработке стали 40ХН2МЛ твердым сплавом (Яс = 0*7), быстрорежущей сталью (Яо = 0,41* при НВ 228—235 и б = = 570 МПа. 2. Все стали флокеночувствительны, имеют низкую коррозионную стой- кость. 3. Отжиг стали 40ХН2МА производится при температуре 820—840 °C. 4. II роняливаемость: числитель дли 50% мартенсита; знаменатель — для 95% мартенсита. • Стели трудносвариваемые, поэтому необходим подогрев н последующая термообработка.
4.3. Стали 45ХН2МФА, 40ХМФА, ЗОХЗМФ
216. Назначение н общая характеристика
Сталь Назначение
45ХН2МФА Торсионные валы сечением до 100 мм н другие сильно нагруженные детали, работающие при резких скручивающих нагрузках
ЗОХЗМФ Детали судовых дизелей, плунжеры топливных насосов высокого давле- ния дизелей, направляющие, тонкостенные гильзы н другие детали (в том числе прецизионные), которые должны обладать износостой- костью при высоких давлениях. Сталь подвергается азотированию. Теплоустойчива до +450 °C
4 0ХМФА Шлицевые валы, штокн, шатуны, крепежные детали трубопроводов, работающие при температуре до 400 °C, и др.
126
Стали для деталей типа валов, шатунов, осей
217. Химический состав*1, % (ГОСТ 4543—71*)
Сталь С Мп Сг Ni Мо V
45.Х142МФА ЗОХЗМФ 40Х.МФА 0.42—0,50 0.27—0,34 0.37 — 0,44 0,5—0,8 0.3—0.6 0.4 —0,7 0.8—1,1 2.3—2,7 0.8—1.1 1,3 —1,8 0,2—0.3 0,1—0.18 0,06—0,12 0.1—0.1В
*' 0.17—0,37% Si; ire Солее 0,035% S; по более 0,035% Р.
218. Термообработка н механические свойства *’ сталей (ГОСТ 4543—71*)
Темпера- отпуск О, О. Ь. * НВ после отжига, не более
Сталь тура за- калки в масле. СС Тем- пера- Охла- ждающая среда МПа 0 Дж/см1
тура, °C ле менее
45ХН2МФА 860 460 Масло 1300 1450 7 35 40 269
ЗОХЗМФ 870 620 Вода или 850 1000 12 55 100 229
4 0ХМФА 860 580 масло 950 1050 13 50 90 269
•' Для ааготОЕОк сечением 25 мм, для стали 45ХН2МФА — на образцах.
219. Температура критических точек
Сталь Температура, °C, для точек
Aci Лся
45ХН2МФА - 800
220. Технологические свойства {321
Сталь Температура ковки, °C Способ сварки • Склонность к отпускной хрупкости Флокеночув- ствптелькость
начала конца
45ХН2МФА ЗОХЗМФ • Труднс 1180 свариваема 850 я: иеобход? РДС м подогрев Не склонив Склонна н последующая те Чувствительна » рмообработка.
Высокопрочные стали для ответственных деталей 127
5. ВЫСОКОПРОЧНЫЕ СТАЛИ ДЛЯ ОТВЕТСТВЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ
ТУРБИН И КОМПРЕССОРНЫХ МАШИН
5.1, Стали 88ХНЗМФА, ЗОХН2МФА, 36Х2Н2МФА, 38XH3MA
221. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение
38ХНЗМФА 30ХН2МФА Валы, цельнокованые роторы паровых турбин, диски, валы и по- крышки турбовоздуходувных машин, детали редукторов, тяжело- нагруженные болты и шпильки н другие особо ответственные де- тали турбин и компрессорных машин, работающие при темпера- туре до 450 °C
86Х2Н2М.ФА Торсионные валы, зубчатые нолеса, авездочкн, гребные винты, роторы турбин н другие детали. Сталь может быть заменителем сталей с 3% Ni (38ХНЗМФА)
38XH3MA Валы, оси, зубчатые колеса, муфты и другие крупные особо от- ветственные детали
222. Коэффициент линейного расширения стали 88ХНЗМФА [25 ]
к-10% мм/(мм.°С), при температуре, °C
0—100 0—200 0—300 0—400 0—500
11,8 12,1 12,6 13.0 13,4
228. Химический состав*1, % (ГОСТ 4Б43—71*)
i Сталь С Мп Сг N1 Ма V
38ХНЗМФА 80ХН2МФА 36Х2Н2МФА 38XH3MA 0,33— 0,40 0,27— 0,34 0,25—0,5 0,3—0.6 1.2—1,5 0,6—0,9 1,3—1.7 0,8—1.2 3.0—3,5 2,0—2,4 1,3—1,7 2.75— 3,25 0,35— 0,45 0.1—0,18
0,2—0,3
0,33— 0,40 0,25—0,5
’ 0,17—0,37% S1; не более 0.025% S; не более, 0,025% Р.
123
Стали для деталей типа валов, шатунов, осей
®24. Термообработка н механические свойства ** сталей (ГОСТ 4543—71 *)
Сталь Температура, °C °т °в *• * ан’ Дж/см1 НВ после отжига, не более
ллкал- кн в масле отпуска с окла- жденнем на воз- духе МПа %
не менее
38ХНЗМФА 30ХН2МФА 36Х2Н2МФА 38XH3MA 850 850 ООО 080 600 590 1100 800 1100 1000 1200 900 1200 1)00 12 10 50 40 80 90 269
Ъ>! 12 50 80
Примечание. 1 кгс/мм8 ss 10 МПа; 1 кгсм/см* •=» 10 Дж/см3.
Для заготовок сечением 25 мм.
225. Механические свойства сталей в крупных поковках (ГОСТ 8479—70*)
Сталь Режим термо- обработки ((, °C) Диаметр или тол- щина, мм о. Л ч °Н* Дж/см* НВ
МПа %
нс менее
38ХНЗМФА 3. 840—860, м + 4- Ов, 580—640, возд. 100—300 300—500 500—800 809 950 11 10 зи 50 40 293—331
750 900 - — z77—321
30ХН2МФЛ - 1 00—300 300—500 500 670 13 40 55 212—248
12 35 50
36Х2Н2МФА 3, 830—860, ы 4* Ов, 550—650, возд. 100—300 300—500 500—800 800 950 960 293—331
10 30 40 262—311
700 950 95q 850
38XH3MA 3, 835—865, м 4- Ов, 54 0—640, возд. 300—500 500—800 800 700 293—331 262—311
226. Температура критических точек
Сталь Температура, °C, для точек
Ас, Ас,
38XH3MA 720 790
Высокопрочные стали для ответственных деталей
129
227. Механические свойства изделий пз стали 36Х2Н2М(В)ФЛ [54]
Сталь Изделия н размеры сечения, мм Режим термооб- работки (t, °C) °т °в б6, % ан* Дж/см2 НВ
МПа
36Х2Н2МФА Вал гребной полый, cJf = 155, ‘'mi “ 70 3* 855, м + Ов, 590, возд. 990 1100 17,2 76 321
36Х2Н2МФА Вал гребной сплошной, d = 240 3, 855. в до 300° в центре сече- ния, затем м+Оя, 635, возд. 910 1020 14,4 52 302
36 Х2Н2ВФА ’Ротор *; бочка, d = 680, шейка, d = 330, осевой канал, d = 75 3, 870, м + Ов, 620—630, печь, охлажд. с 20 °С/ч до 200°, возд. 840 990 15,8 85 277
* Нз слитка 13,5 т, вакуумированного. «Ударные Мена же вырезались с обоих концов ротора. образцы» а надрезом
228. Технологические свойства [25 1
Сталь Температура ковки, °C Склонность к отпускной хрупкости Флокеночувствнтельностъ
начала конца
38ХНЗМФА 1180 780 Не склонна Повышенная чувствительность
36 Х2Н2МФА 1240 То же Чувствительна
38XH3MA - - » Повышенная чувствительность
6.2. Стали 34ХН1М, 34ХН1МА, 34XH3M, 34XH3MA, 35ХН1М2ФА
229. Назначение н общан характеристика
Сталь Назначение .
34ХН1М 34ХН1МА 34ХНЗМ 34ХНЗМА Валы, роторы и диски паровых турбин н компрессорных машин валы экскаваторов, валы-шестерни, муфты н полумуфты зубча- тые колеса, осн. болты, силовые шпильки н другие особо ответ- ^УреНдо‘е500^СЛО>,аГРУЖе,и,Ые деТалн‘ Ра6°тающне ирн темпера-
35ХН1М2ФА ^ll И другнс «ручные особоответственные детали с высокими требованиями по механическим свойствам
5 Журавлев В. Н. и др.
130
Стали для деталей типа валов, шатунов, осей
230. Химический состав *, %
Сталь С Сг N1 Мо V
34X111 МА 34XH3MA 35.Х HI М2 ФА 0,3—0,4 0.32—0.4 1,3—1,7 0,7—1,1 1.3—1.7 1.3—1,7 2,75—3,75 0,4—0.5 0,2—0.3 0,25—0,4 0.4—0,5 0,1—0.2
• 0,17—0,37% SI; 0.5—0.8% Мп; <0,035% S; <0,03%
231. Коэффициент
линейного расширения
Стали S4XH3M [25]
232. Теплопроводность и модуль нормальной
упругости стали 34XH3M [25 1
cz-10e, мм/(мм-сС)* прн температуре, СС
0—100 0—200 0— 300 0— 500
10,8 11,6 13,3 13,7
Л, ВтДм.'С) £-|0-4, МПа
при температуре, °C
100 200 300 400 20 100 300
41,0 37,7 34,0 30,6 21,1 20,7 19,6
233. Механические свойства сталей в крупных поковках
(ГОСТ 8479—70*)
Сталь Режим термооб- работки (/, ®С) Диаметр или тол- щина, мм °т °в 6t * °Н’ Дж/см= НВ
МПа %
не менее
34 XHIM 3, 850—870, м + + On, 5G0—640, печь или возд. До 100 100—300 300—500 500—800 750 700 600 500 900 850 750 670 13 12 И 11 40 38 33 30 60 50 45 40 277—321 262—311 24 8—293 212—248
34XH3MA Нормализация 3, 850—870. м + + Ов, 550—650. печь или возд. До 100 100—300 300—500 800 950 12 1 1 10 40 35 30 60 50 40 293—331
34XH3M То же 500—800 750 900 - - - 277—321
35ХН1М2ФА 3, 850—870, м 4- 4- Ов, 570—640, возд. 500—800 650 800 10 30 40 248—293
Высокопрочные стали для ответственных деталей
131
234. Температура критических точек, °C
Сталь Лсх Ася
34XH3MA 34XH3M 720 790
35ХН1М2ФЛ 715 780
235. Механические свойства сталей при повышенных температурах [25 1
Сталь Режим термообработки Тем- пера- °Т ав б8 я> °Н’
(t, °C) тура, °C МПа Ио Дж/см1
34ХН1МА 3, 860, м + Ов, 660 20 200 400 500 640 560 480 440 820 740 630 520 19 18 21 24 68 68 72 83 200
34XH3MA * 3, 880, м + Ов, 690, 20 875 975 18,7 49,3 130
5 ч + 3, 860, м + Ов, 200 778 923 15,7 59,9 152
640, 2 ч 400 500 600 715 550 465 880 622 493 21,0 18,3 25,0 69,8 75,0 89,0 148 103 111
Примечание. 1 кгс/мм2 яа 10 МПа; 1 кге- м/см2 и 10 Дж/см2.
* Образцы продольные
230. Предел выносливости сталей [25]
Сталь Термообработка Азотирование °т °в °-1
МПа
34ХН1МА 34XHIM 3, 860, м + Ов, 620—645, 6 ч А 4- Ов, 510 610 760 325
34XH3MA 34ХНЗМ 3, 850, м + Ов, 580—620 - —' - 435
237. Ударная вязкость прн отрицательных температурах сталей 34ХНЗМА
н 34XH3M [8 1
Темообработка (t, °C) ан. Дж прн температуре, °C
4-20 0 — 20 — 40 —60 — 80
3, 860, м 4- Ов, 610 10,7 9,3 6,5 7,4 7,4 6,0
5*
132
Стали для деталей типа валов, шатунов, осей
238. Технологические свойства [25]
Сталь Температурный интервал ковки, ”С Способы сваркн * Обрабатываемость резанием
34ХН1МА 34ХН1М 1240—800 РДС, ЭШС Твердый сплав = 0,8 при НБ 210—230)
34XH3MA 34XH3M
35ХН1М2ФА 1200—800 - -
Примечание. Все стали сильно флокеночувствительны, малосклонны к
отпускной хрупкости.
• Стали ограниченно свариваемые; необходим подогрев н последующая термо-
обработке. Сталь 35ХН1М2ФА для сварных конструкций не применяется.
Виды поставляемого полуфабриката. 1. Круглая н квадратная горячекатаная,
кованая сталь марок: I2XH2, 12ХНЗА, I2X2H4A, 20ХН. 20ХНЗА, 20Х2Н4А,
40ХН, 45ХН, 50ХН, ЗОХНЗА, 38ХГН, 30ХГСН2А, 20ХН2М, 30ХН2МА,
40ХН2МА, 38Х2Н2МА, 40Х2Н2МА, 14Х2НЗМА, 18Х2Н4МА, 25Х2Н4МА,
20ХН4ФЛ, 40ХМФА, ЗОХЗМФ. 45ХН2МФА, 38XH.3MA, 30ХН2МФА,
38ХНЗМФА, 36Х2Н2МФА, 38X210, 38Х2МЮА размером от 5 до
250 мм, ГОСТ 4543—71*.
2. Проволока горячекатаная из сталей 40ХН, 50ХН, 25Х2Н4ВЛ диаметром
от 5 до 9 мм, ГОСТ 10702—78.
3. Трубная заготовка из сталей ЗОХГСНА, ЗОХГСНА-ВД, 40ХНМА,
40ХН2СВА, 40ХН2СВА-ВД, 40ХН2СМА-ВД, размером от 72 до 280 мм,
ТУ 14-1-342—72, и из стали 38Х2М1ОА размером от 52 до 280 мм, ТУ 14-1-564—73.
4 Поковки нз сталей 34ХН1М, 34ХН1МА, 34XH3M, 34XH3MA,
35ХН1М2ФЛ, ГОСТ 8479—70*.
Сортамент па сталь см. с. 97.
239. Цепы па высоколегированную конструкционную сталь [871
Оптовая цена (руб.) за 1 т сортовой стали размером
от 5 до 250 мм для сталей
40ХН. 45ХН, 60ХН 38Х2Н2МА, 40ХН2МА, 40Х2Н2МА 25Х2Н4МА, 18Х2Н4МА 45ХН2МФА, 36Х2Н2МФА 38XH3MA 38Х2МЮА
226 — 175 277—225 440—390 280—230 843—292 244 — 190
ГЛАВА IV
АВТОМАТНЫЕ СТАЛИ
Сталь конструкционная повышенной и высокой обрабатываемости резанием
изготовляется по ГОСТ 1414—75. В стандарте учтены требования рекомендаций
по стандартизации ИСО Р 683/IX—70. Стали по ГОСТ 1414—75 применяются
для обработки на станках и автоматах и для обработки давлением в горячем
состоянии с дальнейшей обработкой резанием.
Классификация. В зависимости от химического состава сталь разделяется
на шесть групп: углеродистая сернистая, углеродистая свинецсодержащая,
углеродистая серннстоселенистая, хромистая сернистоселенистая, сернисто-
марганцовистая свинецсодержащая, легированная свинецсодержащая.
По видам обработки сталь делится на горячекатаную, калиброванную, круг-
лую со специальной отделкой поверхности — серебрянку.
В зависимости от назначения горячекатаная сталь подразделяется иа сле-
дующие подгруппы: для горячей обработки давлением; для холодной механи-
ческой обработки (обточка, строжка, фрезерование и т. д.) по всей поверхности;
для холодного волочения (подкат). Назначение стали рекомендуется указывать
в заказе.
По состоянию материала сталь изготовляется: без термической обработки;
термически обработанной — Т; иагартоваиной — Н (калиброванная сталь и се-
ребрянка).
1. СТАЛИ УГЛЕРОДИСТЫЕ СЕРНИСТЫЕ All, А12, А20, АЗО, А35, А40Г
240. Назначение н общая характеристика
Сталь Назначение
АН Болты, гайкн, обрабатываемые резанием. В автомобилестроении — вилки включения сцепления, цепи
А12 А20 В автомобилестроении — шестерни привода масляного насоса, валики ре- дуктора привода спидометра, осн дроссельной заслонки, клапаны атмос- ферного усилителя тормозов, штуцера главного цилиндра тормоза. В ма- шиностроении — мелкие детали швейных* текстильных, счетных, пишущих машин и приборов н другие малонагруженные детали сложной конфигура- ции, к которым предъявляются требования высокой точности размеров и чистоты поверхности. После цементации и цнапирования (сталь А20) — малонагруженные детали, к которым предъявляются требования износо- стойкости и повышенной чистоты поверхности. По ГОСТ 1414—75 стали Ail, А12 и А20 изготовляют без термической обработки
АЗО А35 А40Г Детали сложной формы, обрабатываемые ка станках-автоматах, и детали* к которым предъявляются повышенные требования по чистоте поверхности, работающие прн повышенных напряжениях н давлениях; осн, валики, втулки, кольца, шестерни, пальцы, винты, болты, гайкн. Сталь А40Г применяется для изготовления ходовых винтов металлорежу- щих станков
134
Автоматные стали
Технологические свойства. Стали All, А12, А20, АЗО, А35, А40Г не склонны
к отпускной хрупкости, флокеноиечувствнтельны, имеют низкую коррозион-
ную стойкость.
211. Химический состав, % (ГОСТ 1414—75)
Сталь С S1 Мп S Р
АН 0.07 — 0,15 Не более 0,10 0,80—1,20 0,15—0,25 Не более 0,10
А12 0,08—0,16 0,08—0.20 0,08—0.15
А20 АЗО А35 0,17 — 0,24 0.27—0.35 0,32—0,40 0,15—0,35 0,70—1.00 0,08—0,15 Не более С,06
А40Г 0.37—0,45 1.20—1,53 0,18—0,30 Не более 0,05
242. Механические свойства стали (ГОСТ 1414 — 76)
Сталь Горячекатаная •• Калиброванная **
°в. МПа * НВ, не более °в, МПа б», % НВ, не более Размер, мы
%
нс менее нс менее
АН AI2 Ai2 А20 АЗО А35 А40Г А40Г •’ 420 22 84 160 500 520 470 540 550 580 600 10 207 ы сл ело ел ел 1 1 1 1 11 1 1 О ОО Ы о о о о о о ,
7 217
460 20 30 25 23 20 168 185 201 207
520 15 6 223 229 227
600 14 17
Прн м с ч а и и е. 1 кгс/мм2 гс 10 МПа.
•• Без термообработки для всех размеров.
•’ Нагартованвая.
*’ Калиброванная высокоотпущснная (отожженная).
2. СТАЛИ СЕРНИСТОМАРГАНЦОВИСТЫЕ СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИЕ
И УГЛЕРОДИСТЫЕ СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИЕ АСИ, АС35Г2,
АС45Г2, АС40
243. Химический состав *, % (ГОСТ 1414—75)
Сталь С Si Мп S Р, не более РЬ
* АС40 АС14 АС35Г2 АС45Г2 0,37—0,45 0,10—0,17 0,32—0,39 0,40—0,48 0,17—0,37 Не более 0,12 0,17—0,37 Не более 0,10 0,50—0,80 1,0—1,30 Не более 0,04 0,15—0,20 0,08—0,13 0.24 — 0,35 0,04 0,10 0,15— 0,30 0.15—0.3S
1,35—1,65 0,04
В сталях АС40 н АС35Г2 пе более 0,25% Сг н не более 0,25% N1
Стали углеродистые и хромистая сернистоселенистая
135
244. Механические свойства стали (ГОСТ 1414—75)
Сталь Вид обработки Диаметр °т в,. % HR
щнна, мм МПа
не менее
АС40 АС14 Нормализованная (не калибро- ванная) Горячекатаная без термообра- ботки 6—100 340 580 420 19 20 170
АС14 АС35Г2 АС45Г2 Калиброванная нагартованная Калиброванная улучшенная Калиброванная нормализован- ная или нормализованная с от- пуском 6—35 6—60 400 600 450 500 750 650 10 14 6 307 277 229
Примечание. Калиброванная сталь АС35Г2 может изготовляться
о ав > 780 МПа.
245. Твердость горячекатаной н калиброванной стали (ГОСТ 1414—75)
Сталь Горячекатаная Калиброванная
Без термической обработки Отожженная • Нагартованная Отожженная нлн после высокого отпуска
НВ, не более НВ, не более
АС40 АС35Г2 АС45Г2 • Ате лнзованная 2J7 кже высокоотпущЕ 187 217 229 иная, нормалнзова 241 197 229 241 куском, норма-
269 иная с высоким ort
3. СТАЛИ УГЛЕРОДИСТЫЕ И ХРОМИСТАЯ СЕРНИСТОСЕЛЕНИСТЫЕ
А35Е, А45Е, А4ОХЕ
246. Химический состав*, % (ГОСТ 1414—75)
Сталь С Сг N1, не более S Р. не более Se |
А35Е А46Ё А40ХЕ 0,32—0,40 0,42—0,50 0,86—0,44 Не более 0,25 0,25 0,06— 0,12 0,04 0.04— 0,10
0,08—1,10 0,30 0,035
• Не белее 0.30% Си; 0,17—0,37% St; 0,5—0,8% Мп,
136
Автоматные стали
*47. Механические свойства*1 (ГОСТ 1414—75)
Сталь °в Я В» для стали
горячекатаной калиброванной
МПа % без терми- ческой обработки отож- женной пагарто- ваиной отож- женной
i:c менее
А35Е •« А45Е •’ А4СХЕ •« ' •1 Для •г Поел 320 1 54 0 2 0 360 610 | 16 600 1 1000 I 10 заготовок сечейнем 25 с термообработки: 3. 167 — 241 197 — 1 217 мм после нормализации. 60, м 4- On, 500, в или 229 241 269 1. 187 207 229
246. Сравнительная обрабатываемость ссрнистоселсннстых
п обычных сталей 17 ]
Si 5 Нор мил и зов а к нос состояние Улучшенное состояние
Сталь % НВ Среднее время проточки, мин ^обр НВ Среднее время проточк... мни А'сбГ
45 А45Е 0,07 0,023 0,095 207 60 51 I 1,56 217 182 62 1 2,22
4СХ A4GXE 0,07 0,015 0,090 217 81 44 1 1.85 228 244 74 1 3,30
Примечание. KO(jp — коэффициент увеличения обрабатываемости.
*49. Сопоставление обрабатываемости сталей 40Х и А40ХЕ
1- г рои з родственных условиях [71
Сталь Станок Инструмент Режим резания Машинное премя, % Число обрабо- танных дета- лей, шт. Износ инстру- мента •
Название Сталь Скорость, м/мин Глуби- на, мм Подача, мм/мин X X на одну деталь. %
4 0Х Вертикально- сверлильный Сверло, d = 32,5 км Р6М5 13,6 16 45 100 200 0,7
А40ХЕ 20,0 64,6 70 250 80 100 65 100
4 0Х Токарный многорезцовый полуавтомат Резец подрезной Р18 41,7 3 8,4 100 65
A4GXE 52,7 10,8 76 100
40Х A40XF. Токарно- вннторезный Резец канавоч- ный 16,4 3,5 12,1 100 80
95 0,55 66
Примечание. Обрабатываемая деталь — крышна гидроусилителя-
’ По задней грани.
Сталь - легированная свинецсодержащая
137
[Из данных табл. 248 и 249 следует, что комплексное легирование S (0,09%)
и Se (0,07%) сталей 45 и 40Х значительно улучшает ее обрабатываемость.
При производственном опробованин было установлено, что применение
сернистоселенистых сталей позволяет в 1,5—2 раза снизить расход режущего
инструмента (быстрорежущего и твердосплавного) или сократить иа 22—30%
машинное время обработки, уменьшив износ инструмента иа 30—35%.
4, СТАЛЬ ЛЕГИРОВАННАЯ СВИНЕЦСОДЕРЖАЩАЯ МАРОК!
АС12ХН, АС14ХГН, АС19ХГН, АС20ХГНМ, АС30ХМ, АС38ХГМ,
АС40ХГНМ
250. Назначение сталей в автомобилестроении
Сталь Назначение
АС12ХН Рычаги переключения передач, осн крышек воздушного фильтра, рычагов привода акселератора, краповнкн коленчатого вала, фланцы масляного насоса, нлючн зажигания, тяги, гайки, муф- ты
АС14ХГН Оси сателлитов дифференциала, скользящие муфты синхрони- затора, ступицы
АС19ХГН Детали типа промежуточного зубчатого колеса*заднего хода, втулки зубчатого колеса вторичного вала коробки передач
АС20ХГНМ Венцы зубчатые синхронизаторов первичного вала коробки передач
АС30ХМ Червяки рулевого управления
АС38ХГМ Кольца запорного подшипника полуоси
АС40ХГНМ Ролики вала и сошки плунжера, натяжитель цепи толкателя привода бензинового насоса
251. Химический состав *, % (ГОСТ 1414—75)
Сталь С Мп Сг Ni Мо РЬ
АС12ХН 0,09—0,15 0,30—0,60 0,40—0,70 0,50—0.80
АС14ХГН АС19ХГН 0,13—0,18 0,16 — 0,21 0.70—1,10 0,80—1,10 0,80—1.10 Не более 0,10
АС20ХГНМ 0,18—0,23 0,40—0,70| 0,40—0,70 0,15—0,30
АСЗОХМ АС38ХГМ 0,27—0,33 0,34 — 0,40 0,40—0,70 0,60—0,90 0,80—1.10 Не более 0,30 0.15—0,25
АС40ХГНМ 0,37—0,43 0,50—0,80 0,60—0,90 0,70—1,10
0,17^0,37% S1; не более 0,035% 8, 0,035% Р,
138
Автоматные стали
252. Термообработка и механические свойства сталей (ГОСТ 1414—75)
Сталь Режим термообработки («. °C) °’ °в ft °н. Дж/см* Размер, мм
МПа
не менее
АС12ХН ACI2XH АС14ХГН АС19ХГН АС20ХГНМ АСЗОХМ АС38ХГМ АС40ХГНМ 3, 900—920. м + Он. 150—180, возд. 3. 900—920. в + Он, 150—180, возд. 3, 860—880. м нли d + Он, 150—180, возд. 3, 865—885, м нли в + Он, 150—180, возд. 3, 850—870, м нлн в + Он, 150—180, возд. 3. 860—880, м 4- Ов, 510—560, возд. 3, 860— 880, м + Ов, 580—620, возд. 3, 830—850, м + Ов. 680—620. возд. 450 600 650 800 1100 10 90 70 80 70 60 100 80 90 В образце То же » » »
8
850
1200
950 750 800 850
900 950 1000 12 11 12 15
25
Примечания: 1. Нормы механических свойств относятся к стали диа-
метром нли толщиной до 100 мм.
2. 1 кге/мм* ~ Ю МПа; 1 кгс*м/смг» 10 Дж/см’.
253. Твердость сталей, НВ
(ГОСТ 1414—75)
Сталь Горя- чека- таная Калибро- ванная
Отожжен- ная • 1 Нагартован- ная Отожженная или после вы-1 сокого отпуска
не более
АС12ХН АС14ХГН АС19ХГН АС20ХГНМ АСЗОХМ АС38ХГМ АС40ХГНМ 187 229 201
269
201 223
223 241
241 255
• А также высокоотпу-
щениая, нормализованная с
высоким отпуском, нормали-
зованная.
254. Влияние свинца на скорость резания ов0
сталей при точении 171
Сталь РЪ. % Нормали- зация . Закалка и низкий отпуск
Кос, м/мин «с Ово, м/мин кс
при прн НВ
НВ 187—196 387- 402
1 нет руме и т
из твердого сила в а
19ХГН — 185 1.0 80 1.0
АС19ХГН 0,18 225 1.2 105 1.3
20ХГНМ - 150 1.0 80 1.0
АС20ХГНМ 0,22 202 1,34 105 1.3
Инструмент
из быстрорежущей стал и
19ХГН ,— 78 1,0 26 1,0
АС19ХГН 0,18 88 1,13 34 1,31
20ХГ11М г— 90 1,0 35 1,0
АС20ХГНМ 0,22 108 1,20 51 1.47
При м е ч а н к е. К — коэффици-
ент увеличения скорости резания.
Сталь легированная свинсцсодсржащая
139
Все испытания сталей (табл, 254) на обрабатываемость проводились с глуби-
ной резания 0,5 мм и на подачах 0,1 и 0,3 мм/об. Обрабатываемость оценивалась
по следующим критериям: достигаемому уровню часовой скорости резания (г6о)
при заданной стойкости инструмента, качеству обработанной поверхности и виду
образующейся стружки. Критерием ватуплеиия твердосплавного инструмента
служил износ звдней грани на 0,5 мм, а быстрорежущего — тепловая посадка
резца.
2Б5. Влияние свинца на стойкость инструмента при точении сталей [7]
Нормализация Закалка н низкий отпуск
Стой- v к Стой- о, 'К „
Сталь кость. м/мин ^ст мни кость, мин м/мин ст
при НВ 187—196 прн НВ 387—402
И н струмент из твердого сплава
19ХГН 60 1О, 1,0 60 1,0
АС19ХГН 170 185 2,8 620 10,3
20ХГНМ 60 iso 1,0 60 1,0
АС20ХГНМ 200 3,3 125 2,1
Инс трумент из быстрорежущей стали
19ХГН 60 1,0 60
АС19ХГН 290 78 4.9 290 26 4,8
20ХГНМ 60 АЛ 1,0 60 ЗБ
АС20ХГНМ 180 J 3.0 450 7,5
Примечание. К — коэффициент увеличения стойкости инстру-
мента.
При равной скорости резания при точении свинецсодержащих сталей
АС19ХГН и АС20ХГНМ наблюдается увеличение стойкости твердосплавного
инструмента в 2—10 раз, а быстрорежущего в 3—7,5 раз в зависимости от состава
и структуры обрабатываемой стали (табл. 255).
При очень высоких скоростях резания температура в зоне резания оказы-
вается настолько высокой, что свинец мгновенно испаряется, не образуя «сма-
вочного слоя».
Поэтому повышать скорость резания нужно в определенных пределах.
В производственных условиях была подтверждена возможность повышения ско-
ростей резания на 30—40% без снижения стойкости инструмента (для сталей,
легированных свинцом и селеном).
При сохранении обычно применяемых скоростей резания стойкость инстру-
мента повышается: из быстрорежущей стали — в 2—5 раз, а из твердосплавного
инструмента — в 2—3 раза прн обработке свинецсодержащих сталей и в 3—10 раз
прн обработке селенсодержащих сталей [7].
। При легировании свинцом цементуемых сталей (табл. 256) заметно сни-
жаются б5 и ав. Это обстоятельство приводит к возрастанию степени анизотропии
этих свойств. Обычно считают, что чем меньше коэффициент анизотропии пласти-
ческих и вязких свойств, тем выше качество металла. Например, с понижением
в стали содержания серы (сульфидов, окиси сульфидов) резко снижается анизо-
тропия механических свойств (обработка стали синтетическими шлаками н элек-
трошлаковым переплавом). Однако практика показывает, что в некоторых слу-
чаях несмотря на резкое увеличение степени анизотропии пластических и вязких
но
Автоматные стали
256. Влияние синица на механические свойства * цементуемых сталей [7 1
Сталь РЬ, % Термообработка (/, °C) °в °т 6, Ф «и. Дж/см*
МПа %
19ХГН - 3. 665 — 885, м-4-Он, 150 — 180 (НВ402) 148Q 1470 1250 12 6 58 18 120
1220 32
0.18 1460 1220 12 5 57 12 105
1420 1200 18
20ХГНМ - 3, 870, м + Он, 180 1270 1020 13 58 30 110
104 0 32,5
0,22 1250 1070 13 5 52 15 106
1050 25
14ХГН - 3. 870, м + Он, 160 1210 980 13,5 6 57 23 107
1190 950 35
0,17 1180 960 14 6 53 21 115
1160 94 0 30
Примечание. В числителе даны значения для продольных образцов,
в знаменателе — для поперечных.
♦ Заготовки сечением И —12 мм.
свойств стали 20ХГНР в результате микродобавок бора и титана миллионы зуб-
чатых колес безупречно и длительно (10 000 ч и более) работают в тяжело нагру-
женных тракторах К-700, Т-100М, Т-30, ДЭТ-250 и других [7].
Изучая влияние свинца на другие параметры цементуемых сталей, можно
сказать, что свинец в стзли в количествах 0,15—0,25% мало снижает глубину
цементуемого слоя (не более 0,1 мм прй*глубнйе цементации 1,0—1,8 мм). Свинец
также мало снижает значения твердости мартенсита поверхностного слоя (при-
мерно на HRC 1—1,5).
Из данных (табл. 257) видно, что степень влияния свинца из предел усталости
более резко выражена для поверхностно-упрочненных образцов (цементованных
и закаленных — сталь 19ХГН) и незначительно выражена для закаленных образ-
цов без поверхностного упрочнения (стали 14ХГН, 12ХН, 20ХГНМ).
Полученные в табл/ 259 результаты показывают, что введение в средне»
углеродистую сталь 0,15—0,25% свинца способствует повышению и60 иа 20—
35%. а прн сохранении постоянной скорости резания v способствует увеличению
стойкости инструмента в 2—7 раз.
Следует особо отметить, что при точении быстрорежущим инструментом
больший эффект получается не за счет повышения скорости резания прн постоян-
ной стойкости инструмента, а за счет увеличения стойкости инструмента прн не-
изменной скорости резания.
Контактная выносливость (табл. 260) относится к числу важнейшнх^показате-
лей работоспособности цементованных зубчатых колес, а также деталей подшип-
ников. В связи с этим были проведены сравнительные эксплуатационные испы-
тания зубчатых колес коробки перемены передач, изготовленных из стали
Сталь легированная свинецсодержащая
141
257. Влияние свинца на усталостную прочность цементуемой стали [?J
Сталь Термообработка (it *С) РЬ. % Предел усталости, МПа 1
Поперечные образцы
гладкие с концентра- тором
19ХГН Ц иа 0,8 мм 4* 3, 840 + Он, 180 — 610
0.26 590
3* 840 4- Он, 180 - 520
0,26 440
14ХГН 3. 880 4- Он. 180 - 330 195
0.22 320
12ХН 3, 920 4* Он, 180 — 390 -
0.15 375
20ХГНМ 3, 870 4- Ои, 180 - 410 190
0.21 400
Примечание. Термическую обработку нецементованных образцов про- водили в ваготовках диаметром 18—20 мм, 1=110 мм, цементованных « в гото- вых образцах с припуском на шлифовку.
258. Влияние свинца на предел усталости среднеуглеродистой стали [у]
Сталь РЬ, % o_t, МПа (на базе 10’ циклов)
Поперечные образцы
НВ Нормализованные НВ Улучшенные *
гладкие с надре- зом гладкие с над- резом
40 АС40 0,22 179—185 225 210 125 130 241 330 320 215 230
4БГ2 — 229 300 229 355 185
АС45Г2 0,13 350
ЗОХМ АС30ХМ 0,22 - - 248 370 350 190
40ХГНМ АС40ХГНМ 0.18 - 269 390 340 200 190
* Сталь 40, ЗОХМ. 40ХГНМ —> закалка с 880 СС в масле, отпуск 560 ”С с охлаждением в воде; сталь 45Г2 — закалка с 850 °C в масле, отпуск 620 °C с охлаждением в воде.
142
Автоматные стали
259. Влияние свинца на обрабатываемость среднеуглеродистой стали прн точении (71
Сталь РЬ, % Термообработка («. °C) 1 Инструмент из Т5К10 Инструмент из Р18
1 и<0, м/мин 1 о * S зГ I Стойкость, 1 мин о | м/мин I и I V, м/мин I Стойкость, мин В
40 АС40 0.22 3, 860+Ов, 500 241 143 180 1.0 1,25 160 27 60 1.0 2,22 48 60 1.0 1,25 50 35 220 1 6.3
4 ОХ АС40Х 0.15 3, 880+Ов, 580 269 89 122 1.0 1,36 89 60 260 1.0 4,33 80 98 1.0 1,22 8Q 60 210 1 3.5
ЗОХМ АСЗОХМ 0,15 3. 800+Ов, 580 55 130 1.0 2,26 55 60 570 1.0 9.3 53 110 1.0 2,0S 53 60 450 1 7.5
40ХГНМ АС40ХГНМ 0.22 Нормализация 229 84 107 1,0 1.27 8-1 60 250 1.0 4,2 34 50 1.0 1.47 34 60 600 1,0 10.0
Примечания. 1. KQ — коэффициент увеличения скорости резания.
2. Кст — коэффициент увеличения стойкости инструмента.
3. Глубина резания 1,1 мм; подача 0,3 мм/об (для быстрорежущего инстру-
мента подача 0,4 мм/об).
260. Влияние свинца на контактную выносливость зубчатых колес **
из разных сталей (71
Сталь Глубина слоя, мм HRC °у ок, более
поверх- ности сердце- вины МПа
18ХГТ 1.4 —1,5 58—60 35 380 1570
20ХГНР 20 X ИЗ А 19ХГН 1,5—1.6 60—61 57—58 59—60 43 39 35 Более 480 Более 450 480 1690 1440 1700
АС19ХГН 34 430 1600
23ХГН АС23ХГН •« 1.15—1.25 58 — 59 40 43 510 490 1700 1650
АС23ХГН •• 0.75—0,85 60—61 470 1530
12Х2Н4А ACI2X2H4A 1,5—1,6 57—58 42 40 620 Более 560 1840 1750
Прнмечани е.^Су — условный предел усталостной прочности прн из- гибе; ок — предел контактной выносливости.
•« Цементации при 940 °C клн нитроцементация прн 850 РС, закалка и от- пуск при 160 °C, 2 ч. ** После цементации. После нитроцементации.
Сталь кальцийсодержащая
143
I2X2H4A и АС12Х2Н4А (0,18% РЬ), а также стендовые испытания вубчатых
колес (т= 5) из стали АС19ХГН (табл. 260). За базу принимали длительность
испытания под нагрузкой-в 107 циклов. Критерием наступления предела усталост-
ного выкрашивания служило появление двух-трех ямок (раковнн) иа 30% аубьев
площадью до 2 мм? каждая.
Представленные в табл. 260 данные показывают, что несмотря на присут-
ствие свинца в стали АС19ХГН (0,18% РЬ) по величине контактной выносливости
рабочей поверхности зубьев она превосходит сталь 18ХГТ, приближаясь к кон-
тактной выносливости стали 20ХГНР. Совершеиио иные результаты получены
прн сравнительных испытаниях цементованных и иитроцемеитоваиных образцов,
проводившихся по методике, принятой для подшипниковых сталей. Для шарико-
подшипников характерны чрезвычайно высокие контактные напряжения (5900—
6200 МПа), ие наблюдаемые при работе зубчатых колес. Эксперименты показали,
что свинец в стали резко (в 15—20 раз) снижает возможную долговечность изго-
товленных из нее подшипников.
При высоких контактных напряжениях (>.1700 МПа) допустимость примене-
ния свииецсодержащих сталей становится сомнительной.
5. СТАЛЬ КАЛЬЦИЙСОДЕРЖАЩАЯ
К сталям, содержащим кальций (или обработанным кальцием) чаще всего
относят среднеуглеродистые автоматные стали, сернистые и низкосериистые.
(0,04—0,07% S), часто дополнительно легированные свинцом или теллуром,
а также селеном или комплексами этих добавок. Эти стали могут быть простыми
углеродистыми и низколегированными. Как правило, их предназначают для
изготовления термически обрабатываемых деталей, подвергаемых обработке
резанием твердосплавным инструментом.
Эффективность малых добавок кальция в обрабатываемую сталь в максималь-
ной мере реализуется при высоких скоростях резания (более 100 м/мин). Совмест-
ное введение в сталь кальция и серы и в еще большей степени тройного комплекса
(Са, S, РЬ) позволяет достигать предельно высокой производительности обра-
ботки прн максимальной стойкости режущего инструмента. Объясняется это ря-
дом факторов, в том числе сфероидизацией и обволакиванием оксидов (Al2O3f
Д12О3-СаО) сульфидами марганца и кальция [7].
Особо важное значение в производстве и обработке кальцийсодержащнх
сталей придают температуре плавления образующихся оксидных включений.
Оксидные включения определенного состава, попавшие в область высоких тем-
ператур, характерных для зоны резания, размягчаются и оказывают смазывающее
действие иа инструмент, подобно сульфидам в автоматных сталях.
Кальцийсодержащие стали прошли комплекс испытаний на многих автомо-
бильных и тракторных заводах нашей страны. Стойкость инструмента повышается
в 1,5—3 раза, скорость резания увеличивается на 25—50%. В результате 22 марки
сталей приняты к производству. На них оформлены и зарегистрированы Все-
союзные технические условия: ТУ 14-1-2148—77. Настоящие технические условия
распространяются на круглые и квадратные горячекатаные прутки диаметром или
толщиной до 200 мм. Сталь предназначена для изготовления деталей методом горя-
чей обработки давлением с последующей обработкой резанием нлн для изготовле-
ния деталей из прутков обработкой резанием.
Кальцийсодержащие стали должны поставляться следующих марок по
группам:
I группа — АЦ20, АИ25, АЦЗО, АЦ35, АЦ40, АЦ45, АЦ50, АЦ55, АЦ58,
АЦ60;
II группа — АЦ35Х, АЦ40Х, АЦ45Х, АЦ35Г, АЦ40Г. АЦ45Г* АЦ35Г2,
АЦ40Г2, АЦ45Г2, АЦЗОХМ, АЦ12ХНЗ, АЦ20ХНЗ.
В обозначении марок стали буквы означают: А — автоматная, Ц — каль-
циевая.
144
Автоматные стали
Химический состав калышйсолержащих марок стали, за исключением содер-
жания серы, должен соответствовать аналогичным маркам сталей ио
ГОСТ 1050—74’ и 4543—71’.
261. Содержание серы в кальцнйсодержащих марках стали
(ТУ 14-1-2148—77)
Группа сталей Марки сталей S, %
1. и Все, кроме AU12XH3 и АЦ20ХНЗ 0,035—0,060
11 АЦ12ХНЗ, АЦ20ХНЗ 0,025 — 0.050
Микролегпровапне стали кальцием производят сплавами кальция из расчета
введения 0,03—0,09% Са в жидкий металл.
Твердость отожженной или высокоотпущенной стали должна соответствовать
ГОСТ 1050—74* (для’марок стали группы 1); ГОСТ 4543—71* (для марок стали
группы II).
Механические свойства сталей при нормальной температуре, определяемые
на продольных образцах, изготовленных из термически обработанных заготовок,
должны соответствовать ГОСТ 1050—74* для 1 группы марок стали ц
ГОСТ 4543—71 — для II группы марок стали.
262. Назначение н общая характеристика кальцнйсодсржащнх сталей
Сталь Назначение
АЦ40 АЦ35Х Детали автомобиля ГАЗ-53: вилка карданного вала и шестерня пер- вой передачи КПП (стали АЦ40 и АЦ35Х). Стойкость инструмента при механической обработке возросла примерно в 2 раза. Фланцы полу- осей автомобиля КрАЗ (сталь АЦ40)
AU40X Детали автомобиля КрАЗ (цапфы и др.). При обработке деталей авто- мобиля КрАЗ стойкость режущих инструментов нз быстрорежущей стали-возросла в 1,5—1,6 раза; из твердого сплава — в 1,3—1,8 раза. Барабан фрикциона н Фланец коробки дифференциала трактора Т-150К (ХТЗ)
АЦ45 АЦ45Х Детали трактора T-I50K (ХТЗ): стакан верхний (.сталь АЦ45), вал вторичный (сталь АЦ45Х) и др- Стакан обрабатывался иа специаль- ном токарном восьми шпиндельном полуавтомате 1К282; •фрезерование шлицев на вторичном валу производилось на шлнцефрезерном полу- автомате 53506. Стойкость инструмента возросла в 1,35—2,2 раза без ухудшения работоспособности деталей на тракторах
АЦ20ХГНМ Шестерни и валы коробки перемены передач автомобиля ВАЗ. Сталь внедрена. Поставляется по ТУ 14-134-115—76
Сталь кальцийсодержащая
145
Продолжение табл. 262
Сталь Назначение
АСЦЗОХМ Червяк рулевого управлении автомобили ВАЗ. Сталь гоставлиется по ТУ 13-134-101—75 Внедрение на ВАЗе сталей АЦ20ХГНМ и АСЦЗОХМ позволило в сред- нем в 2 раза повысить стойкость режущего инструмента, как твердо- сплавного, так и быстрорежущего, Скорость резания уяедичнлабъ на 20—30% по сравнению с исходными сталями 20ХГНМ и АС36ХМ. Прн обработке образуется более'короткая стружка Стендовые н дорожные испытания указанных выше деталей автомобиля ВАЗ показали, что модифицирование стали кальцней не сказалось на мх эксплуатационных характеристиках. Поданный ВАЗ марки кальцнйсодержащии сталей могут рекомендо- ваться для изготовлении широкой номенклатуры ответственных д>» талей автомобиля. Этк стала представляют самостоятельный клаСо легкообрабатываемых сталей и не заменяют собой св и иецсо держащие
263. Химический состав специальных кальцийсодержащих сталей
Сталь с Мп S1 S
ХЦ20ХГНМ*’ АСЦЗОХМ •« 0,19—6,34 0.29—0,33 0,70—0,86 0,6—0.7 0.J8-0.34 □,27—0,33 0,645—0.07 0,078—0.0в
• Сталь Р Сг Ni Мо Са
АЦ20ХГНМ •» АСЦЗОХМ •« 0,013—0,028 0,012—0.017 0.4—0,6 0,9— 0,5—0, 0,09—0, 0,17—0.2 0.2—€>2 Э * 0.002—0,007 0,001—0.0 W
•* По ТУ •« По ТУ 14-134-115—76. 13-134-101—75.
264. Механические свойства сталей *
Сталь от 4. X Лд, Дж/см*
МПа
АЦ20ХГНМ АСЦЗОХМ 1250—1530 900 1200—1480 750 • 10—14 12 60-140 100
* По ТУ 14-134-115^76 и ТУ 13-134-101-=-75.
146
Автоматное стали
26В, Обрабатываемость нальцийсодержаших сталей **
Коэффи- циент СТОЙКОСТИ инстру- мента Ш 04 о 1,32 СО со о in см 04 *2 сз 04 3
Число обрабо- танных деталей •’ СЗ со о с 1 28/20 70/53 : 110/60 о § со сэ со о 34/20 сз со сз со 150/80 |
Режимы резания | S, мм/об со 04 СЗ со сз" сз о сз СО СЗ 0,315 СО сз ш 04 со сз сз •О
X X О е in 00 о со сз о со 1П in о грументг
к с в’5. со со •п 57.0 90,0 о см о ш 04 67,0 | 27,6 сз 04 04 4,0 | чку RHC1
и его материал Резец, Т5К10 Зенкер, Р6М5 1 Резец, T6KI0 Резец, Т30К4 Резец, Т15К6 j Долбяк, Р6М5 | Резец, Т5КЮ 1 Фреза червячная, Р6М5 Фреза, Р6М5 Метчики I | (М30Х1.5; Р6М5) | деталей на одну перето
Операция Токарная Сверлильная | Токарная Алмазно- расточная 1 Токарная Долбежная | Токарная Шлицефрезерная, Резьбофре- зерная 1 Резьбона- | резная ггеле =- серпйных ,
Наименование деталей, их число Барабан фрик- циона, 140 шт. Стакан, 750 шт. Фланец диф- ференциала, 14 00 шт. I пал вторичны», 6500 шт. г. Харьков), опытных, в знамена
НВ 207-24! in со о» 1 217—255 241-277 ным ХТЗ ( зтеле число
Сталь 40Х (АЦ40Х) 45 (АЦ45) 40Х (АЦ40Х) 51 X о Р- £ СИ 5 55 X 1П
Сталь кальцийсодержащая
147
Поставляемый полуфабрикат из сталей от А11 до АС40ХГНМ (ГОСТ 1414—75).
Горячекатаная сталь размером до 100 мм, калиброванная сталь размером до 60 мм
(табл. 242 н 244) и сталь серебрянка.
Горячекатаную сталь изготовляют как в термообработанном состоянии
(отожженную, высокоотпущеииую, нормализованную, нормализованную с высо-
ким отпуском), так н без термической обработки.
Калиброванную сталь поставляют в нагартованном и термически обработан-
ном состояниях (отожженную, нормализованную, нормализованную с высоким
отпуском, улучшенную — закалка + высокий отпуск), а сталь серебрянку —
в нагартованном или отожженном состоянии.
В улучшенном состоянии изготовляют только стали АС35Г2, АС30ХМ,
АС40ХГНМ размером не более 35 мм.
Стали АН, А12, А20, АС14, АС12ХН изготовляют без термической обработки.
По форме и размерам поперечного сечения, длине и кривизне горячекатаная
сталь должна соответствовать требованиям ГОСТ 2590—71*. ГОСТ 2591—71*
и ГОСТ 2879—69; калиброванная сталь — требованиям ГОСТ 7417—75, ГОСТ
8559—75, ГОСТ 8560—78 и серебрянка — ГОСТ 14955—77.
266, Цены иа сортовую сталь [371
Размер, мм Оптовая цена (руб.) за 1 т сталей
AI2. А40Г, А20, АЗО АС-14 АСЗОХМ, АС38ХГМ, АС40ХГНМ АС14ХГН, АС19ХГН, АС20ХГНМ
41 — 50 115—117 144 185—187 —
52—70 113—115 143 — 186—184
Поставляемый полуфабрикат из кальцийсодержащих сталей (ТУ 14-1-2148—
77). Круглые и квадратные горячекатаные прутки диаметром или толщиной до
200 мм. Сталь поставляют как в термически обработанном состоянии (отожжен-
ную, высокоотпущеииую, нормализованную с высоким отпуском), так и без
термообработки.
ГЛАВА V
РЕССОРНО-ПРУЖИННЫЕ СТАЛИ
Рессорно-пружинные стали обладают высокими пределами упругости (или
текучести), выносливости, достаточной вязкостью и пластичностью. Величина
предела текучести, в углеродистых пружинных'сталях после окончательной тер-
мической обработки должна быть не ниже 800 МПа, а в легированной стали — не
ниже 1000 МПа. Пластичность: б6 > 5%; гр > 20-5-25%
1. УГЛЕРОДИСТЫЕ И ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ ДЛЯ ПРУЖИН
И РЕССОР, РАБОТАЮЩИХ В ОБЫЧНЫХ УСЛОВИЯХ
1.1. Стали 66, 70, 76, 86, 60Г, 66Г, 70Г, У7— У13, У7А—У13А
167. Назначение н общая характеристика
Сталь Назначение
65 70 75 85 Для изготовления пружин различных механизмов п машин; пружин клапанов двигателя автомобиля (сталь 65); плоских пружин прямо- угольного сечения толщиной 3—12 мм (сталь 65); пружин из проволоки диаметром 0,14—8 мм с холодной навивкой; пружин различных раз- меров с последующим отпуском при 300 °C (сталь 70. 75 и 85). Для рессор, пружин н бандажей локомотивов (сталь 70)
60Г 65Г Для изготовления плоских в круглых пружин, рессор, пружинных колец, шайб Гровера и других деталей пружинного типа, от которых требуются высокие упругие свойства и повышенное сопротивление износу (в автомобилестроении — пружина буксирного прибора н плунжера толкателя). Свариваемость плохая
У7—У|3 У7А—У13А Для изготовления отожженной и нагартованной ленты толщиной 0.08—3.0 мм; для пружин, навиваемых в холодном состоянии из про- волоки диаметром 0,14 — 8 мм и не подвергаемых закалке (ов = = ЗЮОч-1000 МПа)
268. Химический состав **, % (ГОСТ 14959—79)
Сталь С Si Мп Сг N1
не более
65 70 75 85 60Г 65Г 70Г 0,60—0,70 0,67—0,75 0,72—0.80 0,82—0.90 0,57—0.66 0,62—0,70 0.67—0.75 0,17—-.87 0,50—0,80 0,25 0,25
0,70—1.00 0.90—1.20 0,90—1,20
•1 Не б-лее 0,036% S, 0,035% Р,
Стали для пружин и рессор
149
269. Химический состав, % (ГОСТ 1435—74)
Сталь С Мп Si S ₽
не Сю лее
У7 У7А У8А У 8 ГА У9А У10А УНА У12А У13А 0,65—0,74 0,20—0,40 0,15—0.35 0,030 0,035
0,15—0,30 0,020 0,030
0,75—0,84 0,80—0,90 0,85—0.94 0,95—1,04 1,05—1,14 1,15—1,24 1,25—1,35
0,35—0,60
0,15—0,30
270. Коэффициент линейного расширении
и удельная массовая теплоемкость сталей [25]
271. Теплопроводность стали 70
[25]
Темпе- ратура, °C а. 10е, мм/(мм-°С) с, кДж/(кг-°С)
сталей
Со Г 65 65 70
0—100 0—200 0—300 0—400 ПЛ 11,9 12,9 13,5 11,8 12,6 13,3 14,0 0,481 0,485 0,578 0,662 0,481 0,486 0,519
X, Бт/(м-°С), при температуре, °C
20 100 200 300
55,8 51,8 36,5 29,3
Модуль продольной упругости стали 65Г Е — 210 930 МПа; модуль сдвига
G = 83 670 МПа.
Для пружинных сталей 65, 70, 75, 85 в отожженном или высокоотпущенном
состоянии рекомендуется принимать значения модуля сдвига в пределах 85 000—
86 000 МПа.
272. Пределы выносливости * пружинной проволоки и готовых пружин [33 ]
Сталь °т тт Прн испытании образцов При испыта- нии пружин
T_i тэ
65 1000—1200 600—800 300—400 450—800 500—650
75, 8Б 930—1350 650—900 350—400 450—850 500—700
Значения в табл, приведены в МПа.
150
Рессорно-пружинные стали
273. Модули нормальной
упругости и сдвига после
эакалкн и отпуска [25]
274. Коэффициент линейного расширения
сталей [25]
F с
МПа
65 210 000 80 800
70 79 500
75 195 000 80 000
85 195 000 78 000
У9 211 600 80 800
60Г 210 930 83 670
Сталь сс. 10е, мм/(мм.°С), при температуре, ®С
20—100 20—200 20—300 20—40С
70 11,5 12.3 13,0 13,8
У9 11,0 Н.6 12.4 13,2
60Г 11.1 — 12,9 —
275. Механические свойства сталей (ГОСТ 14959—79)
Сталь Температура, °C °т °в ч> НВ * нс более
закалки в масле отпуска МПа %
не менее
65 70 75 85 65Г 60Г 70Г 840 830 480 идага или в 800 850 900 1000 1000 1060 1100 1150 10 35 229
9 30
820 241 269
8
830 840 830 После от 800 1000 241
850 | 1050 ысокого отпуска. 7
276. Механические свойства пружинной ленты (ГОСТ 2283—79)
Сталь Толщина, мм Лепта отожженная Лента на- гартовапная oD, МПа
ов, МПа %.
не более не менее
60Г, 65Г, У7, У7А У8. У8А <1.5 > 1.5 .650 15 750«—1200
750 10
У8Г, У8ГА, У9, У9А. У10, У10А, У11, У11А, У12, У12А, 85 У13, У13А 0.08—3,0
900 - -
Стали для пружин и рессор
151
277. Эффективность различных видов упрочнения пружин [33]
Вид упрочнения пружин из патеи - тированной проволоки В1 0 2 мм V_lt МПа, при 10’ циклов , Повышение предела выносливости, %
Неупрочнеяные 500 100
Гндроабразнвиая обработка в свободном состоянии 580 116
Дробеструйный наклеп н свободном со- стоянии 900 180
Дробеструйный накдеп и гидроабразнв- ная обработка в свободном состоянии . 970 194
Примечания: 1. Термообработка после кавквкн — отпуск при 200 РС. 2. Дробеструйный наклеп дробью [0 0,9—1.0 мм? скорость дроби 65 ы/С| число оборотов ротора 2880, расстояние между ротором и пружинами 400 мм, ско- рость вращения пружин 10—40 об/мнн, продолжительность обработки 2.4—8 мин. 3. Гндроабразнвиая обработка жидкостью состава: 2/3 воды, 1/3 абразива (электрокорунд зернистостью 100, 180 и М28), 2% соды, скорость жидкости 50— 60 м/с, скорость вращения пружины 40—60 об/мин,) продолжительность обработки 4 мин-
278. Динамическая прочность пружин
из патентированноЙ проволоки В| [33]
Виды упрочнения поверхности пружины Число цик- лов до раз- рушении
Неупрочненная 246 240
И аклеп дробью в свобод- ном состоянии и гидро- абразивная обработка в напряженном состон- ннп 6 000 000 *
Наклеп дробью в напря- женном состояния и гид- роабразявная обра- ботка в свободном со- стоянии
* Пружины после 6 000 000
циклов нагружения не сломались.
279. Результаты испытании пружин
на релаксацию* наприженнй [33]
Состояние поверхности пружины Напряжение, МПа
до ре- лак- сации после ре- лак- сации
Неупрочненная 689 657
679 637
Упрочненная дробью:
в свободном состоя- нии 587 544
596 531
в напряженном со- стоянии 406 405
412 405
• Температура релаксации 15—20 °C,
длниа пружины 55 мм. В числителе даны
значении при продолжительности релакса-
ции 50 ч, и знаменателе — при 250 ч.
Весьма эффективно упрочнять пружины дробеструйной и гидр ©абразивной
обработкой) создающей наклеп. Результаты последних исследований в этой об-
ласти приведены в табл. 277, 278, 279. После дробеструйной обработки предел
выносливости увеличивается почти в 2 раза (табл. 277). Значительно повышается
динамическая прочность (табл. 278).
152
Рессорно-пружинные стали
Пружины, как правило, испытываются на релаксацию напряжений. Релакса-
цией напряжения называется явление уменьшения напряжения прн неизменной
деформации. В процессе релаксации часть упругой деформации-переходит в оста-
точную. Потеря пружинами с течением времени их упругих свойств в результате
релаксации часто отрицательно сказывается на работе машин и приборов. В тех
случаях, когда качество работы зависит от стабильности размеров пружины при
соответствующих нагрузках, релаксация приводит к преждевременному выходу
машин и автоматов из строя.
После релаксации (табл. 279) напряжение в упрочненных дробью пружинах
уменьшилось незначительно: всего на 1 МПа прн продолжительности релакса-
ции-50 ч и на 7 МПа прн релаксации 250 ч. В иеупрочиенных пружинах разность
напряжений соответственно до релаксации и после нее составляет 32 МПа в
42 МПа. Поэтому рекомендуется для пружин назначать упрочнение дробью.
Следует иметь в виду, что чистота поверхности пружин, упрочненных дробью,
ухудшается.
280. Технологические свойства
Сталь Температура ковки. СС Прокаливае- мость в мае- ле, диаметр, мм Склонность к отпускной хрупкости Обрабатываемость резанием
нача- ла конца
65 1230 850 12—18 Нс склонна -
60Г 12GC 800 —20 Склонна при содержании Мп более 1%
651 15—30 Твердый сплав (Лр = 0,6). Быстрорежущая сталь (KD= s= 0.5); НВ более 240
70 850 —* Не склонна Твердый сплав = 0,7). Быстрорежущая сталь (Кр= = 0.6); НВ 183—241
75 800 Твердый сплав = 0,7). Быстрорежущая сталь (Ка=0.Б); НВ 230—244
85 -
Примечания; 1. Свариваются стала 70, 75, 85 КТС с последующей тер-
мообработкой. Стали 65Г,- 70, 7Б, 85 для сварных конструкций яе применяются.
Коррозионная стойкость всех сталей ипзкяя.
2. Все стали малофлокеночувствительны
Стали для пружин и рессор
153
1.2. Стали 55С2, 55С2А, 60С2, 60С2А, 70СЗА
281. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение
55С2 55С2А Для изготовления пружин н рессор, применяемых в автомобиле* я тракторо- строении и в-железнодорожном транспорте (пружины и рессоры нз полосовой стали толщиной 3—18 мм; рессоры из желобчатой стал к толщиной 7—13 мм — сталь 55С2). Обрабатываются резанием трудно
60С2 60С2А Для рессор, изготовляемых из полосовой стали толщиной 3—16 мм; для пру- жин из полосовой стали толщиной 3—18 мм н из пружинной ленты толщиной 0,08;—3 мм. Для витых пружин из проволоки диаметром 3 —12 мм (пружина независимой подвески и пружина передней подвески автомобиля, спиральные пружины в станкостроении). Кремнистые стали отличаются меньшей прокаляваемостью, чем стали, до- полнительно легированные хромом, марганцем кли никелем. Они более склонны к обезуглероживанию, чем хромоваиадиевые или хромомарганце- вые стали, но довольно устойчивы против роста зерна. Обрабатываются ре- занием трудно. Максимально допустимая рабочая температура 250 °C.
70СЗА Для тяжелонз груженных пружин ответственного назначения. Эти стали обладают высокими прочностными характеристиками и высоким пределом упругости, но очень хрупки при отпуске 400—425 °C (для этих сталей темпе- ратуру отпуска повышают до 460 °C). Сталь 70СЗА склонна к графлтизацин
282. Химический состав *, % (ГОСТ 14959—79)
Сталь С Si Мп S 1 ₽
не более
55С2 55С2А 60С2 0,52 — 0,60 0,53—0,58 0,57—0,65 1,5—2,0 0,60—0,90 0.035 0,035
60С2А 70СЗА 0,58—0,63 0,66—0,74 1,6—2,0 2,40—2,80 0,025 0.025 .
* Не более 0,30% Сг, 0,25% Ni, 0,20% Си.
283. Механические свойства сталей (ГОСТ 14959—79)
Сталь Температура закалки в масле **, °C °т °в НВ ие более
МПа %
по менее
55С2 55С2А 60С2 60С2А 70СЗА ♦’ За отпуска д ♦а п 870 860 калочной сред пя всех сталей осле отжига ил 1200 1400 1600 ой для craj 460 СС. н высокого 1300 1600 1800 1Н 5БС2 мо отпуска. 6 •кет служит 30 241
25 20 25 ь и вода. 1 269 ем пература
154
Рессорно-пружинные стали
284. Механические свойства стали 55С2 в зависимости от изотермической закалки [42]
Температура изотермиче- ской выдерж- ки. °C °в °т °0.002 6„ % ан, Дж/см1 HRC £.10“*, МПа
МПа
300 1670 1250 900 8 46 19
360 1380 ИЗО — — 87 38
Упругие и прочностные свойства пружинной стали повышаются прн изотер-
мической закалке. Поэтому рекомендуется вместо обычной закалки делать изо-
термическую. Предел выносливости пружинных кремнистых сталей после дробе-
струйной и гидроабразнвной обработки пружин повышается более чем в 1,5 раза
(табл. 287). Шероховатость поверхности пружин после дробеструйной обработки
повышается. Параметр шероховатости поверхности пружин из стали 60С2А без
упрочнения Ra — 2,0ч-1,6 мкм; после дробеструйной обработки Rz = 8ч?
ч-З мкм, после гидроабразнвной обработки Ra = 1,0ч-0,8 мкм.
285. Механические свойства пружинной ленты (ГОСТ 2283 — 79)
Сталь Толщина, мм Лента отожженная Лента нагарто- ванная
0О. МПа бв, %
нс более не менее ов, МПа
60С2, 60С2А 0.08 — 3,0 900 8 800 — 1200
238. Предел выносливости сталей
Сталь Состояние поверхности образца Режим термообработки «, °C) °в °- Т-1
МПа
55С2 Гладкий 3.870—890, м + Ов, 400—450, возд. 1300 500 300
60С2 3.820—840, м + Ов, 400—450, возд. 1400
287. Влияние упрочнения на предел выносливости н величину осадки пружин
из стали 60С2А [33]
Вид упрочнения пружин (проволока 0 6,5 мм) Повышение предела вы- носливости, % Осадка пружины, %
Дробеструйный наклеп в напряженном состоянии н гид- роабразнвная обработка в свободном состоянии 165—170 ~ 5
Дробеструйный наклеп и гидроабразнвная обработка в свободном состоянии 150-Л60 ~ 4
Примечание. Термообработка: закалка с 870 °C в масле, отпуск при 450 °C до HRC 48—52; режим дробеструйной и гидро абразивной обработки см. табл. 277.
Стали для пружин и рессор
155
288. Рекомендуемые режимы термообработки рессор и пружин Е13 J
Сталь Внд Продук- ции Температура, °C Твердость готояых пру- жин или рессор, НВ
отжига *? перед во- лочением горячей навивки закалки в масле *£ отпуска
55С2 60С2 70СЗА 55С2 60С2 Д 720—730 •2 3 Пружины 850 850—900 850—870 420—460 445—341
850—950 850—880 430—460 460—470 480—500 400—460 сто отжига и вода. 388—477 445—388 364—410 387—418 отпуск при
840—850 860 860—870 850—870 значен вме кет служит
Рессоры ля сталей 55С2 С. . акалоч ной сред И 60С2 МОЗ ой для CTaj кет быть н£ in 55С2 мо>
Полосы прокаливаемости стали 55С2 и 60С2 даны на рис. 21 и 22.
Рис. 22. Полоса прокаливаемости
стали 80С2 (ГОСТ 14959—79)
Рис, 21. Прокаливаемость стали
Б5С2, Б5С2А (ГОСТ 149Б9—79)
289. Технологические свойства
Сталь Температура ковки, °C Прокаливаемость в масло, диаметр, мм
начала конца
55С2 1200 800 35—55 40 25—50 35
60С2
Примечания: 1. Стали для сварных конструкций ие применяются. 2. Прокаливаемость: числитель — для 50% мартенсита; виаменатель — 90%, мартенсита. 3. Все стали ие склонны к отпускной крупности, иефлокеиочувствительны» имеют низкую коррозионную стойкость.
156
Рессорно-пружинные опали
1.3. Стали 50ХГ, 50ХГА, 55ХГР, 50ХФА, 50ХГФА
290. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение
50ХГ 50ХГА Для изготовления рессорной полосовой стали обычной и высокой точности, толщиной 3—14 мм, из которой^делают рессоры автомобилей ГАЗ н ЗИЛ, рессоры тракторов. Стали плохо свариваются (необходим подогрев до 300—4 00 °C) н трудно обрабатываются резанием. Стали хорошо закали- ваются в масле до НRC 58—60
50ХФА 50ХГФА Для ответственных клапанных пружин и рессор легковых автомобилей: сальников, пружин для секционных колец поршней; пружин, работаю- щих при повышенных температурах (до 300 °C); пружин, подвергающих- ся в процессе работы многократным переменам нагрузок н требующих длительного цикла работы. Стали отличаются малой склонностью к росту зерна, прокалнваемостью в масле в больших сечениях (35—45 мм)
55ХГР Для изготовления рессорной полосовой стали толщиной 3—24 мм. Ле- гирование стали бором повышает предел упругости и модуль упругости стали
291, Химический состав*, (ГОСТ 14939 — 79)
Сталь С Мп Сг V; В S Р
не более
50ХГ 50ХГА 50ХФА 50ХГФА 55ХГР 0,46 — 0,54 0.47—0,52 0,46—0,54 0,48—0,55 0,52—0,60 0,70—1,0 0,8 —1,0 0,5—0,8 0,8—1,0 0,9—1.2 сч сч — сч сч 7 7 77 7 1Л (Ой С! о" ©’<» о о о - 0,035 0,035
0,025 0,025
0,1—0,2 V 0.15—0,25V 0.001—0,003В
0,035 0.035
* 0,17—0,37% S1
592, Коэффициент линейного расширения стали 50ХФА [25]
Температура, ®С 20—100 20—20о 20—300 •20—400 20—500 650
сс-10», ым/(мм X X °C) 12,4 12,8 13,4 13,9 14,2 14,7
Модуль продольной упругости для стали 50ХФА Е — 200 000 МПа; модуль
сдвига G = 83 000 МПа.
Рекомендуется тщательно обрабатывать поверхность пружин и рессор, так
как значения предела выносливости для полированной стали больше, чем для
неполированной.
Стали для пружин и рессор
157
293. Механические свойства сталей (ГОСТ 149Б9—79)
Сталь Температура, °C От 1 ,0. 1 * НВ *, не более
закалки в масле отпуска МПа %
50ХГ 50ХГА 50ХФА 50ХГФА 55ХГР 840 840 850 850 830 440 1100 1200 1100 1200 1250 1300 7 35 269
520 520 4 50 8 6 6 269
1400 30
* После отжига или высокого отпуска
294. Механические свойства пружинной
ленты (толщина 0,08—3,0 мм) из стали
БОХФА (ГОСТ 2283 — 79)
Лента пружинная ов, МПа бв, %
Отожженная Нагартован- ная Не более 900 800—1200 ^8
295. Предел выносливости сталей [46]
Сталь Поверхность образца Ов | »- МПа
50ХГ 56ХГА Полированная 1310 610 640
50ХФА Неполированная {НВ 477) Полированная {НВ 477) - 500 670
Б0ХГФА - 550
296. Технологические свойства
Сталь Темпера- тура, ковкн, °C Прокаливаемость в масле, диаметр, мм Склонность к от- пускной хрупкости *
i X конца
50ХГ 50ХГА 50ХФА 50ХГФА 1200 850 ~30 Не склонна
950 850 25—40 25—55 Мало- склонна
Примечания: 1. Все стали нефлокеночувствительны, имеют низ- кую коррозионную стойкость, для свар- ных конструкций не применяются. 2. Прн обработке стали 50ХФА твердым сплавом (Kv = 0,7); быстроре- жущей сталью (Ко = 0,3) при НВ 269.
сталей 50ХГ и 50ХГФА показаны на
График и полоса прокалпваемости
рис. 23 и 24.
Рис. 23. Прокаливаемость ста-
ли 50ХГ (0,45% С; 0,18% S1;
0,90% Мп; 1,01% Сг; нагрев
335 °C, зерно 5—8-го балла) ЙЗ 1
Рис. -24. Полоса прокаливаемости
стали 50ХГФА (ГОСТ 14959—79)
158
Рессорно-пружинные стали
1.4. Стали 60С2ХА, 70С2ХА, 60С2ХФЛ, 65С2ВА, 60С2Н2А
297. Назначение п общая характеристика
Сталь Назначение
60С2ХА Для изготовления крупных высоконагружепных пружин и рессор ответ* ствснного назначения (например, рессоры тракторов мощностью 60 кВт изготовляются из стали 60С2ХА). Эти стали имеют недостатки: дают обрывы прн волочении, после прокатки закаливаются на воздухе. Для них требуется более длительный отпуск или отжиг
60С2ВА 70С2ХА 60С2ХФА 60С2И2А Для весьма ответственных и тяжело нагруженных пружин н рессор, изготовляемых нз круглой калиброванной стали (сталь 60С2ХФА), из полосовой калиброванной стали (сталь 60С2Н2А), нз тонкой пружинной ленты (стали 65С2ВА, 7СС2ХА). Стали отличаются малой склонностью к росту зерна, хорошо закаливаются (прокаливаются в масле до 0 50 мм)
Примечание. Хромова надиевые пли кремиенпкелевыс стали менее
склонны к обезуглероживанию, чем кремнистые; особенно устойчивы кремневоль-
фрамовыс стали. Наилучшнм сочетанием технологических и эксплуатационных
свойств обладает кремнеиякелевая сталь 60С2Н2А.
298. Химический состав *, % (ГОСТ 14959—79)
Сталь С Si Мп Сг Ni, пе более Другие элементы
60С2ХА 60С2ХФА 65С2ВА 60С2Н2А 70С2ХА 0.56—0,64 1,40—1.80 0,40—0.70 0.70—1,00 0.90—1,20 0,25 0.10-0,20 V 0.80-1. SOW
р р р О СП сл о •— 1 1 1 р р р kl ёт> о СП Л- СО 1.50—2,00 1,40—1,80 1.40—1,70 о о о о ь* ю -I о о 1 1 1 о о о о* о" о Не более 0,30 1.40— 1.70
0.20—0,40 0,25
* Не более 0,025% S, 0,025% Р.
299. Рекомендуемые режимы термообработки пружин, иавитых в горячем состоянии [131
Сталь Температура, °C НВ гото- вых пру- жин
отжига или отпуска перед волочением горячей навивкн закалки в масле отпуска
60С2Н2А 60С2ХА 60С2ХФА 730(отпуск) 860 (отжиг) 860 (отжиг) 850—900 850—870 380—420 400—420 410—420 475—420
850—890
850—860
Стали для пружин и рессор
159
300. Механические свойства сталей (ГОСТ 14959—79)
Сталь Температура, °C От О» 6. ф НВ % не более
вакалки в масле отпуска МПа %
ие менее
60С2ХА 60С2ХФА 65С2ВА 60С2Н2А 870 420 410 1600 1800 5 20 285
850 1700 1900
420
880 1600 1750 6 j 269
’ После отжига или высокого отпуска.
301, Механические свойства
пружинной ленты (толщиИа
0,08—8,0 мм) из Стали 70С2ХА
(ГОСТ 2288—79)
Лента пружинная ов, МПа &
Отожженная Нагартоваи- ная • <900 800—1200 >8
302. Технологические свойства [25]
Сталь Температура ковки. °C Флокеиочувстви- тельиость
нача- ла конца
60С2ХА 70С2ХА 60С2Н2А 1200 800 Не чувствительна
1150 850 Чувствительна
Примечания; 1. Для сварных кон-
струкций стали не применяются
2. Все стали не склонны к отпускной хруп-
кости* коррозионная стойкость низкая.
1,5, Стали 9ХФ. 13Х, Р9, Х6ВФ
Назначение. Холоднокатан8я лента для изготовления пружин, измеритель-
ных лент и других изделий. Изготовляется нормальной, повышенной точности —
Т, высокой точности — В. Поставляется, как и ленты из других сталей, толщиной
0,1—1,05 мм и шириной 4—250 мм (465 мм), а также толщиной 1,1—4 мм н шири-
ной 4—465 мм. ив для отожженной ленты 900—950 МПа (ГОСТ 2283—79).
Виды поставляемого полуфабриката из сталей по ГОСТ 14959—79. Конструк-
ционные углеродистая и легированная стали горячекатаная и кованая диаметром
или толщиной до 250 мм, калиброванная и со специальной отделкой поверхности.
Форма полуфабриката: пруткн круглого, квадратного и профильного сечений,
полосы и мотки.
Сортамент стали: горячекатаная н кованая категорий 1, IA, 1Б, 4, 4А, 4Б —
ГОСТ 2590—71*. ГОСТ 2591—71*. ГОСТ 4693—77, ГОСТ 2879—69,
ГОСТ 103—76, ГОСТ 1133—71, ГОСТ 4405-75;
горячекатаная илн горячекатаная с обточенной или шлифованной поверх-
ностью категорий 2, 2А, 2Б, 3, ЗА, ЗБ, ЗГ — ГОСТ 7419.0—78ч-ГОСТ 7419.8—78;
калиброванная — ГОСТ 7417—75, ГОСТ 8559—75, ГОСТ 8560—78;
, со специальной отделкой поверхности — ГОСТ 14955—77.
160
Рессорно-пружинные стали
2. СТАЛИ И СПЛАВЫ ДЛЯ ПРУЖИН, РАБОТАЮЩИХ
ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ И В УСЛОВИЯХ
КОРРОЗИИ
303, Назначение и общая характеристика
Сталь или сплав Максимально допустимая рабочая тем- пература, °C Назначение и свойства
30X13 300 ГОСТ 5632—72 ♦. Для цилиндрических витых пружин сжатия, работающих в .агрессивных средах
40X13 400 Для пружин, работающих в агрессивных средах (витые и ленточные пружины: плоские пружины для лабиринтных уплотнений). После закалки к отпуска при температуре испытания 400 °C Е — 194 500 МПа, G = 75 600 МПа
12Х18Н9Т 600 Для пружин, работающих в агрессивных средах витые, ленточные н упругие элементы разнооб- разных форм). Сталь применяют в наклепанном состоянии (оп — 800 -г- 2 000 МПа, Е — = 200 000 МПа. G = 70 000 МПа)
10X11Н23ТЗМР (ЭПЗЗ) 700 (ограничен- ный срок) Для пружин, работающих при высоких темпера- турах, ограниченный срок (от 100 до 1000 ч). После закалин и старения при 500 °C Е = = 164 000 МПа, 0*00 = 75(^МПа; прн 700 °C Е = 152 000 МПа, о'ОО = 400 МПа, С'М' = ~ 300 МПа
14Х17Н2 400 Для пружин. Наибольшая коррозионная стой- кость после закалки и высокого отпуска
40КХНМ 400 ГОСТ 10994 — 74 *. Для пружин часовых меха- низмов, витых цилиндрических пружин, для кернов электроизмерительных приборов. При- меняется после наклепа и последующего отпуска. Сплав высокопрочный (ов проволоки 2 700 МПа), Е — 200 000 МПа, немагнитный, коррозионно- стойкий в агрессивных средах и в условиях тро- пического климата, днсперсионно-твердеющий
40КНХМВТЮ - Для пружин наручных часов после наклепа и последующего отпуска. Сплав немагнитный, кор- розионно-стойкий; ов проволоки 2 000 МПа; Е ±= = 220 000 МПа. Сплав дисперснонно-твердеющпй
36НХТЮ 250 Для упругих чувствительных элементов прибо- ров н деталей, работающих в агрессивных средах. Сплав немагнитный, дисперснонно-твердеющпй; Ов = 1 200 е 1 600 МПа; Е = 190 000 е в 200 000 МПа
36НХТЮ5М 350 Для упругих чувствительных элементов. Сплав немагнитный, дисперсиоиио-твердеющнй; ,ОВ = = 1 400 Ф’1 800 МПа; Е == 200 000 210 000 МПа
Стали для пружин, работаюших в условиях коррозии
161
Продолжение табл. 303
Сталь или сплав Максимально допустимая рабочая тем- пература. °C Назначение и свойства
42НХТЮ (Н41ХТ) 100 Для упругих чувствительных элементов. Сплав дисперснонно-твердеющпй, с низким темпера- турным коэффициентом модуля упругости до 100 °C; ов = 1 200 е 1 600 МПа
44НХТЮ (Н43ХТ) 200 Для упругих чувствительных элементов. Сплав днсперсионно-твердеющий, с низким температур- ным коэффициентом модуля упругости до 180— 200 °C
97HJI (ЭИ996) 300 Для токоведущпх и силовых упругих чувстви- тельных элементов. Сплав дксперсноиио-твер- деющий, коррознонно-стоЛкий, с высокими упру- гими характеристиками (ОБ == 1 600 э & 1900 МПа; Е = 200 000 © 210 000 МПа) и с низким удельным электросопротивлением (0.35 Ом-ммЕ/м)
36НХТЮ8М 400 Для упругих чувствительных элементов. Сплав немагнитный коррозионно-стойкий днсперсионно- твердеющий; OD = 1 400 е 2 000 МПа, Е = = 200 000 © 220 000 МПа
68НХВКТЮ От —196 до +500 Для упругих чувствительных элементов н дета- лей приборов. Сплав немагнитный, коррознонно- стойкнй, днсперсионно-твердеющий; ов = = 1 400 © 1 600 МПа. Е = 200 000 © © 220 000 МПа
17ХНГТ 250 Для упругих чувствительных элементов н пру- жинных деталей общего и специального назна- чения. Сплав коррозионно-стойкий во всех, кли- матических условиях и некоторых агрессивных средах, дисперснонно-твердеющих ов == 1500 © © 1 750 МПа, Е = 200 000 МПа
42НХТЮА =* Для волосковых спиралей часовых механизмов. Сплав днсперсионно-твердеющий с минимальным температурным коэффициентом модуля упруго- сти, обеспечивающим температурную погреш- ность волосковых спиралей часов (а системе ба- лаис-волосок) менее 0.3 с/°С за сутки; о — = 1 100 э 1 400 МПа
43НКТЮ 300 Для упругих чувствительных элементов. Сплаа с низким температурным коэффициентом модуля упругости до 350 ®С (=*=30-10_* 1/°С); днспер- сиоиио-твердеющий
6 Журавлев В. Н. и др.
162
Рессорно-пружинные стали
804. Химический состав, %, стали для пружин, работающих прн температуре 200— АОО
Стали для пружин, работающих в условиях коррозии
163
805. Механическое свойства о режимы термообработки сплавов [40 J
Сплав Режим термооб- работки (/, °C) °в От б6 % НВ
МПа
36НХТЮ 36НХТЮ5М 36НХТЮ8М 3, 950+С, 675, 4 ч 3, 1000—10504- +С, 750, 4 ч 3, 980—1000+ +С, 750,4 ч 1150—1250 1250—1400 1400—1500 800—1000 900—1100 1100—1150 14—18 8—10 6—7 330—350 400—420 440—450
40КХНМ 3, 1100—1150, деформация + С, 400—450,4 ч 3200—3800 2400—3000 — HV 700—800
40КНХМВТЮ 3, 1100—1150, холодное воло- чение с обжати- ем 85% + С, 500—550,4 ч 2000—2200 1800—2000 4—6 HV 550—600
42НХТЮ 3, 910+С, 600 1200—1250 800—1000 10—15 320—350
42НХТЮА 3.910, холодная пластическая деформация с об- жатием 75%+С, 700 1300—1400 5—6
44НХТЮ 3, 910+С. 600, Зч 1200 800—900 10—15 300—320
306. Релаксационная стойкость витых цилиндрических пружин из стали 12Х18Н9Т [24]
Темпера- тура, °C Начальное напряжение, МПа Изменение напряжения (МПа) после выдержки, ч Снижение напряжении, %
L 100 750 1250 1750 2500
385 202 200 164 150 148 130 112 44.5
420 233 205 128 59 57 48 81,5
450 205 190 59 28 — — — 86,3
6*
164
Рессорно-пружинные стали
307. Рекомендуемые температуры горячей механической и термической обработки пружин,
работающих при повышенных температурах [46]
Сталь Рекомендуемая температура обработки, °C Рекомен- дуемая твердость HRC Температу- ра релакса- ционной об- работки ♦*, °C
гибки 11 навивки пружин смягчаю- щего от- пуска или отжига закалки на воздухе или в масле отпуска
60С2 30X13 40X13 ” П чательной шлющей р луч а ют ос шпм шаго стойкость •= О •> Б 800—900 1050—850 эдрслаксзц термообраб абочую в т гаточную д и, чем трсС пружин в <лаждение ?емя отпус! 750 750 юнной обра откн ПОД 1 еченне 25 ч ’формацию, уется по ч заботе, в масле. 13 1 ч 860—870 •’ 1000—1050 *2 980—1000 Соткой поннма агрузкой и пр После релакс поэтому их с л ертежу. Релак 350 450 •’ 540 ’тся вы дер ж I темперзт' анионной о< сдует навш зацноиная 45—48 44 — 50 40—50 ка пружин ’ре, нескол работки пр ать с песке обработка у 250 320 420 после скол- ько превы- ужины по- )ЛЬКО боль- велнчнвает
308. Механические свойства пружин из стали 10X11H23T3MP (проволока
(Z 1,5—5,Б мм) [53]
Режим обработки (/, °C) Состояние пружины Степень обжа- тия, % ов, МПа HRC
3, 1)30 d= 10, выдержка 30 мин, возд или в, нагартовка с 40 или 20%-иым обжатием Ч-С, 700 20, Исходное 20 4С 750—950 1! 00—1250 25—30 30—35
выдержка 5 ч, возд После ста- рения 20 •« 40 •’ 1000—1200 1450—1600 30—40 40—45
е1 Для пружин, работающих при 500—700 °C. •а То же, при 400—500 °C.
ГЛАВА VI
СТАЛИ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ И ВЫБОР ЛИСТОВОЙ СТАЛИ
ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
Технические требования и технические условия иа листовую сталь для
холодной штамповки в основном регламентируются ГОСТ 9045—70*, 4041—71*г
16523—70*. 1542—71, 503—71*, 11268-76, 11269—76.
Состав и структура листовой стали. В большинстве случаев для холодной
штамповки применяется низкоуглеродистая сталь.'Влияние углерода в листовой
стали определяется структурной формой, в которой он присутствует. Например.»
небольшое количество разрозненных зерен цементита не препятствует хорошей
штампуемости листовой стали. Небольшое количество включений пластинчатого
перлита также не дает ухудшения ее штампуемости. Однако наличие сетки струк-
турно-свободного цементита может резко снизить пластичность листовой стали.
В технических требованиях даются баллы допустимой и недопустимой сетки по
стандартной шкале (табл. 316).
По макроструктуре ннзкоуглеродистую сталь можно разделить на четыре
основные группы:
I) кипящую обыкновенную (08кп) с толстой кипящей корочкой или
ободом;
2) закупориваемую механически нлн химически с тонкой кипящей ко-
рочкой;
3) кипящую нестареющую с присадкой ванадия (08Фкп), макроструктура
которой не отличается от обыкновенной кипящей (табл. 314, 315);
4) спокойную с присадкой алюминия (08Ю) с однородной макрфструктурой.
Твердость. Очень хорошо поддается глубокой вытяжке листовая сталь
с HRB, не превышающей 45; для более простых штампованных заготовок допу-
скается твердость ие выше HRB 55. Твердость листовой стали, как кипящей,
так и спокойной, зависит'от содержания в ней азота: чем больше азота, тем выше
твердость. Небольшие изменения содержания других элементов, а также колеба-
ния в размерах аерна от 6-го до 8-го номера на ее твердость влияют меньше.
Дрессировка, т. е. холодная прокатка с очень малым обжатием, и последующее
деформационное старение оказывают значительное влияние на повышением твер-
дости листовой стали.
Испытания иа вытяжку сферической лунки (по ГОСТ 10510—80). Весьма
распространенным простым и удобным испытанием для листа толщиной до 1,5—
2 мм является проба на вытяжку сферической лунки, которая позволяет давать
оценку однородности качества листовой стали. Испытания проводят на приборах
типа ПТ Л н ПТ Л-10. Мерой способности металла к вытяжке является глубина
лунки. Признаком окончания испытания служит появление трещины.
Испытание ленты на вытяжку сферической лунки на приборе МТЛ-10Г
проводят по ГОСТ 10510—80.
Технологическая проба на вытяжку лункн методом растяжения значительно
отличается от производственной штамповки. Последняя представляет собой слож-
ный процесс деформаций растяжения, сжатия н изгиба.
При испытаниях на приборах по виду поверхности луикн (чашки), т. е. ее
шероховатости, судят о величине зерна; прн величине зерна 8-го или 10-го балла
поверхность лунки после вытяжки будет совершенно гладкой; при величине зерна
7-го балла поверхность приобретает умеренную шероховатость, которая с увели-
чением зерна увеличивается, н поверхность становится грубой.
166
Стали для холодной штамповки
Испытание на растяжение (ГОСТ 1497—73*). Отношение предела текучести
к пределу прочности От/Ор является важной характеристикой штампуемости или
степени вытяжки листовой стали. Чем меньше отношение oT/oD и чем больше при
прочих благоприятных условиях разница между пределом текучести и пределом
прочности, тем лучше поддается листовая сталь глубокой вытяжке. Рекомен-
дуется, чтобы от/ов было в пределах 0,55—0,66.
Удлинение является непосредственной характеристикой деформируемости
стали при штамповке. Чем больше удлинение стали, тем лучше ее штампуемость.
С увеличением толщины листа его удлинение, а следовательно, и штампуемость
увеличивается (табл. 315).
Величина действительного ферритного зерна стали (ГОСТ 5639—65). Круп-
ное верно феррита вызывает образование очень грубой шероховатой поверхности
на изделиях после глубокой штамповки, известной под названием «апельсинная
корка* н ведет к разрывам. Слишком мелкое зерно феррита свидетельствует
о слишком высоких пределах текучести, прочности и недостаточном
удлинении.
Хорошая вязкость и гладкая поверхность получаются при равномерной
структуре и размере ферритного зерна 7—8-го балла (табл. 316). Для толстых
листов и скрытых деталей допускается и более крупное зерно, 6—7-го балла
для лучшей формуемости и уменьшения пружинения при холодной штамповке.
Структурно-свободный цементит (ГОСТ 5640—68, шкала I). Включения
структурно-свободного (третичного) цементита, выделившегося из феррита при
температуре ниже ХЦ в виде сетки или очень крупных частиц, вызывают разрывы
листовой стали при холодной штамповке. Объясняется зто тем, что остроугольные
частицы цементита надрезают вязкий феррит и создают концентрацию напряже-
ний. Структурно-свободный цементит оценивается по шкале в баллах (не более
3—2-го, т8бл. 316).
Перлит, Наиболее выгодным типом перлита в структуре листовой стали для
холодной штамповки является зернистый. Особенно это важно для листов с по-
вышенным содержанием углерода; они должны быть отожжены на зернистый
перлит.
Полосы скольжения. При холодной штамповке деталей из отожженной,
но не дрессированной листовой стали с низким содержанием углерода на их
поверхности появляются характерные полосы скольжения. Они появляются в на-
чальной стадии холодной штамповки к почти исчезают, когда вытяжка достигает
5—10%. Полосы скольжения на наружных (лицевых) деталях, например для
автомобильных кузовов, совершенно недопустимы, так как выступают из-под
окраски или декоративных металлопокрытий и портят внешний вид изделий.
Полосы скольжения не образуются на стальных листах, которые после
рекристаллизационного отжига подвергались дрессировке. При этом обжатие
прн дрессировке должно быть примерно 0,8—1,5%; меньшее обжатие (0,4—0,8%)
не устраняет полос скольжения, а обжатие больше 1,5% повышает твердость н
ухудшает штампуемость стали.
После дрессировки листов нз коррозионно-стойкой стали спокойной или
кипящей, обработанной ванадием, полосы скольжения не возникают вновь даже
после продолжительного их хранения на складе перед штамповкой.
Деформационное старение. Кипящие стали прн содержании в них азота и
отчасти углерода в твердом растворе в феррите после рекристаллизационного
отжига и дрессировки подвержены деформационному старению. Прн этом дей-
ствие азота примерно в 20 раз эффективнее действия углерода. Причиной старе-
ния является выделение нз твердого раствора — феррита атомов азота и углерода,
группировка их и образование частиц нитридов н карбидов. Старение низкоугле-
родистой листовой стали может быть естественным н искусственным прн нагреве,
т. е. прн повышенной температуре. Процесс старения стимулируется внутренними
ультрамнкроскопнческнми напряжениями, которые образуются или после пласти-
ческой деформации, или после закалки. .Поэтому различают деформационное
старение и старение после закалкн.
Основные требования и выбор листовой стали
167
Заслуживающей внимания в настоящее время является дислокационная
теория деформационного старения, предложенная А. X. Коттреллом.
Известно, что реальные кристаллы металлов обладают рядом структурных
дефектов. Эти дефекты разделяются на точечные, линейные и поверхностные.
К точечным дефектам относятся вакансии, т. е. свободные узлы в атомно-кристал-
лической решетке, промежуточные атомы, смещенные в межузлня, и атомы примесей.
Важнейшим линейным дефектом являются дислокации. Примерами поверх-
ностных дефектов могут служить границы между зернами и блоками. Обычно
дислокации и другие дефекты решетки располагаются преимущественно по гра-
ницам зереи и блоков.
Находящиеся в твердом растворе в феррите атомы азота н углерода (промежу-
точные атомы) располагаются предпочтительно в наиболее свободных растянутых
промежутках решетки, т. е. вблизи дислокаций. Такое расположение отвечает
наименьшему запасу свободной энергии кристаллической решетки. По теории
А. X. Коттрелла промежуточные атомы образуют атмосферы вокруг дислокации
и тормозят их перемещение в решетке, затрудняя этим процесс пластической
деформации. Чем больше промежуточных атомов азота и углерода, больше дисло-
каций образовалось прн пластической деформации и чем выше температура, тем
скорее происходит деформационное старение. Продолжительность деформацион-
ного старения при 20 °C от 6 недель до 3 месяцев, а прн 150—100 °C — от 2,5 мнн
до 1 ч.
Деформационное старение происходит неравномерно: в первую очередь
повышается твердость в местах с высокой концентрацией атомов азота и углерода
и, главное, на плоскостях скольжения, где особенно много дислокаций. В резуль-
тате при холодной штамповке листа из стали 08кп на ее поверхности появляются
полосы скольжения. Это объясняется тем, что участки листа, увеличившие прн
старении свою твердость, деформируются меньше и образуют выступы, а участки,
состарившиеся меньше благодаря большей вязкости деформируются больше и
образуют впвдины на поверхности штамповки.
На лицевых деталях, подвергающихся декоративным покрытиям н окраске,
образование полос скольжения совершенно недопустимо. Ввиду этого следует
применять для таких штамповок спокойную сталь или сталь, обработанную вана-
дием нли бором. Например, ГОСТ 9045—70* предусматривает поставку нестаре-
ющей стали 08Фкп (0,02—0,04% V), предназначенную для вытяжки деталей
кузовов (табл. 314 и 315).
ГОСТ 9045—70* предусматривает, что кривые растяжения сталей 08Ю,
08Фкп, 08кп должны быть плавными и не иметь площадки текучести.
Кипящую сталь не рекомендуется подвергать длительному хранению на
складе, особенно в летнее время. Лист, состаренный в течение непродолжитель-
ного времени, для устранения полос скольжения непосредственно перед штампов-
кой пропускают через изгибающие н выпрямляющие ролики.
Чувствительность к деформационному старению тонколистовой стали можно
определить по испытанию образцов на растяжение при 200°C. Для этого два
образца, вырезанных из листа, подвергают растяжению: один при 20 °C, а дру-
гой — прн 200 °C. Сталь, склонная к деформационному старению, будет состарена
почти мгновенно прн 200°, н в результате ее предел прочности при этой темпера-
туре окажется значительно выше [примерно на 60 МПа (6 кгс/мм2)], чем при
20 °C. С другой стороны, нестареющие стали при 200° обычно имеют даже умень-
шение прочности примерно на 40 МПа {4 кгс/мм2) в сравнении с пределом проч-
ности прн 20 °C. Разницу между пределом прочности при 200 °C и пределом проч-
ности при 20 °C называют показателем старения.
Выбор листовой стали для холодной штамповки. Прн вьГборе тонколистовой
стали для холодной штамповки различных деталей автомобилей и других машин
необходимо иметь в виду следующие три основных фактора: является ли деталь
наружной (лицевой) нли скрытой; какая степень вытяжки или загиба применяется
при ее холодной штамповке; какие требования в отношении механических свойств
н микроструктуры должны быть предъявлены поставщику стали.
168
Сигали для холодной штамповки
Прн этом на технологию холодной штамповки оказывает влияние качество
поверхности листа, допуски по его толщине, направление прокатки листа, кон-
структивная форма штампов, точность их установки, число переходов при штам-
повке, межоперационизя термическая обработка, скорость деформирования и при-
меняемая смазка. Следовательно, выбор листовой стали для той или иной детали,
подвергаемой холодной штамповке, представляет сложную задачу.
(Наружные (лицевые) детали должны иметь поверхность, свободную от дефек-
тов и пятен, которые не могут быть скрыты при декоративной отделке, металло-
покрытии или окраске. Скрытые детали могут иметь поверхность с дефектами
в виде полос скольжения, «апельсинной корки» и т. д.
Выбор листовой стали значительно облегчается прн условии определения
опытным путем степени вытяжки в месте наибольшей деформации детали, для ко-
торой она предназначается. Для этого па вырезанную заготовку вдоль и поперек
прокатки наносится сетка линий на расстоянии 25 мм друг от друга. Размеченная
таким образом заготовка точно устанавливается в штампах, вытягивается и соот-
ветствие ее размеров чертежу,тщательно проверяется. После вытяжки выбирается
квадрат с наибольшей деформацией. В зависимости от однородности деформации
©того квадрата для определения степени вытяжки применяются два метода.
1. Если деформация выбранного квадрата достаточно равномерна, то изме-
ряют его стороны после вытяжки. Это удобно делвть наложением липкой ленточки
на деформированную поверхность п отметкой иа ней точек, расстояние между
которыми надо измерить. Ленточка потом снимается, укладывается на плоскую
поверхность и расстояние между точками измеряется стальной линейкой На осно-
вании этих измерений подсчитывается увеличенная после штамповки площадь F.
Степень вытяжки будет равна (F — Fq)/'Fq 100%, где Fo — первоначальная пло-
щадь одного или нескольких квадратов.
2. Если наибольшая деформация неравномерна и охватывает поверхность
меньше одного квадрата сетки нли очертания квадрата так искажены, что трудно
провести измерения, то делают разрез. В наиболее тонком участке стенки изме-
ряют ее толщину а микрометром с шаровым наконечником. Тогда степень вытяжки
будет равна (п0 — п)/^ 100%, где а0— первоначальная толщина заготовки.
2. РЕЖИМЫ ТЕРМООБРАБОТКИ ТОНКОЛИСТОВОЙ СТАЛИ
£09. Режимы светлого отжига тонколистовой холоднокатаной стали [28 ]
Стали Температура, °C Выдержка для группы глубокой вы- тяжки, ч
08кп. Юки. 15кп, 20нп 08. 10, 15, 20 650—690 680—710 3 8
Примечание. Охлаждение под муфелем до 180 °C.
В табл. 310 приведены значения механических свойств стали, рекомендуемые
для различных операций штамповки. Например, для весьма глубокой вытяжки,
гибки во всех направлениях с радиусом закругления г < 0,5s рекомендуется
весьма пластичная сталь с б — 33-5- 45%, глубиной выдавливания не менее 10 мм
и ов = 280-5^330 МПа. Для вырубкн более технологичной будет сталь сов =
= 390-5-500 МПа и-б = 4-~ 14%.
Для горячекатаной и холоднокатаной тонколистовых сталей ЗОХ, 35Х,
40Х, 20ХГСА, 25ХГСА, ЗОХГС, ЗОХГСА и 35ХГСА можно рекомендовать сле-
дующий режим отжига в электрических колпаковых печах: температура отжига
700—715 °C; выдержка 6—8 ч; охлаждение с печью до 680 °C, ватем под муфелем
до 200 °C.
Основные требования и выбор листовой стали
169
310. Рекомендуемые значения механических свойств стали для различных операций
холодной штамповки [43 ]
Операции ов, МПа 6., % HRB Глубина выдавли- вания, мм
Вырубка плоских деталей 480—600 <5 84—96 G—7
Вырубка, простая гибка под углом 90° поперек волокон с большим радиусом закругления, г > 2 S 390—500 4—14 75—85 7—8
Неглубокая вытяжка п формовка. Гибка на 180° поперек волокон или на 90° вдоль волокон с радиусом закругления г > 5 $ 340—420 13—27 60—74 8—9
Глубокая вытяжка. Гибка на 180е во всех направлениях с радиусом закругления г <0,5 s 300—370 24—36 52—60 9—10
Весьма глубокая вытяжка. Гибка на 180° во всех направлениях с радиусом закруг- ления г < 0,5 s 280—330 33—45 40—52 10—12
311. Режимы нормализации тонколистовой горячекатаной стали [281
Стали Температура, °C
08кп, Юкп, 15кп, 08, 10, 15, Ст), Ст2 930—950
20кп, СтЗ, Ст4 910—930
30, 35, 40, 4 5 800—830
Примечания: 1. Продолжительность нагрева 0,7*- щины листа. 2. Охлаждение на открытом рольганге. •0,8 мин/мм тол-
312. Режимы отжига тонколистовой горячекатаной стали ъ электрических колпаковых
печах [28]
Стали Температура, °C Выдержка, ч
08кп, Юнп, 15кп, 2 Они СтЗ, Ст4 30, 35. 40, 45, 50 (обработанные ва зернистый пер* лит) 08, 10, 15, 20, 26 25. 30. 35, 40, 45, Б0 60Г, 6БГ, 70Г 600—620 640—660 650—670 720—730 620—640 640—660 4 6—8 6 10 3 2—3
Пр и м е ч а н и е. Охлаждение под муфелем до 180 °C.
170
Стали для холодной штамповки
318. Режимы отжига рулонной тонколистовой горячекатаной стали в электрических
колпаковых печах [28]
i Стал» Температура, °C Выдержка, ч
35. 40. 45, 50 60Г, 65Г, 70Г 620—640 670—690 5 6
Примечание. Охлаждение под муфелем до -ЮС °C.
Для холоднокатаной рулонной тонколистовой стали марок 20ХГСА, 25ХГСА
и ЗОХГСА рекомендуется отжиг при температуре 720—740 °C с выдержкой 2—3 ч
и охлаждением под выключенным колпаком в течение 4 ч с последующим охла-
ждением под муфелем до 200 °C.
3. СТАЛЬ ТОНКОЛИСТОВАЯ ХОЛОДНОКАТАНАЯ
НИЗКОУГЛЕРОДИСТАЯ КАЧЕСТВЕННАЯ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ
ШТАМПОВКИ
Назначение, общая характеристика и поставляемый полуфабрикат
(ГОСТ 9045—70*). Тонколистовые стали 08Ю, 08пс, 08Фкп, 08кп предназначены
для вытяжки деталей автомобильных кузовов и холодной штамповки деталей
с весьма глубокой, сложной и особосложиой вытяжкой
Сталь подразделяют: на листовую и рулонную шириной 500—2200 мм вклю-
чительно (листы и рулоны должны быть подвергнуты дрессировке); особо высокой
отделки поверхности — 1, высокой отделки — II и повышенной отделки —--III;
весьма глубокой вытяжки — В Г, сложной вытяжки — СВ, особосложной вы-
тяжки — ОСВ.
Толщина листов сталей категорий ОСВ и СВ 0,7—2,0 мм включительно,
категорий ВГ — 0,5—3,0 мм включительно. Сортамент по ГОСТ 19904—74.
Листы и рулоны должны поставляться в термически обработанном состоянии.
814. Химический состав, % (ГОСТ 9045—79*)
Сталь Мп С S Р S1 Сг N1 Си
не более
08Ю *1 Обпс 08Фкп *« 08кп 0,20—0,35 0,07 0.09 0,08 0,10 0,025 0,030 0,025 0,030 0,020 0,025 0,020 0,025 0.01 — 0,03 0,04 0,01 — 0,03 0,03 0,03— 0.04 0.10 0,03— 0,04 0,10 0,06 0,06
0,20—0,40 0,25—0.45 0,10 0,15 0,10 0,15
Примечании:!. В стали 08нс допускается наличие алюминия. 2. В стали 08кп содержание мышьяка и азота должно соответствовать нор- мам, указанным в ГОСТ 1050—74* •’ 0,02—0,07% А1 (металлический). •» 0,02—0,04% V
Сталь тонколистовая холоднокатаная низкоуглеродистая
171
816. Механические свойства стали (ГОСТ 0045—70*)
Катего- рия вы- тяжки Стали °т <><• % % V0. HRB, не более
МПа ие меиее
прн толщине листа, мм
0.7—1.5 о сТ 1 «j СО 2 СЧ 0.7—3.0 0,7—3,0
ВГ СВ ОСВ 08кп 08Фкп, 08Ю 08Фкп, 08Ю Не более 210 Не более 200 260—370 260—360 260—330 26 * 34 36 28 38 40 8 1 I 34 •« 42 44 Не более 0,7 Не более 0,66 48 4G
Примечание. Кривые растяжения сталей 08Ю, 08Фкп. 08кп должны быть плавными н не иметь площадок текучести.
•! Относительное удлинение для листа толщиной 0,5 мм.
816. Микроструктура стали (ГОСТ 9045—70*)
Категория вытяжки Балл верна феррита Структурно-свободный цементит (балл), не более
ВГ СВ 6—9 3
ОСВ 2
Примечание. Неравномерность аерна феррита допускается в пре-
делах двух смежных номеров.
317. Глубина сферической лунки при испытании иа вытяжку (ГОСТ 9045—70*)
Тол- щива листа, мм Глубина лунки (мм) для сталей категорий вытяжки Толщина листа, мм Ггубина лунки (мм) для сталей категорий вытяжки
БГ св ОСВ ВГ св ОСВ
не' менее ие меиее
0.5 0,8 0,7 0,8 0,9 1.0 1.1 1.2 9,0 9,4 9,7 10,0 10,3 10,5 10,8 11,0 10,0 10,4 10,6 10,8 11,0 11.2 10,2 10,6 10,9 11.1 11,3 11,5 1.3 1.4 11.2 11,3 11.4 11,5 11.7 11,8
1.5 И.5 12,0
1.6 1.7 1.8 1.9 2,0 11,6 11,8 11,9 12,0 12,1 1Г.6 12,1
172
Стало для холодной штамполки
4. СТАЛЬ ГОРЯЧЕКАТАНАЯ ТОЛСТОЛИСТОВАЯ КОНСТРУКЦИОННАЯ
КАЧЕСТВЕННАЯ УГЛЕРОДИСТАЯ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАЛ1ПОВКИ
Назначение, общая характеристика и постаалнемый полуфабрикат
(ГОСТ 4041—71*). Тол стол истовая сталь подразделяется:
по нормируемым характеристикам на I, 2, 3, 4-ю категории. Листы 1-й и 2-й
категорий должны изготовляться толщиной 4—14 мм, листы 3-й и 4-й катего-
рий — толщиной 4—8 мм. Сортамент по ГОСТ 19903—74*;
по качеству отделки поверхности иа группы: повышенной отделки—III,
обычной отделки — IV;
по точности проката: на высокую (А), повышенную (Б), нормальную (В).
Листы поставляются в термически обработанном состоянии (отожженными,
нормализованными, высокоотпу щеп ними, нормализованными и высокоотпущен-
ными)
Величина зерна стали не должна быть крупнее 5-го балла для листов 2-й ка-
тегории и 6-го балла для листов 3-й и 4-й категорий.
По требованию потребителя листы из спокойной и полуспокойной стали
должны выдерживать испытание на ударную вязкость при температуре —20 °C
и —40 С.
.Чисты изготовляются нз сталей 08кп, 08нс, 08, 0810, Юкп, Юпс, 10, 15кп»
15пс, 15, 20кп, 20пс, 20, 25пс, 25. 30. 35. 40 (табл. 319) и поставляются в протрав-
ленном виде.
Химический состав сталей должен соответствовать ГОСТ 1050—74** и
табл 318.
Химический состав сталей 08кп, 08пс (3-й категории), стали 25пс (2-й кате-
гории). стали 0810 (4-й категории) показан в табл. 318.
31-S. Химический состан, % (ГОСТ 4041—71 *>
Сталь С Мп Si S р Сг NI Си А1
U8uc 08кп 25пс 08 Ю 0.09 0.10 0.22— 0,27 0,10 0.25 — 0.45 0.04 0,03 0.03 С.025 0,10 0.15 0.20 -
0.25— 0,50 0,25— 0.45 0,04 0.03 0.04 0.025 0.25 0,10 0.25 0.15 0,30 0,20 0.02 — 0,08
Примечания; 1. Для стали 25пс 2-й категории допускается содержа-
ние до 0.30% С и до 0.08% S1.
2. Содержание мышьяка и азота в сталях не должно превышать количеств,
указанных в ГОСТ 1050—74*.
По требованию потребителя листы 2-й категории поставляются с нормиро-
ванной полосчатостью, листы из сталей 30—40 — с нормированной величи-
ной зерна, листы 3-й и 4-й категорий — с нормированным структурно-свободным
цементитом (табл 319).
Листы 2-й (кроме стали 40), 3 и 4-й категорий должны выдерживать испыта-
ние на изгиб в холодном состоянии на 180° при толщине оправки, показанной
в табл. 320.
Сталь горячекатаная толстолиаповая качественная
173
818. Нормируемые характеристики сталей (ГОСТ 4041—71 •)
320. Толщина оправки прн испытании листовой стали на изгиб
Сталь Толщина оправки d прн толщине листа а
08кп, 08пс. 08, 08Ю. Юкп, 10пс, 10, 15кп, 15пс 0 (до соприкосновения сторон)
15, 20кп, 20пс, 20, 25пс, 25 а
30, 35 2а
5. СТАЛЬ ЛИСТОВАЯ УГЛЕРОДИСТАЯ КАЧЕСТВЕННАЯ
И ОБЫКНОВЕННОГО КАЧЕСТВА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
Назначение, общая характеристика и поставляемый полуфабрикат
(ГОСТ 16523—70*). Сталь поставляется в листах и рулонах. Толщина листов
до 3,9 мм включительно, а ширина не менее 500 мм.
Сталь подразделяется по нормируемым характеристикам на 1, 2, 3, 4 н 5-ю ка-
тегории; по качеству отделки поверхности — на группы: особо высокой отделки —
I, высокой отделки — II, повышенной отделки — III, обычной отделки — IV.
По способности к вытяжке сталь I и 5-й категорий делится на глубокую — Р
(кроме стали ВСт!) и нормальную — Н; по методам испытаний — с контролем
механических свойств, контролем вытяжки и микроструктуры; без контроля —
по штампуемости (для марок 08кп и 08лс глубокой вытяжки).
174
Стали для холодной штамповки
Листы и рулоны должны изготовляться:
из углеродистых качественных сталей 05кп, 08кп, 08пв, 08, Юкп, Юпс, 10,
Юкп, 15по, 15, 20кп, 20пс, 20, 25, 30, 35, 40, 45 и 50 с химическим составом по
ГОСТ 1050—74**;
из углеродистых сталей обыкновенного качества по ГОСТ 380—71* марок
СтО, Ст1, Ст2, СтЗ, Ст4, БСтО, БСт1, БСт2, БСтЗ, БСт4, ВСт1, ВСт2, ВСтЗ, ВСт4
(кипящая, спокойная н полу спокойная) и марок Ст5, БСт5, ВСт5 (спокойная и
полуспокойная), БСтЗГпс и БСтбГпс с химическим составом по ГОСТ 380—71*
для группы Б. То же и для стали группы В.
Свариваемость сталей ВСт1, ВСт2, ВСтЗ всех степенен раскисления обеспечи-
вается в соответствии о ГОСТ 380—71*.
Величина зерна для качественной горячекатаной стали 5-й категории глу-
бокой выгяжки должна быть не крупнее 5-го балла, для холоднокатаной — но
крупнее 6-го балла.
Сталь 1, 3, 4 н 5-й категорий должна поставляться в термически обработан-
ном состоянии.
Горячекатаную сталь 1-й категории толщиной до 2 мм включительно постав-
ляют с травленой поверхностью.
По требованию потребителя стали 08кп и Юкп для глубокой вытяжки тол-
щиной 0,6 мм и менее должны проверяться на наличие структурно-свободного
цементита.
По требованию потребителя листы и рулоны из сталей 35, 40, 45, 50 постав-
ляются с гарантированной глубиной обезуглероженного слоя. Глубина обезугле-
роженного слоя (по чистому ферриту) не должна превышать 2,5% на сторону.
321. Механические свойства стали обыкновенного качества групп Л и В (ГОСТ 10523—70*)
Сталь 04. %, ис менее
при толщине, мм
не более 2 2-3.9 не более 2 2—3.9
Ст! кп. Ст! пс, Ст!сп Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп СтЗкп, СтЗпс, СтЗсп Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп Стбпс, Стбсп Г о р я ч е 22 21 20 19 17 катаная 24 23 22 2! 19 Холодно 25 24 22 21 19 катаная 27 26 24 23 21
Примечание. ГОСТ 380—71*. Временное сопротивление стали должно соответствовать
622. Нормируемые характеристики сталей (ГОСТ 16528—70*)
к ЕС Q. О Ф <я Стали с ! ! 1 1 1 =о д> о Изгиб в холодном состоянии иа 180е Вытяжка сфериче- ской лунки Величина зерна Группа от- делки поверх- ности
1 11 11! IV
1 Любая сталь прн содержании не более 0.23% С - + + - - + + +
2 БСтО, БСт1, БСт2, БСтЗ, ВСт4 (всех степеней раскисления); БСтб (спо- койная, поЛуспокойиая) БСтЗГпс, БСтбГпс + -
175
Сталь листовая углеродистая качественная
Продолжение табл. 332
Категория Стали Химический состав «о а о Изгиб в холодном состоянии на 180° Вытяжка сфериче- ской лункн Величина зерна Группа от- делки поверх- ности
I II III IV
3 Ст1, Ст2, СтЗ, Ст4 (всех степеней рас- ннслення); Ст5 (полуспокойная, спо- койная) — + - - + 4- 4- 4-
4 08кп, 08пс, 03, Юкп, Юпс, 10, 15 кп, Юпс, 15, 20кп, 20пс, 20, 25, 30, 35, 40, 45. 50; ВСт1, ВСт2, ВСтЗ, ВСт4 (всех степеней раскисления); ВСт5 (по- луспокойная.спокойная) +
5 08кп, 08пс, 08, Юкп, Юпс, 10. 15кп, Юпс, 15. 20кп, 20пс, 20; ВСт1 (всех сте- пеней раскисления) + 4-
Примечания: 1. Знак «+» означает, что характеристика нормируется, знак «—» означает, что характеристика не нормируется. 2. Листы и рулоны из сталей 40, 45, 50 испытанию иа изгиб не подвергаются..
328. Механические свойства качественной стали (ГОСТ 16Б28—70*) для толщин
0,4 мм и более
Стали °В' МПа б4, %, не менее С10, % г не менее
Горячеката- ная сталь тол- щиной, мм Холоднока- таная сталь толщиной, мм Горяче- катаная сталь Холодно- катаная сталь
не более 2 2—3,9 не более 2 2-3.9 глубокой вытяжки нормальной вытяжки глубокой вытяжки нормальной вытяжки
08кп 08пс, 08,- Юкп Юпс, 10 Юкп, 15па 15, 20нп 20пс, 20 25 30 35 40 45 50 270—390 280—400 300—420 320—450 340—470 360—510 400—550 450—600 500—650 520—670 560—700 550—730 25 28 26 29 30 28 27 25 32 30 29 28 26 25 30
24 26 25 28 28
27 24
23 25 24 23 22 20 18 17 15 13 24 27 25 24 23 21 19 18 16 14 27 25 24 23 1В 16 14
26 25 25 24 22 20 13 17 15 13
22 21 19 17 16 14 12 23 22 20 18 17 16 13
-
Примечание, Нормы по относительному удлинению для стали 08кп гарантируются изготовителем в течение 10 дней с момента отгрузки стали.
176
Стали для холодной штамповки
324. Глубина сферической лунки стали при вытяжке (ГОСТ 16528—70*)
Толщи- на лис- та Глубина лунки (мм) для сталей
глубокой вытяжки нормальной вытяжки
5-й категории 1-й кате- гории 5-Й категории 1-й кате- гории
08кп. Юки 08. 08пс, 10, Юпс, 15, 15кп, 15пс, 20. 20кп. 2 One всех марок 08ип 08пс Юкл 08, Юпс, 10, 15кп, 15пс. 15, 20кп, 20пс. 20 ВСт1кп, В Ст 1 пс, BCrlcn всех марок
0.2 G.9 6.7 6,9 5.7
0.3 7.5 7.2 7,2 — —. — 6,1
0,4 8.0 7.5 7.5 6,5
0,5 8.4 8.0 8,0 8.0 7,6 6,9 6,9
0.6 8,9 8.4 8.5 8.5 7,8 7.2 7,2
0,7 9.2 8,6 8.9 8.9 8.0 7.5 7,5
0,8 9,5 8.8 9.3 9,3 8.2 7.8 7,8
0.9 9.9 9.0 9.6 9.6 8.4 8,2 8,2
1.0 10.1 9,2 9,9 9,9 8.6 8.4 8.4
1.1 10,4 10.0 10,2 8.G 8.6
1.2 10.6 10.2 10.4 8.8 8.8
1.4 11.0 10,6 10.8 9.1 9.1
1.6 11.4 11.7 —• 11.2 11.2 — 9.4 9.4
1,8 11.4 И.5 9.6 9.6
2.0 11.9 11.8 11.8 9,9 9.9
6. ЛЕНТА СТАЛЬНАЯ ХОЛОДНОКАТАНАЯ ИЗ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ
СТАЛИ
826. Назначение, общая характеристика и поставляемый полуфабрикат (ГОСТ 503—71*)
Группа поверх- ности Назначение
1 Нанесение гальванических покрытий
2, 8 Штамповка, вытяжка, гибка, формовка, окрашивание, эмалиро- вание, лакирование
4 Общее назначение
Примечание. Лента применяется также для изготовления труб, по- рошковой Проволоки деталей электровакуумной промышленности и других изделий.
Лента поставляется:
по состоянию материала: особомягкая (ОМ), мягкая (М), полунагартованная
(ПН), нагартоваиная (Н), высоконагартоваиная (ВН). Особо мягкую ленту по-
ставляют с зерном феррита, равным 5—8-му баллу, а мягкую с зерном, соот-
ветствующим 5—9-му баллу по шкале ГОСТ 5639—65. По требованию потребителя
особомягкую ленту поставляют с нормированной полосчатостью и структурно-
свободным цементитом;
Лента стальная холоднокатаная
177
по точности изготовления: нормальной точности по толщине н ширине (НТ),
повышенной точности по толщине (Т), повышенной точности по ширине (Ш),
высокой точности по толщине (Б);
по виду и качеству поверхности: первой, второй, третьей и четвертой групп.
Лента изготовляется толщиной 0,05—3,6 мм, причем толщины от 0,05 до
0,12 мм изменяются через 0,01 мм; для больших толщин (от 0,6 мм) размеры
меняются через 0,05 и 0,10 мм.
Ширина ленты — от 4 до 325 мм.
Стали, рекомендуемые для изготовления ленты: 08кп, Юкп, 08пс, 08, 10 по
ГОСТ 1050—74**; Ст1кп, Ст2кп, СтЗкп, БСт1кп, БСт2кп, БСтЗкп по ГОСТ 380—71*
По требованию потребителя особомягкая и мягкая лента толщиной 0,2—
2,0 мм должна подвергаться испытанию на вытяжку сферической лунки на при-
борах ПТЛ и ПТЛ-10. Мерой способности металла к вытяжке является глубина
луикн (табл. 327). Признаком окончания испытания служит появление трещины.
320. Механические свойства ленты (ГОСТ 503—71*)
Состоя- °В’ 6. (%) прн толщине, мм
нис мате- риала Стали МПа До 1,5 Св. 1.5 До 2,0 Св. 2.0
• ОМ м н 08кп; 08нс; Юкп 08кл; Юкп; 08пс; Юпс 08; 10 250—400 300—450 420—600 23 17 Не о ляс 26 18 преде- тся 30 20 4
вн 08кп; Юкп; 08пс; Юпс; Ст2кп; СтЗкп; ВСт1кп; 08; 10; БСт2кп; Ст1кп; БСтЗкп 500—800 Не определяется
327. Глубина вытяжки сферической лунки (ГОСТ 503—71*)
Толщи- на ленты, мм Глубина вытяжки (мм) для ленты шириной, мм
15—30 (г = 1,5; d = 5,0) 30—50 (г = 4,0; d = 11.0) 50—90 (г = 7.0; d = 17,0) Св. 90 (г = 10,0; d = 27)
Состояние материала
ОМ м ОМ М ОМ. М ОМ М
0.2 0,3 0.4 0,5 0,7 0.9 1,0 1,4 1.6 2,0 1,6 1,8 2,0 2.2 2,4 2,8 з;о 1,4 1,6 1,8 2,0 2,3 2,6 2,8 3,5 3,7 4,0 4,2 4.6 5,0 5,1 5,7 3.3 3.5 3,7 3,9 4,2 4,6 4.7 5.3 5,3 5,6 5.9 6,3 6,7 7.1 7,3 8.1 4.4 4.7 5.0 5,3 5,7 6.3 6,4 7.1 7.7 8,1 8.7 9,0 0,4 9,8 10.1 10.9 11,2 11,7 7.0 7.4 7,8 8,1 8.6 9.1 9.3 10.1 10.5 11.0
Примечание, г — радиус пуансона; d — диаметр матрицы прибора.
178
Стали для холодной штамповки
7. СТАЛЬ ЛИСТОВАЯ ЛЕГИРОВАННАЯ КОНСТРУКЦИОННАЯ
ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
32fi. Назначение, общая характеристика и поставляемый полуфабрикат (ГОСТ 1542-^71)
Стали Назначение и характеристика
10Г2. 12Г2, 16Г2. 25ХГСА, ЗОХГСА Для холодной штамповки, в том числе для вытяжки. Глубина вытяж- ки сферической лункн определяется через 0,1 мм. Пластины, имеют большое относительное удлинение после отжига; бю = 16 -*-22%.
60Г. 65Г, 70Г Листовая сталь общего назначения. Поставляется твердостью HRC22 (сталь 60Г) н HRC 24 (сталь 65Г). Относительное удлинение после отжига 61О = 10-i- 14%.
Примечание. По ГОСТ 1542—71 поставляются также стали 20Х, ЗОХ. 35Х, 40Х, 38ХА, ЗОХМ, ЗОХМА. 20ХГСА, ЗОХГС, 35ХГСА и 25ХГФ.
Химический состав указанных сталей дан в ГОСТ 1050—74** и 4543—71*,
еа исключением сталей 12Г2, 16Г2 и 25ХГФ, химический состав которых приведен
в табл. 329.
Стальные листы и рулоны поставляют в термически обработанном (отожжен-
ном или отпущенном) состоянии. Допускается поставка стали в нормализованном
состоянии. При согласовании с заводом-изготовителем стали могут поставляться
в улучшенном (закаленном и отпущенном) состоянии.
820. Химический состав*, % (ГОСТ 1542—71)
Сталь С Мп Si Сг Ni V
не более
12Г2 16Г2 25ХГФ 0,08—0,17 0.12—0,20 0,23—0,30 1,2—1,6 2.0—2,4 1,0—1,3 0,17 — 0,37 Не более 0,3 0,3 -
0,6—0,9 0,08— 0,20
* Нс Солсе 0,03% S, 0,035% Р.
Изготовляется горячекатаной и холоднокатаной, качественной и высокока-
чественной, в листах и рулонах толщиной до 4 мм.
Листы и рулоны из сталей 10Г2, 12Г2, 16Г2, 25ХГСА и ЗОХГСА толщиной
до 1 мм включительно, предназначенные для холодной штамповки, должны быть
испытаны на вытяжку сферической лункн по ГОСТ 10510—74* (табл. 331).
Сталь толстолистовая и широкополосная универсальная
179
330. Механические свойства листов и
рулонов d отожженном или отпущенном
состояниях (ГОСТ 1Б42—71)
Стали °в- МПа уГ б1ц. %
не енее
60Г 550—800 12 14
65 Г 600—850 10 12
70Г 650—900 8 10
10Г2, 12Г2 400—540 20 22
25ХГСА 500—700 15 18
ЗОХГС, ЗОХГСА 500—750 14 16
16Г2 500—650 16 18
3.31. Глубина вытяжки сферической лунки
(ГОСТ 1542—71)
Тол- щи- на, мм Глубина луикя (мм) для сталей
10Г2, 12Г2 16Г2, 25 X ГС А ЗОХГСА
0,5 6,8 6.6 6.5
0,6 7.2 7.0 6,7
0,7 7,5 7,2 7,0
0,8 8,0 7,5 7,2
0,9 8,3 7,7 7,5
1,0 8.5 8,0 7,7
8. СТАЛЬ ТОЛСТО Л ИСТОВАЯ И ШИРОКОПОЛОСНАЯ
УНИВЕРСАЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИОННАЯ ЛЕГИРОВАННАЯ
ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННАЯ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Назначение, общая характеристика н поставляемый полуфабрикат
(ГОСТ 11269—76). По назначению сталь делится на подгруппы: для холодной
штамповки н для горячей обработки давлением, холодной механической обра-
ботки н т. д.
Сталь изготовляют толщиной 4—60 мм, однако для холодной штамповки по-
ставляют холоднокатаную сталь толщиной 4—5 мм и горячекатаную — 5—10 мм;
сортамент во ГОСТ 19904—74 и 19903—74* — соответственно.
В зависимости от нормируемых показателей механических свойств толсто-
лнетовая сталь подразделяется на 1, 2, 3, 4 н 5-ю категории (табл. 332).
Применяемые стали приведены в табл. 333.
Химический состав сталей должен отвечать требованиям ГОСТ 11268—76.
832. Нормируемые показатели механических свойств (ГОСТ 11269—76)
Нормируемые показатели Категории
1 2 3 4 5
Механические свойстве листов в термически обработанном умягченном или нормализованием состоянии при испытании на растяжение + - + +
Механические свойства, определяемые иа термически обработан- ных образцах (закалка -j- отпуск) - - +
Твердость в умягченном состоянии + +
Примечание. Знак «-{-» означает, что показатель нормируется, знак «—» означает, что показатель не нормируется.
Листы и полосы из высококачественной стали изготовляют в тер (необработан-
ном (умягченном) состоянии. Допускается их изготовление и в нормализованном
состоянии.
180
Стали для холодной штамповки
Механические свойства листов в умягченном или нормализованном сосюянин
(IOCT 11268—76) и листов 1,3 и 5-Й категорий в умягченном или нормализован-
ием состоянии и твердость листов 2, 3, 4 н 5-й категорий (ГОСТ 11269—76) даны
в табл. 333.
9. СТАЛЬ ТОНКОЛИСТОВАЯ КОНСТРУКЦИОННАЯ
ЛЕГИРОВАННАЯ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННАЯ СПЕЦИАЛЬНОГО
НАЗНАЧЕНИЯ
Назначение, общая характеристика н поставляемый полуфабрикат
(ГОСТ 11268—76). Сталь изготовляется горячекатаной и холоднокатаной толщи-
ной до 3,9 мм.
Сортамент: для горячекатаных листов по ГОСТ 19903—74* ндля холоднока-
таных повышенной н нормальной точности прокатки по ГОСТ 19904—74.
Марки сталей приведены в табл. 333: химический состав см. ГОСТ 11268—76.
Листы изготовляют в термически обработанном состоянии: умягченном нлн
нормализованном. Механические свойства после термообработки даны в табл. 333.
Поставка стали предусмотрена по четырем категориям в зависимости от нор-
мируемых показателей механических и технологических свойств (табл. 334).
Листы 4-й категории толщиной 1 мм н менее, предназначенные для холодной
штамповки, должны испытываться на выдавливание (табл. 335). Это испытание
проводят в соответствии с ГОСТ 10510—74*.
Глубина обезуглероженного слоя (по чистому ферриту) для листов из сталей
25ХГСА. ЗОХГСА н 30ХГСН2А (ЗОХГСНА) не должна превышать 2,5% с каждой
стороны от фактической толщины листа.
Горячекатаные листы, предназначенные для холодной штамповки, должны
поставляться с травленой поверхностью.
833. Механические свойства сталей в умягченном или нормализованном состоянии
(ГОСТ 11268 — 76—11269—76)
Сталь oQ, МПа НВ
%, нс менее
25ХГСА ЗОХГСА 30ХГСН2А (ЗОХГСНА) 12Х2НМФА 12Х2НВФА 12Х2НМ1ФА 12Х2НВФМА 19X2 НМ ФА •19X2 НВ ФА 21Х2НМФА 21Х2НВФА $8Х2НМФА 23Х2НВФА 500—700 500—750 500—850 21 20 19 17 16 15 149—207 156 — 217 163—229
500—750 15 11 156—217
18 16
Ь 11
500—800 17 15 170—241
Примечания; 1. Механические свойства сталей 19Х2НМФА, 19Х2НВФА, 21Х2НМФА установлены для листов толщиной 4 мм. „ 2. Ноомы относительного удлинения для листов из сталей 19Х2НМФА, 19Х2НВФА, 23Х2НМФА, 23Х2НВФА являются факультативными и должны быть уточнены.
Сталь тонколистовая конструкционная легированная
181
334. Нормируемые показатели механических и технологических свойств
(ГОСТ И 268—70)
Нормируемые показатели Категории
1 2 3 4
Механические свойства листов в умягченном или нор- мализованном состоянии + - + +
Механические свойства листов, определяемые на тер- мически обработанных образцах (закалка 4- отпуск) -
Глубина выдавливаемой лунки (для листов толщиной до 1 мм) - - -
Примечание. Знак «+» означает, что показатель нормируется, знак «—» означает,, что показатель не нормируется.
335. Глубина выдавливаемой лунки (ГОСТ II268—76)
Стали Глубина лунки (мм) прн толщине листа не менее, мм
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1.0
25ХГСА, 12Х2НВФА. 12Х2НМФА 7,0 7.4 7,6 7.8 8.0 8.2
ЗОХГСА, 30ХГСН2А (ЗОХГСНА). 12Х2НВФМА 12Х2НМ1ФА, 19Х2НВФА, 19Х2НМФА, 21Х2НВФЛ, 21Х2НМФА, 23Х2НВФА, 23Х2НМФА 7,2 7.5 7,7
Пр и м еч а и ие. Нормы глубины выдавливаемой лунки для листов из
сталей 2(Х2НВФА, 21Х2НМФА являются факультативными и должны быть уточ-
нены.
ГЛАВА VH
СТАЛИ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ВЫСАДКИ
Стали различных марок обладают различной способностью к холодной
высадке.
На степень осадки (высадкн) оказывает влияние химический состав. Чем
меньше в стали углерода, кремния, марганца, фосфора и серы, тем легче идет
технологический процесс высадкн. Колебание содержания углерода должно быть
минимальным (0,05—0,06%); кремния — не более 0,20%. Содержание марганца
в сталях 10—20 не должно превышать 0,5%, а в сталях 25—45 — не более 0,6%.
Содержание серы н фосфора допускается не более чем 0,03—0,04%.
Кремний при содержании более 0,17—0,20% в среднеуглеродистых сталях
(0,4—0,5% С) сильно понижает пластичность сталей, поэтому раскисленную
ферромарганцем сталь с 0,17—0,37% Si можно использовать только прн высадке
изделий с небольшой степенью деформации. Бескремнистая кипящая сталь (не
более 0,03% Si) может быть рекомендовала для широкого применения прн холод-
ной высадке изделий с большой степенью деформации.
Содержание в стали более 0,2% меди способствует образованию трещин.
Легирующие элементы Сг, Ni, V, Мо оказывают благоприятное влияние па
высаживаемость изделий, если содержание углерода находится в пределах 0,08—
0,50%.
Углеродистые стали высаживаются с различной степенью деформации.
Для сталей с содержанием до 0,45% С степень деформации 65—85%, для сталей
с 1,0—1,2% С (У 10 н У12) степень деформации 30—40% (стали, содержащие более
0,5% С, следует высаживать с подогревом, а стали, содержащие более 0,25% С,
рекомендуется перед высадкой отжигать на зернистый перлит) [13].
Критериями оценки способности стали к пластическому деформированию
считают отношение от/ав, которое должно равняться 0,50—0,65, и ф, значение
которого должно быть не менее 40%.
На высадку оказывает влияние также твердость стали. Сталь твердостью
меиее НВ 131 и более НВ 255 для холодной высадкн непригодна.
Горячекатаная и калиброванная сталь должна выдерживать испытание на
осадку в холодном состоянии до 1/2 высоты. На осаженных образцах не должно
быть надрывов и трещин.
Для холодной высадки применяется сталь следующих марок: 08кп, 08пс,
08, Юкп, Юпс, 10, Юкп, Юпс, 15, 20кп, 20пс, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 15Х, 20Х,
ЗОХ, 35Х, 38ХА, 40Х, 45Х, 15Г, 20Г, 40Г, 45Г, 20Г2, 35Г2, 40Г2, 38ХС, 12ХН,
40ХН, 50ХН, 15ХФ, 15ХМ, 16ХСН, 19ХГН, ЗОХМА, 12ХНЗА, 20ХГСА, ЗОХГСА,
35ХГСА 35ХГН2, 38ХГНМ, 18Х2Н4МА, 25Х2Н4МА (25Х2Н4ВА), 40ХН2МА
(40ХНМА), 30ХН2МФА (ГОСТ 10702—78).
Указанный ГОСТ распространяется иа качественную углеродистую н леги-
рованную конструкционную сортовую горячекатаную и калиброванную
стали.
Горячекатаная сталь должна поставляться в термически обработанном
состоянии (после отжига илн высокого отпуска) илн без термической
обработки.
Калиброванная сталь поставляется в нагартованном (наклепанном) состоянии
(может поставляться в термообработанном состоянии).
Сталь для холодной высадки имеет химнческни состав, приведенный
в табл. 336.
Стали для колодной высадки
183
836. Химический состав *, % (ГОСТ 10702—78)
Сталь С Si Мп Сг N1 Другие элементы, не более
20Г2 0,18—0,26 0,17—0,37 1,30—1.60 Менее 0,25 Менее 0.25 0.26 Си
12ХН 0.09—0,15 0,17—0,37 0,30—0,60 0,40— 0,70 0,50— 0,80 0,30 Си
16ХСН 0,13—0,20 0.60—0,90 0,30—0,60 0,80— 1.10 0,60— 0,90 0,20 Си
19ХГН 0,16—0,21 0,17—0,37 0,70—1,00 0,80— 1,10 0,80— 1,10 0,10 Мо
35ХГН2 0,82—0,40 0,17 — 0,37 0,50—0,80 0,70— 1,00 1,00— 1.50 0,15—0.25М о
38ХГНМ 0,37 — 0,43 0,17—0,37 0.70—1,00 0,40— 0,60 0,40— 0,70
Пр» м е ч а и и е Химический состав остальных марок стали должен
соответствовать: углеродистой — ГОСТ 1050—74** (см. табл. 26, 120). Содержание
кремния для стали 10кп не более ( ,03%, для полуспокойных сталей ие более
0,10%, для сталей 25, 30, 40 и 45 не более 0,20%: легированной ГОСТ 4о43—71*
(см. табл. 44, 156, i84). Содержание 45Х. 40ХН, 15ХФ. ЗОХМА должно кремния в сталях 15Х, быть не более 0,20%. 20Х, ЗОХ, 35Х, 40X.
’ Не более 0,035% S и 0,035% Р.
637. Твердость горячекатаной отожженной стали (ГОСТ 10702 — 78)
Сталь НВ, не более Сталь НВ, не более Сталь НВ. не более
08 кп • 131 15Х 156 50ХН 197
Юкп 137 20 X 163 15ХФ 163
15 ки ЗОХ 170 20ХФ 170
20кп 35 X 16ХСН 179
25 156 40Х ЗОХМА 217
30 38 ХА С0ХГСА 197
35 163 15Г; 20Г 170 ЗОХГС 217
40 20 Г2; 35Г2 187 ЗОХГСА
45 170 40ХН 179 25Х2Н4ВА 255
S38. Твердость калиброванной стали " в нагартованном состоянии (ГОСТ 10702—73)
Сталь Н В, не более Сталь Н В, не более | Сталь Н В. не более
08кп 179 35 35 X
Юкп 40 40Х
Юкп 187 45 207 38ХА
20кп 197 15Х 15ХФ 207
25 30 207 20Х ЗОХ 40ХН
Размер 5 мм и более.
184
Стала для холодной высадки
Твердость горячекатаной итижженной стали должна соответствовать нормам,
указанным в табл 337.
Твердость калиброванной стали размером 5 мм и более, поставляемой в на»
гартованном состоянии нли в нагартованном состоянии с промежуточной термооб-
работкой, приведена в габл. 338.
Твердость калиброванной стали в отожженном состоянии должна соответ-
ствовать нормам, указанным в ГОСТ 1051—73*.
Механические свойства калиброванной стали в нагартованном состоянии
приведены в табл. 339.
По требованию ваказчика должна производиться поставка стали: калибровав-
ной — с поверхностными покрытиями (фосфатированием, меднением и др.):
с повышенными нормами поперечного сужения; с нормированной величиной
еериа; с нормированной величиной обезуглероженного слоя (для сталей с содер-
жанием более 0,3% С); с гарантированной степенью обжатня (%) для калибро-
ванной стали; с ограниченным содержанием кремния в спокойной стали марок
08; 10; 15 и 20.
В табл. 340 для примера приведена предельная степень осадки сталей.
33S. Механические свойства калиброванной стали в нагартованном состоянии
(ГОСТ 10702 — 78)
Сталь ов, МПа ч>, % Сталь ов, А\Пв
нс менее
08кп 60 20Г2 500-?-700
10нп 420 55 ЗОХГС; ЗОХГСА 500—750
15нп 440 50 16ХСН 460—650
20кп 500 45
25 5Б0 ЗОХМА 450—650
30 570 40
35 600
S4G, Величина осадки сталей в холодном состоянии <ГОСТ 10702 — 78)
Стали Величина деформации, термооб- работка, способ изготовления
08пс, Обкп, 08, Юпс, Юкп, 10, 15, 15ки, 15пс. 20, 20кп. 20пс, 25. 80, 35, 40, 46, 50, 15Х, 20Х, ЗОХ. 35Х. 40Х, 40ХН, 38ХА. 15Г, 20Г, 15ХФ 1/2; без термообработын; горяче- катаная
08нп, 08пс, 08, Юнп, Юпс, 10, 15кп, 15пс, 15, 20кп, 20пс, 20, 25, 30, 35, 12ХН 1/2; нагартованная; калиброван- ная
25. 30. 35, 40. 45. 50. 15Х, 20Х, 25X, ЗОХ. 35Х, 40Х, 45Х, 38ХА. 15Г, 20Г, 20Г2, 40Г. 45Г, 35Г2, 40Г2, ЗЗХС, I2XH, 40ХН, 50ХВ, 15ХФ, 16ХСН, 19ХГН. ЗОХМА. 15ХМ, 20ХГСА. ЗОХГСА, 85ХГСА, 12ХНЗА, I8X2H4MA, 25Х2Н4МА, (26Х2Н4ВА). 40ХН2МА. 8БХГН2, 38ХГНМ, 30ХН2МФА 1/2; термически обработанная; горячекатаная н калиброванная
Стали для холодной высадки
185
Продолжение табл, 340
Стали Величина деформации, термооб- работка. способ изготовления
08кп, 08пс, 08, Юнп, Юпс, 10, 15кп, 15пс, 15, 20кп, 20пс, 20, 15Г 1/3; без термообработки; горяче- катаная и горячекатаная со спе- циальной отделкой поверхности
Обкп, 10, Юнп, 15, 15кп, 20, 25, 30, 35 1/3; нагартованная к калибро- ванная
По соглашению изготовителя с потребителем 1/4; термически обработанная; всех способов изготовления
S41. Поставляемый полуфабрикат
Сталь Диаметр пли толщина, мм
Горячекатаная круглая Горячекатаная шестигранная Калиброванная круглая Калиброванная шестигранная Холоднотянутая шестигранная Со специальной отделкой поверхности 5—45 (ГОСТ 2590—71*) 8—48 (ГОСТ 2879—69) 3—40 (ГОСТ 7417—75) 3—40 (ГОСТ 8560—67) 3—6.5 (ГОСТ 8560—78) 30—50 (ГОСТ 14955—77)
ГЛАВА VIII
СТАЛИ ДЛЯ ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ КОТЛОТУРБОСТРОЕНИЯ
И ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
1. ОСОБЕННОСТИ СВОЙСТВ И КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ
для отливок
Литейные свойства сталей значительно хуже, чем у чугуна и многих литей-
ных сплавов. Усадка у них больше, чем у чугуна и большинства цветных сплавов.
При затвердевании их объем сокращается. Чем больше в стали углерода, тем
больше сокращается объем. Линейная усадка при этом для углеродистых и леги-
рованных сталей 2,2—2,3%. Для некоторых высоколегированных сталей
(12Х18Н9ТЛ) она доходит до 2.7—2,8% [45].
В реальных условиях затвердевания из-за механического и термического
торможения изменение линейных размеров отливки меньше: у тонкостенных
отлнвок сложной конфигурации составляет 1,23—1,5%, а у толстостенных —
2,0—2,3% [45]. Такую усадку принято называть литейной. Литейная усадка
нестабильна и в реальных условиях может изменяться в заметных пределах,
сказываясь на точности отлнвок.
Жидкотекучесть и формозаполнясмость у сталей также хуже, чем у чугуна
и большинства других литейных сплавов. Жидкотекучесть зависит от тем-
пературного интервала затвердевания стали, а последний — от содержания
углерода.
Большинство сталей для отливок имеют небольшое содержание углерода:
от 0,07 до 0,55% (табл. 344, 356, 360). Для этих углеродистых и легированных
хромистых и хромоникелевых сталей интервал кристаллизации равен 30—55 °C.
Для высокоуглероднстых н высокомарганцовистых сталей интервал крмсталли-
еацни увеличивается с 60 до 120 °C, если содержание углерода возрастает с 0,6
до 1% (сталь П0Г13Л).
Указанные свойства являются причиной образования в стальных отливках
различных литейных дефектов (усадочных раковин, пористости, трещин,
коробления и др.). Особенно это имеет место в отливках нз высоколегированных
сталей.
Поэтому в таблицах технологических свойств (табл. 352, 358, 376), по данным
ЦНИИТМАШ, для некоторых сталей даются коэффициенты устойчивости к тре-
щинообразован ию и склонности стали к образованию усадочных раковин
и пор.
Отливки классифицируются по способу выплавки, химическому составу,
структуре и назначению.
По способу выплавки различают стали, выплавленные кислым или основным
способом. Способ выплавки влияет на содержание серы и фосфора в стали
(табл. 345).
По химическому составу стали для отливок делят на углеродистые и леги-
рованные (ГОСТ 977—75*) и высоколегированные со специальными свойствами
(ГОСТ 2176—77).
По назначению стали разделяют на три группы: 1 — отливки общего назна-
чения; II — отливки ответственного назначения и 111 — отливки особо ответ-
ственного назначения (табл. 342).
Для отливок основными нормируемыми показателями механических свойств
яаляются предел текучести или временное сопротивление, относительное удлине-
ние и ударная вязкость (табл. 342).
Конструкционные углеродистые и легированные стали
187
342. Группы отлнвок и перечень контролируемых показателей (ГОСТ 977 — 75* и 2176 — 77)
Группа отлнвок Назначение Перечень контролируемых показателей
1 II III Общее назначение (для деталей, конфи- гурация н размеры которых определяют- ся только конструктивными н технологи- ческими соображениями) Ответственное назначение (для деталей, рассчитываемых на прочность п работа- ющих при статических нагрузках) Особо ответственное назначение (для де- талей, рассчитываемых на прочность н работающих при циклических н динами- ческих ударных нагрузках) Внешний вид, размеры, хи- мический состав То же н механические свой- ства (предел текучести нли временное сопротивление н от- носительное удлинение) 1 То же н ударная вязкость
Примечание. В число контролируемых показателей дополнительно могут быть включены твердость, механические свойства прн пониженных н по- вышенных температурах, герметичность, микроструктура, пористость и т. д., указанные в нормативно-технической документации на отливку.
Сортамент отливок (отклонения по размерам, припуски на обработку*, литей-
ные уклоны) регламентированы ГОСТ 2009—55 и 3212—57*.
Испытания иа растяжение проводят по ГОСТ 1497—73* на цилиндрических
образцах 0 10 мм с расчетной длиной 50 мм. Испытание на растяжение при повы-
шенных температурах выполняют по ГОСТ 9651—73; прн пониженных — по
ГОСТ 11150—75. Ударную вязкость определяют в соответствии с ГОСТ 9454—78
на образцах типа I при 20 °C и при пониженных температурах.
Отливки должны подвергаться термообработке.
2. КОНСТРУКЦИОННЫЕ УГЛЕРОДИСТЫЕ И ЛЕГИРОВАННЫЕ
ЛИТЕЙНЫЕ СТАЛИ
2.1. Стали конструкционные углеродистые
Отливки изготовляются нз сталей, указанных в табл. 344.
84 S. Назначение н общая характеристика
Сталь Назначение
15Л Детали, подвергающиеся ударным нагрузкам (копровые бабы, захваты, блоки, ролики) н резким изменениям температуры (мульды разливочной машины, арматура для печей, шлаковые ковшн, хоботы посадочных машин мартеновского цеха, коробки и поддоны для отжига листов), а также детали сварно-литых конструкций с большим объемом сварки
20Л Арматура и детали трубопроводов, фасонные отливки, изготовляемые ме- тодом выплавляемых моделей, детали сварно-литых конструкций с большим объемом сварки, ответственные детали автосцепки (корпуса, тяговые хо- муты. замковые упорные плиты)
25Л Станины прокатных станов, шкивы, траверсы, поршни, мульды, корпуса подшипников, зубчатые колеса, арматура паровых турбин, осн» валы, бабы паровых молотов и другие детали, работающие под действием средних стати- ческих и динамических нагрузок. Детали, изготовленные из сталей 20Л и 25Л, могут работать под давлением при температуре от —40 до -f-450 9С. Сталь не чувствительна к перегреву
188
Ста tn для литых деталей
Продолжение табл 343
Сталь Назначение
ЗОЛ Корпуса и обоймы турбомашнн, детали гидротурбин, рычаги, балансиры, корпуса редукторов, муфты, шкивы, кронштейны, станины, балки, бакдажн, маховики и другие детали, работающие под действием средних статических и динамических нагрузок. Сталь применяют в нормализованном или улуч- шенном состоянии
35 Л Корпуса н обоймы турбомашнн, станины прокатных станов, бабы паровых молотов, детали турбобура, задвижки, диафрагмы, вилки, кронштейны и другие детали, работающие под действием средних статических и динамиче- ских нагрузок. Сталь применяют в улучшенном состоянии и после поверх- ностного упрочнения ТВЧ
40Л 45Л Станины, корпуса, муфты, тормозные диски, шестерни, кожухи, вилки, звездочки. Детали бурильных труб, буровой трансмнссни, втулки компрес- сора, детали лебедки, корпуса трехшарошечных долот, храповики, клинья, направляющие водила и другие ответственные детали, к которым предъяв- ляются требования повышенной прочности и высокого сопротивления износу. Стяжные кольца плавающих головок подогревателей и теплообменников, работающие под давлением при температуре от —30 до 4*450 °C. Сталь при- меняют в нормализованном н улучшенном состоянии и после поверхностного упрочнения с нагревом ТВЧ
ЗОЛ 55Л Шестерив, бегунки, колеса, зубчатые венцы, зубчатые муфты подъемно- транспортных машин, ходовые колеса, валки крупно-, средне и мелкосорт- ных станов для прокатки мягкого металла. Сталь применяют в нормализо- ванном и улучшенном состоянии н после поверхностного упрочнения с на- гревом ТВЧ
344. Химический состав *’, % (ГОСТ 977—75 *)
Сталь С Мп Si
15Л 20Л 25Л ЗОЛ 35Л 40Л 45Л 50Л 55Л •* Не более 0, 0,12—0,20 0,17—0,25 0,22—0,30 0,27—0,35 0,32—0,40 0,37—0,45 0,42—0,50 0,47—0,55 0,52—0.60 30% Сг, 0,30% N1, 0.3 0,30—0,90 0,20—0,52 Р см, табл- 345.
0,35—0,90
0,40—0,90 0% Си; содержание S
Конструкционные углеродистые и легированные стали
189
346. Содержание серы и фосфора в углеродистой стали (ГОСТ 977—76*)
Группа отливок S (%) ДЛЯ способа выплавки Р (%) для способа выплавки
основного кислого конверторно- го основно- го кислого конвертор- ного
не более ие более
1 0.050 0,06 0.06 0.05 0.06 0.08
11 0.045 0,05 0,04 0,07
Ill 0.05 — 0.05 —
346. Коэффициент лилейного расширения сталей [25]
Интервал температур, °C а. 10?, мм/(мм. °C), для сталей
20Л 25Л ЗОЛ 35Л 45Л 55Л
20—100 11.1 11.5 12.6 (0—100°) 11.09 11,64 11,0
20—200 12,1 12,9 13.9 (0—200°) 11.89 11,8
20—400 13.4 13.2 15,0 (0—400°) 13,42 — 13,4
20—500 14.4 13.5 15.6 (0—500°) 14.43 14,5
847. Теплопроводность сталей [25] 348. Механические свойства стали 35Л при повышенных температтоах * [261
Темпе- ратурв. К, Вт/(м.°С), для сталей
Тем- пера- тура, °C °т «в 6»
20Л 25Л ЗОЛ 35Л 45Л 55Л
МПа %
100 200 300 400 77,7 66.5 47,6 75,2 64,4 44,0 37,6 75,2 64,4 44,0 37,6 75,2 64,4 52,3 37,6 67,7 55,2 35.6 31,4 67,7 55.2 35.6 31.4
20 100 200 300 400 357 840 771 710 628 524 927 ’‘25 980 825 32,5 100,5 92,8 100,1 100,1 52,1 100,1 100,1 79.0 100,6
* Закалка с 870° С в масле, отпуск прн 600—650° С.
340. Температура критических точек стали для отливок, СС
Крнтиче- ские ТОЧКЕ Сталь
15Л 20Л 25Л ЗОЛ 35Л 40Л 45Л 55Л
Л с, 735 735 735 735 730 726 725 725
Ас» 863 854 ‘840 813 802 790 770 760
190
Стали для литых деталей
350. Ударная вязкость при отрицательных температурах 125 J
Сталь режим термообработки (t, °C) ан (Дж/см1) при температуре, °C
+20 0 — 20 — 30 — 40 —50
25Л Без термообработки 49 20 13 12 6,0 -
35Л Отж, 860 Без термообработки 38 29 31 25 29 14 29 27 10 19 8,0
55Л Н. 650 4- Ов, 550—600 Без термообработки 30 8,0 7,0 17 7,0 12 7.0 7?0 8.0 7.0
351. Механические свойства сталей после термообработки (ГОСТ 977—75*)
Температура, °C от ОВ 6. *
Сталь нормализа- ции нли за- отпуска МПа % Дж/см1
калки не менее
Нормали з а ц и я отпу с к
15Л 910—930 670—690 200 400 24 ЗБ 50
20Л 630—650 220 420 22
25Л 880—900 240 450 19 30 40
ЗОЛ 610—630 260 480 17
35Л 860—880 280 500 15
40Л 300 530 14 25 30
45Л 860—880 600—630 320 550 12 20
бол 340 580 И 20 25
55Л 640—860 350 600 10 18
Закалк а и о 1 п у с и
25Л 870—890 610—630 300 500 22 33 35
зол 17 30
35Л 40Л 860—880 600—630 350 550 16 14 30
45Л 550—600 400 600 10 20 25
50Л 600—630 760 14 30
55Л 790—810 580—600 470 860 15 25
Конструкционные углеродистые и легированные стали
191
352. Технологические свойства 12Б J
Сталь Р. ь Обрабатываемость резанием Способы сварки
при НВ Материал резца
15Л 20Л 0,9 1,0 121 — 126 1.5 1,35 Твердый сплав Быстрорежущая сталь РДС, ЭШС, АДС под газовой за- щитой
25Л ЗОЛ '.О 160 1,25 1,00 Твердый сплав Быстрорежущая сталь То же
35Л 1,2 0.8 1,2 0,9 Твердый сплав Быстрорежущая сталь »
40Л 200 1,1 1.0 Твердый сплав Быстрорежущая сталь РДС Трудносваривае- мая
45Л 1.1 0,7 Твердый сплав Быстрорежущая сталь То же
55Л 1,3 0.6 198—207 0,7 ,55 Твердый сплав Быстрорежущая сталь »
Примечания; 1. Стали 1БЛ и 20Л свариваются без ограничений;
стали 25Л, ЗОЛ, 35Л — ограниченно свариваемые. Для всех сталей, кроме 15Л
и 20Л, при сварке требуется подогрев и последующая термообработка.
2. Все стали флокеноиечувствительиы и не склонны к отпускной хрупкости.
3. Линейная усадка 2,2—2,3%.
*х Склонность к образованию усадочных раковин.
•’ Показатель трещи неустойчивости.
2.2. Стали конструкционные легированные
Отливки изготовляются из сталей, указанных в табл. 356.
853. Назначение н общая характеристика
Сталь Назначение
35ГЛ Диски, звездочки, зубчатые венцы, шкивы, крестовины, траверсы, ступицы, вилки, зубчатые иолеса, валы, кулачковые муфты, крыш- ки подшипников, цапфы, ковши драглайнов, детали экскаваторов, щеки дробилок, бандажи бегунов и другие детали дробильно-раз- мольного оборудования
192
Стали для литых деталей
Продолжение табл. 353
Сталь Назначение
зогсл Рычаги, фланцы, сектора, венцы зубчатые, ролнкн-обойма, колеса ходовые н др.
40ХЛ Фасонные отливки, отливаемые методом точного литья, зубчатые колеса, бандажи, отливки небольших сечений н другие детали об- щего машиностроении, к которым предъявляются требования по- вышенной твердости
35 ХМЛ Ответственные нагруженные детали, работающие прн повышенных температурах (пластины пластинчатых питателей, крестовины, втулки, зубчатые колеса и др.)
35ХГСЛ Шестерим, подушки, рычаги, толкатели, оси, валы, муфты и дру- гие детали, подвергающиеся износу и ударным нагрузкам. Сталь потех нелогична для деталей сложной конфигурации, склонна к образованию трещин в новддке при отливке и термообработке, поэтому необходимо тщательно соблюдать установленный режим охлаждения в опоках, отрезать прибыли в горячем систоинпи нли на отожженных отливках 126]
08 ГД НФЛ 13НДФТЛ 12ДН1МФЛ Различные детали для судостроения. Сталь 08ГДНФЛ приме- няется для литых деталей, работающих при температуре до —60° С
354. Температура критических точек, °C
Критическая точка 35 ГЛ 40ХЛ 35ХГСЛ 35 ХМ Л 08ГДНФЛ
/1с, 730 743 765 757 680—700
Л с. 800 782 840 802 Ъ6О—885
Л г, — 693 693 550—620
А г. — 730 — 750 710—750
355. Ударная вязкость стали 35ХМЛ при отрицательных температурах [25 J
ан, Дж/см2, при температуре, °C
+ 20 0 —20 — 30 —40 —50
33 17 9 7 7 7
Конструкционные углеродистые и легированные стали
193
956. Химический состав, % (ГОСТ 977—75*)
7 Журавлев В. Н. и др.
Продолжение табл. 356
Сталь С Мп S1 Р S Ст N1 Си Другие элементы
не более
20ХГСНДМЛ 0,18—0,24 0,9— 1,3 0,9—i, 2 0,05 0, 045 0,6-0,9 1,1—i,5 0,4—0,5 0,1 — 0,15 Мо 0,03—0,07 Ti
08ГДНФЛ Не более 0,10 0,6—1,0 0,15-0,4 0,035 0,035 Не более 0,3 1,15-1,55 0,8—i, 2 0,06—0, i5 V
13ХНДФТЛ Не более 0,16 0,4-0,9 0,2—0,4 0,03 0,03 0,15—0,40 1,2—1,6 0,65—0,9 0, 06—0,12 V 0,04—0,1 Ti
12ДН2ФЛ 0,08-0,16 0,4—0,9 0.2—0,4 0,035 0,035 Не более 0,3 1,8—2,2 1,2—1,5 0, 08—0,15 V
12ДХН1МФЛ 0,10—0,18 0,3—0, ББ 0,03 0,03 1,2-1,7 1,4- 1,6 0,4—0,65 0,2—0,3 Мо 0, 08—0,15 V
23ХГС2МФЛ 0,18—0,24 0,5—0,8 1,8—2.0 0,025 0,025 0,6—0,9 — Не более 0,3 0,25 — 0,3 Мо 0,10—0, i5 V
26Х2Г2ФЛ 0,22—0,27 1,6-1,8 0,7-0,9 1,8-2,2 Не более 0,2 0,15—0,20 V
Примечание. В сталях 35ХМЛ, ЗОХНМЛ и 35НГМЛ молибден может быть заменен вольфрамом (в зависимости от наличия того пли иного элемента) из расчета: 1% Мо заменяется 3% W прн усл овии обеспечения всех требований настоящего стандарта. Такая замена может производиться без каких-либо дополнительных оформлений.
12ДХН1МФЛ • 23ХГС2МФЛ 25Х2Г2ФЛ ЗОХНМЛ 12ДН2ФЛ OJ CD сл сл © X X >4 1 ч 3 ь р с Ш Ы Ш »-"-©ЮЫМ ЛЭ © © ЛЭ М СО © сл © х д 2 h х д J3 х х g е* § g 5 § g х 1 * g * § g gь ш сл >4 Ь 20 Ф Л 30ХГСФЛ ДНсТэ.П 20ГЛ 35ГЛ ЗОГСЛ 9ЛГ1 Л.П 1 Сталь 1 357. Механические свойства после термообработки (ГОСТ 977 75*)
св о 1 СВ со © to оо 00 CD Э О 1 1 «-« to © >— о © © 870—880 900—920 860—870 910—920 оо со © сл о © 1 1 ео ёо -Ч © о © 00 to CD ЛЭ © © 1 t © © и- © О © co © © 1 » © © w © © © 1 2 S 3 © D 0 D C Л 3 CD CD CD -i © О 1 1 CO © © © © © g? 1 © co о » э в 3 3 © © о лэ © © 1 1 © © © © © © О CD В -i з © 1 D © M © © © » = 1 нормалнза- | цнн млн за- I znnizu 1 rt S я га •о и р
КЗ © о 1 U о о лэ э © 1 ю © л О 3 л *5 э © СП © © с т г © © с © сл о © © © 1 © © © о о 1 СП сл © © © S3 © © © © © © 530—560 520—630 а к а л к а и i 600—650 i Л о 3 5> 3 © w © -4 © о 1 1 © © © © © © © © О 1 © © © © О 1 © © © W 3 Ь § = 1 » ° и я
750 1100 1200 а. сл о © © о 550 350 "400 350 4 00 650 о т п у < 350 | 400 । 450 । 500 1 550 ! л. о Ы W св ш ю г © 10 © © СВ ее©©© о н i 2 Д 01 Q Н
л о е л © Э О з © ст> © © © © © СЛ © 700 600 500 450 500 800 с к 1 600 1 © е © © © © ©лэ о о о е я © «< © л © е я Q И
© © о лэ е *• © 10 о Л ЛЭ a. ЛЭ лэ © « ~-1 0. Ю СО 5S О
лэ © лэ © ЛЭ лэ лэ лэ сл © сл © ЛЭ СЛ ЛЭ © CD лЭ © © CD © M © лэ © ЛЭ W © © ЛЭ © лэ лэ © © •б-
о © О <з © © © Ы © О © e © © © © © © © О а *
• Стали -для. литых‘деталей Конструкционные .углеродистые и легированные стали
а
196
Стали для литых деталей
358. Технологические свойства [25 ]
Сталь * Обрабатываемость резанием Способы сварив
НВ я» Материал резца
35 ГЛ 1,1 0,9 202—207 0,75 0,55 Твердый сплав Быстрорежущая сталь РДС, АДС под газовой защитой
35ХМЛ 0.8 174 — 179 0.8 0,76 Твердый сплав Быстрорежущая сталь То же
40ХЛ 0,9 196—207 1,1 0,6 Твердый сплав Быстрорежущая сталь РДС, ЭШС
35ХГСЛ 08ГДНФЛ 0.7 - - - РДС
- -
Примечания: 1. Сталь 08ГДНФЛ сваривается без ограничений; после сварки требуется отпуск. Остальные стали ограниченно свариваемые; прн сварке требуется подогрев н последующая термообработка. 2. Сталь 40ХЛ склонна и отпускной хрупкости, остальные — не склонны. 3. Сталь 35ХМЛ флокеиочувствнтельна; стали 40ХЛ и 35ХГСЛ мало чув- ствительны; остальные — флокенонечувствительны. 4. Линейная усадка составляет 2,2—2,3%. Склонность к образованию усадочной раковины. •2 Показатель устойчивости к трещинообразованию.
3. ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ ЛИТЕЙНЫЕ СТАЛИ
СО СПЕЦИАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ
3.1. Стали коррозионно-стойкие
Отливки изготовляются нз сталей, указанных в табл. 360.
350. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение н основные свойства
20Х13Л Стали мартенситного класса Деталв, подвергающиеся ударным нагрузкам (турбинные лопатки, клапаны гидравлических прессов, арматура нре- кмнг-устаиовок, сегменты сопел и др.), а также действию сла- бых агрессивных сред (атмосферные осадки, влажный нар, водные растворы солей органических инслот прн 200 °C). Наи- высшая коррозионная стойкость достигается термообработкой и полированием
Высоколегированные стали со специальными свойствами
197
Продолжение табл. 359
Сталь Назначение к основные свойства
10Х14НДЛ Детали, работающие в мореной воде (гребные винты и др.)- Коррозионная стойкость в морской воде и в атмосферных ус- ловиях выше, чем у сталей 20Х13Л, 15Х13Л
09Х16Н4БЛ Детали повышенной прочности для авиационной, химиче- ской и других отраслей промышленности. Высокопрочная при нормальной температуре, устойчива против окисления в ат- мосферных условиях до 500 °C
09Х17НЗСЛ Детали повышенной прочности для авиационной, химической и Других отраслей промышленности, работающие в средах средней агрессивности (азотная н слабые органические ки- слоты, растворы солей органических и неорганических кислот). Высокая прочность и коррозионная стойкость сохраняются при 20 °C
Стал ь мартенонт но-ферритного класса
15Х13Л То же, что и для стали 20Х13Л
Стали аустеннто-мартенснтного класса
08Х14Н7МЛ Детали, работающие прн температуре от 20 °C до —196 °C
14Х18Н4Г4Л Рекомендуется для замены стали 10Х18Н9Л. Обладает боль- шей, чем сталь 07Х18Н9Л, склонностью к межкристаллитной - коррозии
Ста лн аустеннто-феррнтного класса
12Х25Н5ТМФЛ Арматура химической промышленности, детали авиационной и других отраслей промышленности, работающие под высоким давлением (до 30 МПа). Сталь коррозионно-стойкая, а также жаростойкая при температуре до 600 °C
16Х18Н12С4ТЮЛ Сварные нэделня, работающие в агрессивных средах, в част- ности, концентрированной азотной кислоте при 105 °C
198
Стали для литых деталей
560. Химический состав сталей, % (ГОСТ 2176 — 77)
Высоколегированные стали' со специальными свойствами
199
Для отливок основными нормируемыми показателями механических свойств
являются показатели, приведенные в табл. 342.
Технологические свойства стали 20Х13Л см. табл. 372.
361. Термообработка и механические свойства сталей (ГОСТ 2176—77)
Сталь От Ов ф. дн. Дж/см1 Режим термообработки (7. *О
МПа %.
не менее
20Х13Л 450 600 16 40 40 Отж, 950 4-3, 10Б0, м нли возд. 4- 750 возд.
10Х14НДЛ 15 60 3, 1100. возд. 4~ о. 6б0—670. возд.
09Х16Н4БЛ 800 9Б0 10 - 40 Н, 1050. возд. 4- О. 600—620, возд. 4- 3, 950—1050, м нли возд. 4~ О» 600—620. возд.
I 09Х17НЗСЛ 7Б0 1000 8 15 20 Отж. 660—670 + 3. 1040—1060. м + О. 300—350. возд.
1БХ13Л 400 5Б0 16 45 50 Отж, 950 + 3, 1050, м или возд. + О, 750, возд.
06X14 Н7М Л 700 1000 10 25 30 3, 1090—1110, возд. (нагрев в защитной сре- де) 4 обработка холо- дом —50—70 4- О, 250—350, возд.
14Х18Н4Г4Л 250 450 25 35 100 3, 1020—1070, в
12Х25НБТМФЛ 400 Б50 12 40 30 3, 1150, печь до 980 м
16X16Н12С4ТЮЛ 250 &00 15 30 28 3, 1150—1200. в
200
Стали для литых деталей
3.2. Стали коррозионно-стойкие и жаростойкие
Отливки изготовляются из сталей, указанных в табл. 363.
362. Назначение и общая характеристика
Сталь Температура, °C Назначение и основные свойства
эксплуа- тации жаростойко- сти
нс более
Стали мартенситного класса
20ХБМЛ 550 600 Арматура нефтеперерабатывающих ус- тановок, корпуса насосов и другие детали, работающие под давлением в горячих неф- тяных средах, содержащих сернистые соединения
20Х5ТЛ 425 450 То же
20Х8ВЛ 575 G00 Те же детали, работающие в условиях сильно, сернистых нефтяных сред под давлением
Сталь ферритного класса
15Х25ТЛ — 1100 Детали, не подвергающиеся действию по- стоянных и переменных нагрузок (аппа- ратура для дымящейся азотной или фосфорной кислот). Многие детали хими- ческого машиностроения, в том числе ра- ботающие в условиях контакта с моче- виной; печная арматура, плиты и др.
Сталь а у стс п и то-Феррит него класса
20Х20Ш4С2Л - 1000—1050 Печные конвейеры, ящики для цемента- ции н другие детали, работающие при высоких температурах в нагруженном состоянии
Стали аустенитного класса
07Х18Н9Л — 750 Арматура для химической промышлен- ности, коллекторы выхлопных систем, детали печной арматуры, плиты для тра- вильных корзин и др. Сталь обладает стойкостью против межкристаллитной коррозии
10Х18Н9Л 400 Те же детали. Обладает меньшей, чем сталь 07Х18Н9Т, стойкостью к межкри- сталлитной коррозии. Нестойкая в сер- нистых средах
20Х25Н19С2Л - 1100 Реторты для отжига, детали печей и ящи- ки для цементации
1ВХ25Н19СЛ Детали паровых в газовых турбин и ко- тельных установок, лопаток и венцов компрессоров и сопловых аппаратов тур- бин к другие детали, работающие при высоких температурах
Высоколегированные стали со специальными свойствами
201
202
Стали -^ля литых деталей
36Б. Механические свойства стали 26Х5МЛ при повышенной температуре [25]
Режим термообработки (Г, °C) Темпера- °т °в С
тура,°C МПа %
Отж, возд. 950, печь -J- 3, 920, м 4- Ов, 600, 20 400 565 501 721 600 10,4 6,6 34,9 31,8
500 366 475 10,7 44,8
600 158 297 20,0 75,5
360. Длительная прочность (МПа) н сопротивление ползучести (МПа) стали 26X5 МЛ [25]
Температура, ° 1000 ° ю ооо о1/10<ХЮ °1/100 000
500 183 130 130 85
550 93 64 57 37
600 49 34 29 18
При м с ч а к и е. Технологические свойства стали см. табл. 372.
3.3. Стали коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные
Отлнвкн изготовляются из сталей, указанных в табл. 368.
367. Назначение н общая характеристика
Сталь Темпера жаро- проч- ности тура, °C жаро- стой- кости Назначение и основные свойства
не более
Стали мартенситного класса
20Х12ВНМФЛ 659 650 Литые детали турбин (цилиндры, сопла, диафрагмы и арматура) с рабочей темпе- ратурой до 600 °C
40Х9С2Л 700 800 Детали, работающие длительное время под нагрузкой при температуре до 700 °C (клапаны моторов, колосники, крепеж- ные детали)
Рысокмегирован^^блсщали со специальными свойствами
203
Продолжение табл. 367
Сталь Температура, °C Назначение в основные свойства
жаро- проч- ности жаро- стой- кости
не более
Стали аустеинто-феррктного класса
35Х23Н7СЛ - 1000 Детали трубчатых печей нефтезаводов в другие детали, работающие прн темпе- ратуре до 1000 ₽С. Рекомендуется взамен стали 40Х24Н12СЛ
40X24 Н12СЛ - 1000 Детали, работающие при высокой темпе- ратуре н давлении (лопатки компресса- ров и сопловых аппаратов, печные кон- вейеры, шнеки, крепежные детали и др.). Сталь коррозионно-стойкая, жаростой- кая, до 1000 QC, жаропрочная
Стали аустенитного класса
12Х18Н9ТЛ 600 760 Арматура для химической промышлен- ности, коллекторы выхлопных систем, детали печкой арматуры, ящики и крыш- ки для цементации, плиты для пра- вильных коря я я и Другие, детали. Сталь коррозконно-стойкая, обладает высокой стойкостью против газовой и межкри- сталлитной коррозии
10Х18Н11БЛ 800 — Те же детали, а также детали газовых тур- бин н турбокомпрессоров, работающих прн малых нагрузках. Детали аппара- тов целлюлозной, азотной, пищевой н мыловаренной промышленности. Сталь нечувствительна к межкристаллитной коррозии, жаропрочная
12Х18Н12МЗТЛ — Детали, устойчивые при воздействии сер- нистой, кипящей, фосфорной, муравьи- ной, уксусной и других кислот, а также детали, длительное время работающие под нагрузкой при температуре до 800°. Не подвержена- межкристаллитной- кор- розии при температуре до 800 °C
Стаяв а у с г е и »т н-о-г о класс!
55Х18Г14С2ТЛ -= 950 Те же детали, которые изготовляют из стали 40X24 Н12СЛ. Сталь в среде серной кислоты нестойкая
204
Стали для литых деталей
Продолжение табл. 38?
Сталь Температура, °C Назначение и основные свойства
жаро- проч- ности жаро- стой- кости
не более
15Х23Н18Л 900 Детали установок для химической, неф- тяной н автомобильной промышленно- стей. газопроводы, камеры сгорания со- пловых аппаратов. Детали печной ар- матуры, не требующие высокой механи- ческой прочности (может применяться для нагревательных элементов сопротивле- ния). При температуре600—800 ’склонна к охрупчиванию из-за образования а-фа- зы. Жаропрочная
45Х17Г13НЗЮЛ 900 Детали отпускных, закалочных и цемен- тационных печей, подовые плиты, короба, тигли для соляных ванн. Рекомендуется как заменитель стали 40X24 Н12СЛ. Стойкая против коррозии в сернистых средах
15Х18Н22В6М2Л 20X21 Н46В8Л 800 1000 Детали авиационных двигателей (рабо- чие и сопловые лопаткн газовых турбин и др.)
35Х18Н24С2Л - 1100— 1200 Сильнолагруженные детали, работаю- щие при высоких температурах (печные конвейеры, шнеки, крепежные детали)
31Х19Н9МВБТЛ - Рабочие колеса турбины турбокомпрес- соров, турбинные и направляющие ло- патки, направляющие аппараты
12Х18Н12БЛ 650 Литые детали энергоустановок с дли- тельным сроком работы при 600—650 °C и ограниченным прк 700 ’С
10Х17Н10Г4МБЛ - Лятые детали энергоустановок, сегменты диафрагм газовых турбин типа ГТ-100
0ЭХ17Н34В5ТЗЮ2Л - 1000 Сол левые и рабочие лопатки газовых турбин, цельнолитые роторы н другие детали, работающие при температуре до 800 °C
Высоколегированные стали со специальными свойствами
205
206
Стам для литых деталей
369. Термообработка и механические свойства сталей (ГОСТ 2176—77)
Сталь °т °в Дж/см1 Режим термообработки ((, °C)
МПа %
не менее
20Х12ВНМФЛ 40Х9С2Л 35Х23Н7СЛ 40Х24Н12СЛ 600 ООО 15 30 30 Отж, 710—730, 10—15 ч, ох- лаждение с печью до 200. двойная Н: 1100 и 1050 ох- лаждение с v менее 300°/ч, об- дувка воздухом, О, 720 d= 10°. 10—15 ч, охлаждение с печью до 200. Мелкие отливки (тол- щина стенки менее 5 мм) могут подвергаться одной Н, 1080
Не нормируется Без термообработки
260 550 500 12 20 28 —
3, 1050, в, м или возд, Н, 1100—1150, возд.
12Х18Н9ТЛ 10Х18Н11БЛ 12Х18Н12МЗТЛ Б5Х18Г14С2ТЛ 15Х23Н18Л 45Х17ПЗНЗЮЛ 15Х18Н22В6М2Л 20Х21Н46В8Л 35Х18Н24С2Л 31Х19Н9МВБТЛ 12Х18Н12БЛ 10Х17Н10Г4МБЛ 08Х17Н34В5ТЗЮ2Л 200 450 25 32 35 30 30 18 8 25 18 25 3 60 3. 1050— 1100, в, м илн возд 4- 4- О, 880— 880
3, 1100—1150, в
220 300 200 300 350
650 550 6 25 10 6 6 20 12 13 15 3 15 100 103 30 30 20 40 Без термообработки 3, 1050—1100. в
500 Без термообработки С. 800, 12—16 ч, возд
450 560 С, 900. 5 ч, возд 3. 1150, в
700 3. 1150—1180, в 4-С, 700— 800
200 400 3. 1180, возд; двойное С; 800, 10 ч и 750, 16 ч Н, 1160—1180, 8 ч, возд. 4*0. 750, 16 ч, возд.
700 800 3, 1150, возд. 4- С. 750, 32 ч. возд. ।
370. Механические свойства сталей при повышенных температурах {25 1
Режим термообработке Темпера- от °в б8 °н.
Cl djlb тура, °C МПа % Дж/см1
12Х18Н9ТЛ Ауст, 1100, 4 ч, возд. 4- 20 240 510 24 30 80
4- стабилизация, 800, 102 ч, печь 400 600 200 190 360 .350 12 17 24 35 70
600 700 160 180 280 230 24 17 47 38 90
40Х24Н12СЛ 20 300 600 45 60
650 760 815 - 410 270 210 41 46 40 53 51 52 — ‘
31Х19Н9МВБТЛ 3, 1150—1180, в4-Ов. 700—300, возд. 20 500 600 650 350 260 240 180 700 550 500 390 25 20 17 22 30 26 23 27 ООО 1 1 IS оео
Высоколегированные стали со специальными свойствами
207_
371. Длительная прочность (МПа) и сопротивление ползучести (МПа) сталей [25 I
Сталь Темпера* тура. °C “1000 ° 10 000 °iooooo °1/10 000 ° 1/100 00»
12Х18Н9ТЛ 550 600 - 200 160 160 130 - 120
40Х24Н12СЛ 700 875 100 34 - - 66 22 -
31Х19Н9МВБТЛ 550 600 - 270 220 - 225 185
372. Технологические свойства [25J
Сталь ку. ₽ ^т. у Способы сварки
20Х13Л 12Х18Н9ТЛ 0,8 1.0 0,6 1.0 РДС, АДС под газовой защитой. Ограниченно свариваемая
20Х5МЛ 4 0Х9С2Л - - РДС. Ограниченно свариваемая То же. Трудносвариваемая
Примечания: 1. Для всех сталей при сварке требуется подогрев и последующая термообработка. 2. Для стали 20Х5МЛ коэффициент обрабатываемости = 0,45 при НВ 195—240 и работе быстрорежущей сталью. 3. Линейная усадка для стали 20Х13Л 2,2—2,3%; для стали 12Х18Н9ТЛ — 2.7—2.8%.
3.4, Стали кавитационные и износостойкие
Отливки изготовляются нз сталей, указанных в табл. 374.
373. Назначение в общая характеристика
Сталь Назначение н основные свойства
Сталь мартенситного класса
10Х12НДЛ Элементы сварных конструкций рабочих колес гидротурбин, детали гидротурбин (лопасти н др. детали), работающие -в усло- виях кавитационного разрушения. Коррозионно-стойкая и Эрозионно-стойкая в условиях проточной .воды. Сталь не склон- на к отпускной хрупкости, флокеночувствительна
208
Стали для литых деталей
Продолжение табл- 373
Сталь 1 азиачекне и основные свойства
Сталь аустеяито-феррнтвого класса
10Х18НЗГЗД2Л Литые лопатки и сварно-литые детали рабочей части гидротур- бин, работающих при напорах, не превышающих 80 л/ч в сече- ниях до 300 мм. Кавитационно-стойкая, имеет повышенную стойкость от песчаной эрозии по сравнению со сталью 10Х12НДЛ
С т а л [. аустенитного класса
120Г13Х2БЛ 110Г13Л Корпуса вихревых и шаровых мельниц, щеки дробнлок, трамвай- ные -и железнодорожные стрелки в крестовины, гусеничные тракв, звездочки, зубья ковшей экскаваторов. Сталь имеет высокое сопротивление износу прн одновременном воздействии высоких давлений или ударных нагрузок, высокую хладостой- кость
130Г14ХМФАЛ То же. Сохраняет высокую Ударную вязкость в упрочненном , состоянии (прн эксплуатации деталей)
374. Химический состав сталей, % (ГОСТ 2176—77)
Сталь С Si Мп Сг
10Х12НДЛ 10Х18НЗГЗД2Л 110Г13Л • 120Г13Х2БЛ 130Г14ХМФАЛ Не более 0,10 0,17—0,40 Не более 0.6 0,2—0,6 2,0—3,0 11,5—15 11.5—14,5 12.5—15 11,5—13 17—19 Не более 1,0 1,5—2,5 1,0—1.5
0.9—1,4 1,0—1,4 1.2—1,4 0,3—1,0 Не более 0,6
Сталь N1 Си S р Другие элементы
не более
10Х12НДЛ 10Х18НЗГЗД2Л 110Г13Л • 120Г13Х2БЛ 130П4ХМФАЛ • Отливк зданием углеро 1,0—1,5 3,0—3,5 0,8—1,1 1,8—2.2 0,025 0/03 0,025 0,03 0.12 0,10 0,07 с повы —
. Не более 1,0 нз стали 110T13J да, но не более 1, Не более 0,30 допускается нзге s%. 0,05 товлять 0,08—0,1 Nb 0,2—0,3 Мо, 0,08—0,12V 0,025—0.05N шейным содер-
Высоколегированные стали со специальными свойствами
209
375. Термообработка и механические свойства сталей (ГОСТ 2176—77)
Сталь °т Ф °и. Дж/см1 Режим термообработки {t, °C)
МПа %
не менее
10Х12НДЛ 450 650 14 30 30 Н, 940—960, возд. или 3, 950— 1050, охлаждение 30° С/ч 4- О, 650—680
10Х18НЗГЗД2Л 600 700 12 25 Н, 1070—1100, возд. 4-01, 800 4- ОН. 600
120Г13Х2БЛ 130Г14ХМФАЛ 480 450 760 900 20 50 30 40 180 260 3, 1050—1100, в 3, 1120—1150, в
Примечание. Механические свойства стали 110Г13Л устанавливают-
ся по соглашению изготовителя с потребителем; рекомендуемый режим термо-
обработки: 3, 1060—1100 °C, в
376. Технологические свойства [25]
Сталь D. Обрабатываемость резанием Способ сварки
НВ к. Матери- ал резца
10Х18НЗГЗД2Л 1,2 1,0 185 0,85 Твердый сплав РДС. Ограниченно свари- ваемая. Необходим подо- грев и последующая тер- мообработка
110Г13Л 1,7 0,4 22,9 0,25 Не применяется для сварных конструкций
Примечание. Линейная усадка обеих сталей 2,6—2.8%.
ГЛАВА IX
НИЗКОЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ
к ОСОБЕННОСТИ И ВЫБОР НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
Можно выделить четыре группы низколегированных сталей.
L Сталь сортовая (круглая, квадратная и полосовая) н фасонная
(ГОСТ 19281—73). 4
2. Сталь тол стол истова я, широкополосная универсальная и рулонная
(ГОСТ 19282—73). Обе группы сталей применяются в строительстве и машино-
строении для сварных металлических конструкций и используются в изделиях
в основном без дополнительной термообработки.
3. Сталь, свариваемая для судостроения (ГОСТ 552Г—76): толстолистовая,
тонколистовая, широкополосная (универсальная), полосовая и фасонная пред-
назнвчается для изготовления корпусов и других сварных конструкций кораблей
н судов.
4. Ст8ль стержневая арматурная периодического профиля, термически не
упрочненная, кроме класса А—V (ГОСТ 578!—75) и термически упрочненная
(ГОСТ 10884—71); последняя предназначается для армирования предварительно
напряженных железобетонных конструкций.
Низколегированные стали содержат до 0,2% углерода н до 2—3% иедефи-
цитных легирующих элементов. Экономически целесообразны и обладают сле-
дующими преимуществами: более высоким пределом текучести, что позволяет
снизить расход металла на; 15—40%; пониженной склонностью к механическому
старению; возможностью применения при отрицательных температурах;, после
закалки и отпуска характеризуются повышенной прочностью, вязкостью и мини-
мальной чувствительностью к нвдрезу; лучшей коррозийной стойкостью н из-
носостойкостью и, что особенно важно, хорошей свариваемостью и низким поро-
гом хладноломкости при достаточной ударной вязкости (——30 Дж/см2).
Во вновь проектируемых стальных строительных и машиностроительных
конструкциях целесообразно применять новые стали с карбонитрндным упрочне-
нием. Это подтверждается -экономическими расчетами применения упрочненного
толстолистового и фасонного проката в металлоконструкциях н мостах [601.
Например, при изготовлении пролетных строений мостов (длиной 55 м) из норма-
лизованной стали 15ХСНД вместо МН5С экономия металла составляла 21%,
а из стали с карбонитрндным упрочнением 12Г2СМФ, поставляемой после за-<
калки о отпуском, экономия металла составила 43,7%. Народнохозяйственный
эффект на 1 т проката указанных сталей соответственно составил- 61,6 н
194,8 р.
Для обеспечения надежной работы мостов в основных наиболее нагруженных
узлах целесообразно применять стали высокой прочности 16Г2АФ, 12Г2СМФ,
12ГН2МФАЮ, поставляемые после закалки с отпуском.
Существенное снижение массы металлоконструкций промышленных зданий,
резервуаров, кожухов доменных печей обеспечивает применение термоупрочиен-
ной стали 16Г2АФ. Например, при изготовлении металлоконструкций (колонны
корпусов промышленных зданий) из стали 09Г2С улучшенной вместо СтЗсп горя-
чекатаной экономия металла составляла 28,1%, а из стали 16Г2АФ улучшенной —
37,7%. Народнохозяйственный эффект иа 1 т прокате соответственно составил
74,6 и 114,4 р. Экономический эффект на I т применяемого проката из стали
09Г2С в резервуаре емкостью 50 000 м3 выразился в сумме 23,6 р, а н8 стали
16Г2АФ — 84,4 р.
Новые -стали с карбонитрндным упрочнением
'211
При изготовлении кожуха крупнейшей в мире доменной печи чзбьемом
5000 м3 народнохозяйственный эффект от применения термоупрочненной стали
16Г2АФ в расчете на Г-т стали составил 132,6 р. [60).
Выполненные и эксплуатируемые металлоконструкции вз сталей с карбо-
интридиым упрочнением подтверждают высокую их надежность и экономичность.
2. НОВЫЕ СТАЛИ С КАРБОНИТРНДНЫМ УПРОЧНЕНИЕМ
ДЛЯ МОСТОВ, МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ЦЕХОВ, КРАНОВ,
ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ И РЕЗЕРВУАРОВ НЕФТЕХРАНИЛИЩ —
14Г2АФ (Д), 15Г2СФ (Д), 16Г2АФ (Д), 18Г2АФ (Д) пс, 15Г2АФДпс,
12Г2СМФ, 12ГН2МФАЮ, 12ХГН2МФБАЮ
Карбонитридное упрочнение низколегированных сталей. Исследования пока-
зали [151, что главными причинами карбонитридного упрочнения „являются
собственно дисперсионное упрочнение; измельчение аустенитного н действитель-
ного верпа стали; образование совершенной субзеренной структуры.
Образование упрочняющих дисперсных карбоиитридных фаз в стали (диспер-
сионное твердение) возможно при легировании небольшими добавками ванадия
или ниобия в сочетании с повышенным содержанием азота (до 0;025%).
Собственно дисперсионное упрочнение происходит при диффузионном у—> а-
превращенни в горячекатаных илн нормализованных сталях в результате образо-
вания дисперсных карбоиитридных частиц. В термически улучшаемых сталях
дисперсные карбонитриды образуются при распаде мартенсита в процессе отпуска.
; Дисперсные карбонитриды,. равномерно выделяясь в теле зерна, тормозят
.движение дислокаций, вызываемое виешнепрвложенными нагрузками. Дислока-
ции, проходя между частицами карбонитридов, изгибаются., образуют петли
и накапливаются вокруг частиц, вследствие чего возрастает предел текучести
стали.
Доля собственно дисперсионного упрочнения в общем упрочнении составляет
около 15—25%.
Вторая причина упрочнения стали — это измельчение аустенитного - и дей-
ствительного зерна стали.
Эффективное измельчение зерна стали достигается выбором количества упроч-
няющей фазы-(содержания -легирующих-элементов, образующих ее) и определен-
ной температуры аустенизации, при которой в твердый раствор переходит доста-
точное для последующего дисперсионного упрочнения количество упрочняющей
фазы, а нерастворенным остается количество фазы, необходимое для создания
барьеров, тормозящих рост зерен. Оптимальным оказалось легирование двумя
карбидо- или нитридообразующими элементами с различной температурой пере-
хода фаз в-твердый раствор.. Например, для низкоуглеродистой стали 16Г2АФ,
содержащей азот, целесообразно дополнительное легирование алюминием
(—0,05%). Нитрид алюминия (AIN) растворяется в аустените при значительно
более высокой температуре, чем нитрид ванадия, и служит ингибитором роста
зерна; непосредственно он не участвует в дисперсионном упрочнении и лишь
косвенно влияет на упрочнение путем измельчения зерна.
В сталях с карбонитридами аустенитное зерно значительно мельче (№ 10—
12), чем в обычных низколегированных сталях (№ 6—8).
Доля упрочнения в результате измельчения зерна в общем упрочнении
составляет 30—40%, а низкая температура перехода стали из вязкого состояния
>в хрупкое целиком определяется мелкозернистостью. Максимальное значение
удврной вязкости при отрицательных температурах достигается в стали с 0,10—
0,15% V. Оптимальным является совместное легирование несколькими карбпдо-
н нитридообразующими элементами, например: 0,08%- V -Ь 0,03% Nb^ а*в сталях,
содержащих. азот, 0,10% V + 0,04% А1.
Созданная методика позволила разработать основные .марки стали с карбо-
•н41трндны.м-упрочнением.-тр£х_категорнй_цронностн: 14Г2АФ, 16Г2АФ и 18Г2АФ.
212
Низколегированные стали
Эти стали после нормализации имеют пределы текучести соответственно 400;
450; 500 МПа. Две марки стали, не легированные азотом и содержащие в качестве
упрочняющего элемента только ванадий (15ГФ и 15Г2СФ), имеют предел текучести
в горячекатаном состоянии соответственно ЗбО^и 400 МПа.
Дополнительное легирование стали никелем до 2% позволяет сохранить
высокие характеристики пластичности и вязкости.
Регулятором размера верна в термическихулучшенных сталях, так же как
в нормализованных и горячекатаных, является алюминий.
Разработаны термически улучшаемые высокопрочные стали 12Г2СМФ и
12ГН2МФАЮ с пределом текучести 600 МПа и сталь 12ХГН2МФБАЮ с от =
= 750 МПа.
Таким образом, на основе метода карбоиитридиого упрочнения впервые в оте-
чественной практике создана группа высокопрочных сталей для сварных кон-
струкций, которые можно применять в обычных климатических условиях и при
температуре ниже —40 °C (северное исполнение); при этом гарантируется ударная
вязкость прн —70 °C.
Применение новых сталей с карбонитридным упрочнением позволяет суще-
ственно повысить качество металлопродукции, снизить металлоемкость и стои-
мость конструкции, повысить их надежность и срок службы.
Стали повышенной и высокой прочности 14Г2АФ, 16Г2АФ, 12Г2СМФ,
12ГН2А^ФАЮ н другие успешно применяются для сварных конструкций ответ-
ственного назначения (табл. 377),
377. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение
14Г2АФ Металлоконструкции для промышленных зданий, подкрановые фермы для мостовых кранов грузоподъемностью 600 и 1200 т [51]
14Г2АФД Металлоконструкции мостов LcO]
16Г2АФ Металлоконструкции промышленных зданий с пролетом до 120 м, сварные фермы нз круглых труб, колонны большепролетных (54 м) сборочных цехов, кожух и основные металлоконструкции домен- ных печей объемом до 6000 м8, резервуары нефтехранилищ ем- костью до 50 000 м8 (вместо стали СтЗ), пояса трубчатых стропиль- ных ферм [22, 31 ]
18Г2АФпс Ответственные сварные конструкции в строительстве и в машино- строении. в частности для экскаваторов [58]
1БГ2АФДПС Ответственные сварные конструкции, в. том числе северного ис- полнения и в мостостроении [58]; может быть использована взамен стали 10ХСНД
12Г2.МФ Пролетные строения железнодорожных мостов (вместо стали М16С) [б ]. Поставляется по ТУ 14-1-1308—75
12ГН2МФАЮ Пролетные строения крупных автодорожных мостов, напорные трубопроводы ГЭС, рабочее оборудование карьерных в шагающих экскаваторов, платформы автомобилей большой грузоподъемности (до 120 т) [581. Поставляется по ТУ 14-1-1772—76
Новые стали с карбонитридным упрочнением
213
214
Низколегированные сталь
379. Механические свойства толстолистовой, широкополосной универсальной п рулонной
сталей (ГОСТ 19282—73 н ТУ 14-1404-13 — 75)
Сталь Толщина проката, мм °т о( Оц, Дж/см1, при температуре
МПа % — 40 "С — 70 °C
не менее
15Г2СФ 15Г2СФД 14Г2АФ •! 4Г2АФД 16Г2АФ ♦» 16Г2АФД 18Г2АФпс 13Г2АФДпс 5—У 10—32 4 5—50 4 5—50 4 5—32 560 400 18 и 30 40 40 40 -
550 20
30 30 30
< Ои 580 451) 420
'jOO 45 j 19
15Г2АФДпс 4 5—32 550 4ъ0 40 30
12Г2СМФ *« 12ГН2МФАЮ •* - 700—850 600—700 14 35 -
12ХГН2МФ15АЮ •« - 850—9з0 750—870 12 - 30
Примечание, Стал 15Г2СФ (Д) поставляется также в виде сорта
толщиной 4—20 мм со свойствами, аналогичными толстолистовой стали
(ГОСТ 19281—73).
•- Стали поставляют в нормализованном состоянии.
•а Поставляют после закалки и отпуска Свойства даны по [151.
Механические свойства. В зависимости от механических свойств листовая,
сортовая и фасонная стали поставляются 15 категорий. Нормируемой характе-
рце. 25. Температурная зависимость ударной вязкости попереч-
ных образцов типа I и IV из сталей с карбоиитридным упрочнением:
в — сталь 14Г2АФ; б — 16Г2АФ; кривая / — для исходного состо-
яния; нривая 2 — после механического старения. (Образцы по
ГОСТ 9454—78 с полукруглым (-о-) и острым (-•-) надрезом) L311
ристикой является ударная вязкость при температурах от —20 °C (5-я катего-
рия) до —70 °C и после механического старения (15-я категория).
Новые стали с карбоиитридным упрочнением
215
Стали 1—6-й категорий (ударная вязкость от —20° до —40 °C) и 10—12-й ка-
тегорий (ударная вязкость при —20° и —40 °C и после механического старения)
поставляются без термообработки. Стали 7—9-й категорий (ударная вязкость
от —50 °C до —70 °C) и 13—15-й категории (ударная вязкость от —50 °C до —70 °C
и после механического старения) поставляются в термически обработанном со-
стоянии.
Таблица механических свойств (табл. 379) подтверждает соответствие стали
14Г2АФ классу прочности С 55/40; стали 16Г2АФ — классу С 60/45, сталей
12Г2СМФ, 12Г2Н2МФАЮ — классу С 70/60 и стали 12ХГН2МФБАЮ — С 85/75
(сталь с ов= 850 МПа; от — 750 МПа).
Хладностойкость стали. Представленные на рис. 25, а и б температурные за-
висимости ударной вязкости сталей свидетельствуют о высокой их способности
выдерживать значительные пластические деформации при динамических воздей-
ствиях и различных температурах.
О хладностойкости сталей можно судить по величине порога хладноломкости
для различного типа образцов, полученных при серийных испытаниях последних
на ударный изгиб. Приведенные в табл. 380 критические температуры хрупкости
показывают высокую хладностойкость стали с карбоиитридным упрочнением.
Повышенной хладиостойкостью характеризуются относительно тонкие листы
из стали 14Г2АФ (от —90ч—100 °C). Исключительно высокая хладностойкость
свойственна высокопрочной стали 12ГН2МФАЮ в листах толщиной до 40 мм (от
—1004—110 °C).
880. Критические температуры хрупкости стали с карбоиитридным упрочнением [31]
Сталь Тип об- разца Порог хладно- ломкости *х, °C Сталь Тип об- разца Порог хладно- ломкости *х, °C
14Г2АФ 1 •» IV •» _90j—100 —304—40 12Г2СМФ 1 IV —704—100 —30
1СГ2АФ *х Уо для листов •а I и резом) по 1 IV юввый поре стали толп IV типы о ОСТ 9454- -90-J—100 — Ю4—30 г хладноломкости цшой 12—40 мм. бразцов иа удар в -78. 12ГН2МФАЮ при ударгой вя ый изгиб (с по 1 IV зкости не м пу круглым — 1004—ИО — 70 екее 30 Дж/см * и острым иад-
Дальнейшее повышение характеристик вязкости стали с нитридами ванадия
обеспечивается обработкой металла жидким синтетическим шлаком (СШ) или
электрошлаковым переплавом (ЭШП). Применением этих металлургических
процессов удается резко понизить содержание серы (до 0,003—0,005%), суще-
ственно повысить относительное сужение и в 2,5 раза повысить низкотемпера-
турную ударную вязкость стали 16Г2АФ, в особенности на поперечных образцах
(табл. 381).
981. Влияние специальных способов обработки стали 16Г2АФ иа ударную в зкость при
отрицательных температурах [31 ]
Способ обработки аы, Дж/см*. прн температуре, °C
—40 —60 — 80
СШ 162 145 140
ЭШП 287 — 183
216
Низколегирозанные стали
Термообработка. Стали 14Г2АФ и 16Г2АФ поставляют, как правило, в нор-
мализованном состоянии. Высокопрочные стали 12Г2СМФ н 12ГН2МФАЮ по-
ставляют после закалки с высоким отпуском.
Прн нормализации листы из сталей 14Г2ДФ и 16Г2ЛФ нагревают до 900—
960 С со скоростью 2 мнн/мм. Охлаждают иа спокойном воздухе или в струе
увлажненного воздуха под вентилятором в зависимости от содержания углерода
и легирующих элементов.
При термическом улучшении сталей 12Г2СМФ и 12ГН2МФАЮ листы зака-
ливают в заквлочных прессах. Температуру отпуска выбирают в зависимости от
химического состава стали в пределах 640—690 °C прн длительности нагрева
3—4 мин/мм.
Листы из стали 15Г2СФ(Д) могут также поставляться после закалки и отпуска.
Свариваемость. Низколегированная сталь с нитридами (карбонитридами)
ванадия хорошо сваривается. Этому способствует ограниченная склонность
к росту зерна в низкое содержание углерода н легирующих элементов. Все это
уменьшает закаливаемость в околошовной зоне и склонность к образованию
трещин в сварных соединениях.
Сварка стали типа 14—16Г2АФ возможна без ограничений прн условии мгно-
венной скорости охлаждения прн 600 °C в пределах 5—30сС/с. При сварке сталей
12Г2СМФ и 12ГН2МФАЮ скорость охлаждения 7—30°С/с. При уменьшении ско-
рости охлаждения наблюдается снижение ударной вязкости и повышение порога
хладноломкости в околошовной зоне. При таких режимах сварки твердость
околошовной аоны для стали 16Г2АФ не превышает HV 300. Минимальное зна-
чение ударной вязкости в околошовной воне при —40 н —60 °C составляет 50—
75 Дж/см5 (311.
Способы сварки: ручная, автоматическая и полуавтоматическая, п том числе
в атмосфере защитных газов. Ручнея сварка выполняется электродами АНП-2
(ТУ 14-4-468—73), которые отвечают требованиям ГОСТ 9467—75 по типу Э-70.
Электроды имеют фторнстокальциевое покрытие и изготовляются на опытном
заводе ИЭС им. Е. О. Патона. Коэффициент наплавки электродов не ме-
нее 9 г/А-ч.
Сварка высокопрочных сталей с низколегированными сталями повышенной
прочности 09Г2, 10Г2С1, ЮХСНД и другими, а также с низкоуглероднетой сталью
СтЗ выполняется электродами УОНИ-13/45.
Механизированная сварка в углекислом газе осуществляется проволоками
Св-10ХГ2СМА и Св-08ХН2Г2СМ1О (ГОСТ 2246—70*) или порошковой проволо-
кой ПП-АН54 (ВТУ ИЭС № 140—77) (27].
При механизированной сварке под флюсом применяется флюс AH-I7M
(ТУ 14-1-1436—75). Сварка высокопрочных сталей под флюсом АН-17М выпол-
няется проволокой Св-08ХН2ГМЮ (ГОСТ 2246—70*). Сварка высокопрочных
сталей с низколегированными сталями повышенной прочности, а также с низко*
углероднетыми типа СтЗ выполняется под флюсом АН-17М проволоками марок
Св-ЮГА, СВ-08ГС или Св-ЮГ2 (ГОСТ 2246-70*).
Автоматическая, полуавтоматическая и ручная сварка выполняется постоян-
ным током обратной полярности.
Наиболее перспективными по свариваемости и хладностойности являются
стали 15Г2АФДпс и 18Г2АФпс. Они хорошо свариваются без подогрева; в них
исключается возможность перехода усталостной трещины в хрупкую в условиях
низких температур.
Механическая обработка и обработка давлением. Высокий запас пластич-
ности стали с карбонитрндным упрочнением позволяет широко применять все виды
механической обработки, в том числе холодную обработку давлением: гибку,
вальцовку, штамповку, резку на гильотинных ножницах н др. Учитывая, что
с повышением прочности увеличивается чувствительность к концентрации напря-
жений, при изготовлении конструкций ив стали сов = 700 МПа н от — 600 МПа
(12Г2СМФ и 12ГН2МФАЮ) следует предъявлять более высокие требования к ка-
честву поверхности. ... _
Стали для судостроения
217
Коррозионная стойкость. Для повышения стойкости против атмосферной кор-
розии предусматривается возможность поставки многих сталей с добавкой 0,15—
0,30% Си (табл. 378). Эти стали в основном используются в мостостроении и
в других объектах, подвергающихся действию агрессивной среды.
Экономичность применения. При применении новых сталей экономия металла
составляет 14—30% в сравнении с его расходом иа конструкции из обычных
низколегированных сталей 10Г2С1 и 14Г2, а в сравнении с конструкциями из
углеродистой стали СтЗ экономия около 30—50% [31 ].
Особенно эффективны стали 14Г2АФ н 16Г2АФ, широко используемые в виде
электросварных (относительно тонкостенных) труб 0 152—420 мм для промыш-
ленных строительных сооружений н изделий машиностроения [31].
Виды поставляемого полуфабриката даны в конце гл. IX.
3. СТАЛИ ДЛЯ СУДОСТРОЕНИЯ, АППАРАТОВ ХИМИЧЕСКОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ, ВАГОНОСТРОЕНИЯ И МОСТОСТРОЕНИЯ —
09Г2, 10Г2С1Д, ЮХСНД, ЮХСНД, 09Г2С, 09Г2Д, 15ГФ (Д)
382. Назначение н общая характеристика
Сталь Назначение
09 Г2 09Г2С 10Г2С1Д ЮХСНД Свариваемые корпуса для судостроения (стали ЮХСНД, 09Г2 -). Спе- циальные фасонные профили судостроения (полособульбовая несиммет- ричная и симметричная и др.) — ГОСТ 5521—76. Для мостостроения (стали 10Г2С1Д, ЮХСНД) — ГОСТ 6713 — 75 *
09 Г2 Гнутые профили для железнодорожных платформ. Детали листовых сварных конструкций вагонов, аппаратов химического нефтяного маши- ностроения, работающих под давлением в при температуре до 450 °C. Специальные швеллеры для экскаваторов и рам тракторов (Т-4А)
09Г2С Фасонная сталь для сельскохозмашиностроения (корытные, тавровые и одножелобчатые профили). Аппараты к воздухосборники в химиче- ском и нефтяном машиностроении, работающие под давлением и прн температурах —70 4- 4-475 °C. Сталь не склонна к тепловой хрупкости в не разупрочвяется в резуль- тате длительного старения (табл. 389).
09Г2Д Металлические конструкции вагоностроения: балки двутавровые № 19, зетовые № 310, вагонные стойки, листовые сварные конструк- ции
ЮХСНД Сварные конструкции, аппараты и сосуды химической промышлен- ности. Сталь имеет повышенную устойчивость против коррозии
ЮХСНД Сварные строительные фермы, конструкции мостов к вагонов, шпунто- вые сван, рамы сельскохозяйственных машин, ограждающие конструк- ции зданий в сооружений, а также оси. тяги, болты и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной устойчивости против коррозии в атмосферных условиях прн одновременном воздействии истирания
15ГФ (Д) Листовые сварные конструкции вагоностроения
218
Низколегированные стали
3S3. Химический состав *, % (ГОСТ 19282—73)
Сталь С Si Мп Ni Си Другие элементы
09 Г2 (Д) 09Г2С 10Г2С1 (Д) 10ХСНД Не более 0,1! 0.17—0,37 0,5 —0.8 0.8 —1.1 1.4 —1,8 1.3—1,7 1.3 — 1,65 0.5—0.8 Не более 0.3 0.5 —0.8 0.15—0,30 Не более 0,3 0,15 — 0.3 0,4 —0.8 Не более 0,3 Сг 0,6—0.9 Сг Не более 0,3 Сг 0.05—0,12 V
15ХСНД 15ГФ(Д) • Нс бол 0,12—0,18 ее 0.35% F 0,4 —0.7 0.17—0.37 . 0.040% S 0.4—0,7 0,9—1,2 0,3—0,6 Не более 0,3 0,2—0.4 0.15—0,3
384. Механические свойства сталей после закалки с отпуском (ГОСТ 19282—73)
Толщина °в °т б. ан, Дж/см*, прн температуре
Сталь проката, мм МПа % -40 'С -70 °C
не менее
10Г2С1 (Д) 09Г2С (Д) 10—40 10—32 540 500 400 370 19 50
33—80 460 320 21 30
15Г2СФ (Д) 14Г2 10—32 600 540 450 400 17 18 40
Примечание. Отдельные стали могут поставляться после закалки
с отпуском-
385. Коррозионная стойкость стали 15ХСНД * 386. Коррозионная стойкость в морской воде [26 J сталей СтЗ и 16ХСНД в атмосферных условиях [26 J
Условия погру- жения Скорость коррозии, мм/год Потеря массы, г/м* ч Состояние об- разцов Потеря мас- сы. г/м*-ч
м 15ХСНД
Полное (Черное море) Переменное 0,0436— 0,0573 0,1314 — 0,1405 0,0396 — 0,0511 0,1170- ОД 250
Шлифованные Растянутые иа 7,5%: с окалиной шлифованные Отпущенные при 680° 67,4 43,7 64,4 76,0 34,1 33,7 28,0 33,0
• 0,14 — 0,18% С; 0,31—0.35% Си; 0,74 — 0,85% Сг; 0,32—0,42% NI.
Стали &лл-’судостровния
2J9
387. Механические-свойства .толстолистовой, широкополосной универсальной _н рулонной
сталей (ГОСТ 19282—73)
Сталь Толщина проката, мм °в От в. он- Дж/см2, при температуре
МПа % —40 °C | —70 °C
не менее
09 Г2 (Д) 4 5—9 10—32 450 310 21 35 30 -
09Г2С (Д) 4 5—9 10—80 81—160 500 350 21 40 35
460 440 290 270 35 30
10Г2С1 (Д) 4 5—9 10—60 61 — 100 500 380 350 330 300 21 40 30
460 440 30 25
1 охенд 4 5—9 10—40 540 540 520 400 19 — 35 30
50
15ХСНД 4 5—9 10—32 500 350 21 40 30 —
30
15 ГФ (Д) 4 5—9 10—32 520 520 480 380 21 40 30 -
340
Примечания: I. Для сталей С9Г2С (Д) в 10Г2С (Д) он при +20 *С
не меиее 80 Дж/см2.
2. Сортовая и фасонная сталь по ГОСТ 19281—73 поставляется тех же
марок с аналогичными механическими свойствами.
Стали 09Г2С и 16ГС до температуры 500° включительно не склонны к тепло-
вой хрупкости и не разуирочняются в результате длительного старения (табл. 389).
Е88. Механические свойства сталей в образцах при повышенных температурах [13]
Температура, испыта- ния, *С 09Г2С 16ГС
Ов от 6В •ч> °В °т б» ф
МПа % МПа %
20 470 300 31 83 450 290 29 56
300 430 220 24 56 440 210 22 55
476 380 180 34 67 340 170 27 €9
550 280 150 32 65 250 130 33 72
220
Низколегированные стали
389. Механические свойства сталей прн 20 °C по старения н после старения в течение
4000 ч прн 450 и 500 °C [13]
Температура старения. 09Г2С 16 ГС
°в °т б. ч> оВ °т бв м>
МПа % МПа %
Без старения 455 282 28,5 65 471 268 26,0 49,8
450 447 289 27,9 68.3 458 274 27,6 56,7
500 443 282 29,2 69,2 455 245 27,2 56.3
Ударная вязкость листовой универсальной и сортовой стали прн температуре
4-20 °C после механического старения должна быть не менее 30 Дж/см2
(ГОСТ 19282—73 и 19281—73).
Повысить механические свойства облегченных профилей проката нз углеро-
дистых и низколегированных сталей можно путем закалки в воде с прокатного
нагрева (табл. 390).
390. Механические свойства * стали 09Г2 после закалки в воде с прокатного нагрева
(800е С) 135]
Состояние металла °т °в %
МПа
Горячекатаный После термообработки 390 460—485 485 655 28 16,0—17,2
* Для образцов нз зетообразной балки К? 310.
Ударная вязкость стали 15ГФ после старения при отрицательных темпе-
ратурах резко уменьшается (табл. 39]).
891. Чувствительность стали 15ГФ
к старению [3 ]
392. Чувствительность стали 15ХСНД к
старению [26]
Состояние образца Оц. Дж/см*. при температуре. °C
— 20 -40 -80
не более
До старения После старения * • Режим ста| речных образцов нз 12 мм следующий: нация растяжеии 250° 1 ч. охлажден 66 I 51 I 38 30 1 17 | 12 зеиия для оле- листа толщиной 10%-ная дефор- 1, иагрев при яе иа воздухе.
Состояние образца
a»i. Дж/см1, при
толщине листа,
мы
10 12 20
До старения 99 95 66
После старения 66 80 46
• Для поперечных образцов.
Стали для крупных листовых конструкций
221
393. Технологические свойства [26; 32]
Сталь Температура ковки, °C Свариваемость
начала конца
09 Г2 1250 650 Без ограничений РДС, АДС под флюсом и га- зовой защитой, ЭШС
19Г2С 10Г2С1 10ХСНД 15ХСНД
1200
—
15 ГФ 1260 900 Свариваемость хорошая. По величине ударной вязкости при 4-20°С и —40 °C сварные швы не уступают основному металлу. Сварные соеди- нения имеют ов = 520 МПа
Примечание. Коррозионная стойкость повышена у сталей с содер-
жанием меди. Склонность н отпускной хрупкости и флокеиочувствительиость
отсутствует у всех сталей.
Виды поставляемою полуфабриката даны в конце главы.
4. СТАЛИ ДЛЯ КРУПНЫХ ЛИСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ,
КОРПУСОВ, СОСУДОВ, КОТЛОВ И ТРУБОПРОВОДОВ — 14Г2,
16ГС, 17ГС, 17Г1С, 14ХГС, 12ГС
394. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение
14 Г2 Крупные листовые сварные конструкции больших доменных печей, пыле- уловителей, воздухонагревателей. Сталь ие снижает пластические свойства до —70° С. Высокая ударная вязкость сохраняется до —40° С, а после ва- калки с отпуском до —70 °C
18 ГС 17ГС 17Г1С Корпуса паровых котлов, аппаратов, днища, фланцы н другие сварные дета- ли, работающие под давлением при температурах —40 -=- 4-475 °C
14ХГС Электросварные трубы магистральных газопроводов высокого давления до 0 1800 мм из листов шириной до 2,5 м и длиной до 12 м
12ГС Трубы паропроводные высокого давления. Детали сельхозмашин и автомо- билей, изготовляемые методом вытяжки, гибки, штамповки
222
Низколегированные аполи
395. Механические свойства толстолистовой, широкополосной универсальной и рулонной
стали (ГОСТ 19282 — 73)
Сталь Толщина проката, мм С’в °7 6Ь ан, Дж/см1, прн температуре
МПа % — 40 °C -70 °C
не менее
14Г2 16ГС 17ГС 17Г1С 14ХГС 12ГС 4 5—9 10—32 4 5—9 10—32 33—160 4 5—9 10—20 4 5—9 10—20 4 5—9 10 4 — 10 470 340 21 35 30 40 -
460 330
500
30
480 460 300 280 30 25
520 350 23 45 35 45 40 40 35 -
500 34 0
520 360
>50
500 22
470 320 26
Примечания: 1. Для листовой стали 16ГС вппри +20 °C нс менее
80 Дж/см1. , „
2. Сортовая и фасонная сталь поставляется только марки 14Г2 со свой-
ствами, аналогичными листовой стали.
3. Листовая сталь 14Г2 может поставляться после закалки с отпуском.
396. Химический состав*. % (ГОСТ 19282—73)
Сталь С Si Мп Сг, не более Си, не более
14Г2 16 ГС 0,12—0,18 0.12—0,18 п Ь. о о li j “ о о •° " со кэ |_ £ ЬЭ СЗ 0.3
17ГС 17Г1С 0.14 — 0,20 0.15—0,20 0.4—0,6 СЛ о £ £ с> 0,3
14ХГС 12ГС о о 8 = 1 1 р р ел св N СО О О 1 1 «Т 1Л о с? 0,9—1.3 0,8—1,2 0.5—0,8 0,3
• Не более 0.3% NI. 0.035% Р. 0.040% S. —
Стали длл-армирования i
223
397. Технологические свойства [32 ]
Сталь Температура ковки, ° С Свариваемость
начала конца
1СГС ♦ 14ХГС 1200 850 РДС без ограничений. АДС — под флю- сом и газовой защитой
Примечание. Коррозионная стойкость сталей-низкая. Флокеночувст-
вительиость отсутствует для всех сталей.
Кроме перечисленных способов сваривается ЭШС.
б. СТАЛИ ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ — 18Г2С, 10ГТ, 35ГС, 25Г2С, 80С, 20ХГ2Ц,
23Х2Г2Т
ГОСТ 5781—75 распространяется иа горячекатаную круглую сталь (глад-
кую и периодического профиля), предназначенную для армирования обычных
и предварительно-напряженных железобетонных конструкций.
В зависимости от механических свойств стержневая арматурная сталь де-
лится на пять классов: А-I, А-П, А-Ш, A-IV и A-V (табл. 399).
Арматура класса А-I иаготовляется гладкой; классов А-П, А-Ш, A-IV
и A-V — периодического профиля. Арматурная сталь .классов A-I, А-П». А-Ш,
A-IV изготовляется без термообработки; класса A-V — после низкотемператур-
ного отпуска (250 ± 50 °C).
Стержни классов А-I и А-П до 0 12 мм и класса А-Ш до 0 10 мм включи-
тельно изготовляются в мотках илн в прутках, а больших диаметров — в пруткзх.
Арматурная сталь классов A-1V и A-V изготовляется в прутках.
Концы стержней низколегированных арматурных сталей класса A-IV должны
быть окрашены красной краской,.класса.. А-V — красной я.зеленой. Арматурная
сталь периодического профаля представляет собой круглые стержни с двумя
продольными ребрами н поперечными выступами, идущими по трехзаходной вин-
товой линии.
398. Химический состав*, % (ГОСТ 5781—75)
Сталь С Мп S1 Сг Другие элементы
югт 18Г2С 35 ГС 25Г2С 20ХГ2Ц 8 ОС 23Х2Г2Т • Не 6oj Не более 0,13 0,14 — 0,23 0,30—0,37 0,20—0,29 0,19 — 0,28 0,74 — 0.82 0,19—0,26 ее 0,3% NU 0, S? Г*РГ* Г* Р“ Г” л“слел ю ЮМ о 2 1 1 ill 1 1 ’ Г*РГ* Г* Г* Г* Р Viceto с» м'я *• ° 0,45— 0,65. 0,80— 0,90 Не более 0,3 0,015—0,03 Т1
0,4 —0,7 0,6 —1,1 0,4—0,7 15% S, 0,04 0,9—1,2 Не более 0,3 1,35—1,70 % Р. 0,05—0,14 iZr 0.015—0,03 Т1 0,02—0,08 Т1
224
Низколегированные стали
395, Механм аеские свойства арматурной стали по классам (ГОСТ 5781—75)
Класс стали Стали i •*, мм °! Ов б» Угол загиба в холодном состоянии, град
МПа %
не менее
A-I СтЗкпЗ, СтЗпсЗ, СтЗспЗ, ВСтЗкп2, ВСтЗпсЗ, ВСтЗсп2 6—40 240 380 25 180 (с*« = 0,5d)
ВСтЗГпс2 6 — 18
А-П ВСт5сп2, ВСт5пс2 10—40 300 500 19 180 (С = 3d)
18Г2С 40—80
Ас-11 10ГТ 10—32 300 450 25 180 (с = Id)
A-III 35ГС, 25Г2С 6—40 400 еоо 14 90 (с = 3d)
А-IV 80С 10—18 С 00 900 6 45 (с «= 6d)
20ХГ2Ц.
A-V 23Х2Г2Т 10—22 800 1050 45 (с = 5d)
Примечание. Для класса Ас-И -при »—60° С вп — 50 Дж/см*.
•1 d — диаметр стержня.
•• с — толщина оправки
ГОСТ 10884—71 распространяется № стержневую термически упрочнен-
ную сталь периодического профиля, предназначенную для армирования пред-
варительно-напряженных железобетонных конструкций (табл. 400).
400. Механические свойства арматурных стержней в состояинн поставки и после
злектронагрева (ГОСТ 10884—71)
Класс стержней Температура электронагре- ва °C d •*, мм °в °т 6» Угол загиба с холодном со- стоянии, град
МПа %
не менее
Ат-IV 350 10—18 20—40 900 600 8 7 45 (с •’ — 5d)
At-V 400 10—14 16—40 1000 800 7 6 45
Ат-VI 450 10—14 18—32 1200 1000 6 5
Ат-VII 500 10~32 14 00 1200 5
** d — диаметр стержней. ** с —» толщина оправки. ♦а Время нагрева от 1 до 5 мин без выдержки.
Стали для армирования
225
Арматурные стержни должны изготавливаться из углеродистой н низколеги-
рованной стали. Марки стали устанавливаются предприятиями-изготовителями.
Стержни поставляют профилями классов А-П и A-III по ГОСТ 5781—75 с соот-
ветствующей цветовой маркировкой концов стержней: Ат-IV — белой, At-V —
синей, At-VI—желтой, At-VII — зеленой.
Виды поставляемого полуфабриката из низколегированных сталей:. I. Тол-
столнстовая сталь всех марок, указанных в табл. 378, 383, 396 (кроме сталей, по-
ставляемых по ТУ), толщиной 4—160 мм, ГОСТ 19282—73, сортамент по
ГОСТ 19903—74*, 8597—57**, 19904—74.
2. Широкополосная универсальная сталь тех же марок толщиной 6—60 мм,
сортамент по ГОСТ 82—70*.
3. Тонколистовая холоднокатаная и горячекатаная сталь ЮХСНД толщи-
ной 2—3,9 мм для судостроения, ГОСТ 5521—76.
4. Толстолистовые стали для судостроения 09Г2, ЮХСНД, ЮГ2С1Д толщи-
ной 4—30 мм и 09Г2С толщиной 32—60 мм, ГОСТ 5521—76, сортамент по
ГОСТ 19903—74*.
5. Стали 09Г2 (Д), 14Г2, 09Г2С (Д), ЮГ2С1 (Д), 15ГФ (Д), 15Г2СФ (Д),
Л0Г2Б (Д), ЮХСНД, ЮХСНД, 10ХНДП, ГОСТ 19281—73:
сортовая (круглая и квадратная) размером 5—250 мм, сортамент по
ГОСТ 2590—71*, 2591—71*, 1133—71;
полосовая толщиной 4—60 мм, сортамент по ГОСТ ЮЗ—76;
проволока горячекатаная 0 5—9 мм, сортамент по ГОСТ 2590—71*;
угловая равнополочная и иеравнополочная при ширине полки 20—250 мм,
сортамент по ГОСТ 8509—72* и 8510—72*;
балки двутавровые № 10—60, сортамент по ГОСТ 8239—72*;
швеллеры № 5—40, сортамент по ГОСТ 8240—72.
6. Сталь фасонная для вагоностроения, судостроения, сельскохозяйственного
машиностроения, тракторной промышленности; гнутые профили.
7. Сталь для армирования железобетонных конструкций (табл. 399, 400).
8. Электросварные трубы 0 165—420 мм из стали 14Г2АФ и 16Г2АФ [31 ].
401. Цены на стали [38 1
Сталь Оптовая цена (руб.) за 1 т
Лист толщиной, мм
2—3,9 4—30 32—60
ЮХСНД 145 140 130
09 Г2 135 130 120 ।
09Г2С 140 135 125 1
18Г2АФ 165 — - 1
8 Журавлев В. Н. и др.
ГЛАВАХ
СТАЛИ ДЛЯ РАЙОНОВ С ХОЛОДНЫМ КЛИМАТОМ
Стали, поставляемые в районы с холодным климатом, из которых изготов-
лены машины или сооружения, должны иметь низкий порог хладнолом-
кости. Чувствительность сталей к хрупкому разрушению должна быть мини-
мальной.
На Порог хладноломкости влияют химический состав, величина зерна, тер-
мообработка и микроструктура стали.
Такне элементы, как Ni н Сг, значительно понижают порог хладноломкости.
Например, сталь 18Х2Н4МА может применяться при —100°C, а стали 12ХН2
в 12ХНЗА при —80 °C. Марганец укрупняет размер наследственного зерна,
вследствие чего порог хладноломкости повышается. Например, стали 18ХГТ,
ЗОХГТ, 20ХГР имеют в своем составе 1,0% Мп, поэтому применяются при тем-
пературе не ниже 0°С. Однако многие марки с карбонитридным упрочнением
(14Г2АФ, 16Г2АФ, 18Г2АФ) имеют в составе около 1,5% Мп, несмотря иа это
для них гарантируется ударная вязкость 30 Дж/см2 (3 кгс-м/см2) при — 70 СС,
а для стали 18Г2АФ — 40 Дж/см8 при —40 °C. Эффективность карбоннтридного
упрочнения зависит от растворимости фаз в аустените, а . наилучшие ре-
зультаты могут быть получены в сталях, содержащих в качестве основного
легирующего элемента марганец, а в ряде случаев хром, т. е. элементы, способ-
ствующие переходу карбоннтрндов ванадия в аустенит и последующему их
выделению в дисперсной форме прн диффузионном у а-прсвращенпн илн прн
отпуске мартенсита [15]. Наоборот, вредные примеси (S, Р, О2, As) повышают
порог хладноломкости. Измельчение зерна позволяет увеличить ударную вяз-
кость прн отрицательных температурах, поэтому раскисление стали осуществляют
алюминием. Термообработка (закалка высокий отпуск) резко понижают по-
рог хладноломкости, поэтому необходимо проводить термообработку горяче-
катаного металла и зоны шва сварных соединений.
На машины, приборы н другие технические изделия, предназначенные
для эксплуатации в районах с холодным климатом, имеется специальный
ГОСТ 14892—69**. Изделия, изготовляемые н поставляемые по этому ГОСТу,
должны сохранять работоспособность в условиях низких температур (до —60 СС)
с учетом следующих климатических факторов: повышенная скорость ветра, снеж-
ная пыль, метель, заносы, яней, обледенение, вечная мерзлота, полярная
ночь.
Изделия, поставляемые в районы с холодным климатом, по условиям эксплуа-
тации подразделяют на категории: 1. Изделия, эксплуатируемые иа открытом
воздухе и в неотапливаемых помещениях; 2. Изделия, эксплуатируемые в отап-
ливаемых помещениях, но подвергающиеся воздействию инзких температур и
других климатических факторов во время транспортирования илн монтажа.
Для обеспечения надежности и работоспособности изделий в условиях
холодного климата прн их конструировании и изготовлении следует предусма-
тривать дополнительные мероприятия (специальные конструктивные решения,
применение морозостойких материалов, специальная технология термообработки,
сварки, защитных покрытий и др.).
Стали, применяемые в условиях холодного климата, должны сохранять
заданные свойства несмотря иа воздействие климатических условий. Рекомендуе-
мые стали приведены в табл. 402. Выбор конкретной марки для отдельных дета-
лей машин и конструкций осуществляется по совокупности различных требо-
ваний, обусловленных особенностями конструирования, технологии изготовле-
ния и эксплуатации. ।
Стали для районов с холодным климатом
227
Марки стали для сварных конструкций, предназначенные для эксплуатации
в районах с холодным климатом, приведены в табл. 403.
402. Стили для деталей машин, эксплуатируемых в районах с холодным климатом
(ГОСТ 14892—99**)
Сталь Температура от- пуска после за- калки. °C Е и о Температура эк- сплуатации (°C), не менее Толщина дета- ли (мм), не более
I8X2H4BA 18Х2Н4ВА 12ХНЗА I2XH2 12Х2Н4А I5XM 20ХМ 15Х 20Х 20ХГНР 20ХГР 18ХГТ ЗОХГТ ЗОХГТ ЗОХНЗА ЗОХМА 200 550— 600 1300 (000 1000 ООО 1200 900 1000 800 900 1300 1200 1500 — 100 — 120 200
1000 200 • — 80 —70 -60 — 50 —40 —20 0 40 31 100 20 15 10 15 7С 50 20 30
500— 550 ILCC 950 —30
550 —80 100 30
Примечания: 1. Толщина ст необходимостью получения сквозной пр rib сечению. 2. В таблице даны стали, которые м испытывающих при эксплуатации знач
Сталь Температура от- пуска после за- калки. °C Ё д о Температура эк- сплуатации (°C), не менее Толщина дета- ли (мм), не более
38Х2МЮА 600— 650 1000 60
40ХН 500 —80 50
40ХН2МА 580— 600 1100 70
38ХА 500 950 25
40ХФА 600— 650 1000 —60 30
40Х 500 25
35ХРА 550 950 —50 40
20Г 500 — 70 10
35 500 700 —80 15
45 900 — 50 20
40Г 1000 —40
30ХГСН2А 1100 —30 60
ЗОХГСА 40
35ХГСА 600 1200 — 20 50
45Г2 900 ?0
гали, указанная рокаливаеыости таблице, обусловлена однородности свойств
<огут быть применены для деталей машин, 1ит<льиые динамические нагрузки.
Поставляемый полуфабрикат. I. Стальной прокат, применяемый без допол-
нительной термообработки:
а) листовая, сортовая и фасонная углеродистая сталь марок, приведенных
в ГОСТ 380—71*;
б) листовая, сортовая и фасонная низколегированная сталь марок, приве-
денных в ГОСТ 19282—73 и 5520—79;
в) листы и ленты из углеродистой качественной стали марок, приведенных
в ГОСТ 1050—74** н 9045—70*.
Листы и ленты, указанные в пункте в), могут применяться для машин и
конструкций, работающих в северных условиях в том случае, если они изготов-
лены из спокойной стали или из стали, стабилизированной алюминием
марки 08Ю.
228
Стали для районов с холодным климатом
408. Стали для сварных конструкций, предназначенных для эксплуатация в районах с холодным климатом
Примечание. Сталь 69Г2 применяют толщиной до 20 мм, прокат пз стали ЮХСНД применяют толщиной выше 15 мм;
лист из стали ЮХСНД применяют толщиной до 32 мм.
Стали для районов с холодным климатом
229
Кипящие стали марок 08кп — 20кп по ГОСТ 1050—74** можно приментть,
если листы и лепты предназначены для изделии глубокой н весьма глубокой
вытяжки.
2. Стальной прокат, применяемый после термообработки:
а) сортовой прокат из углеродистой качественной стали марок, приведен-
ных в ГОСТ 1050—74*;
б) все виды проката иа легированной качественной стали марок по
ГОСТ 4543—71* и техническим условиям.
3. Трубы. Для сварных конструкций, работающих при ннаких температу-
рах, рекомендуется применять бесшовные трубы нз качественных сталей 10,
10Г2 н низколегированных сталей 09Г2С, ЮХСНД. Допускается также при-
менение стальных электросварных труб из сталей 08 н 10, а в отдельных слу-
чаях — нз стали ВСтЗсп5.
Для изготовления газонефтепроводов большого диаметра рекомендуется
применять электросварные трубы нз сталей 14ХГС, 09Г2С, 17ГС. Листы для труб
должны быть предварительно нормализованы.
4. Стальные отливки. Отливки целесообразно применять только после
термообработки (нормализация, аакалка -р отпуск). Из отлнвок, поставляемых
из углеродистой стали (ГОСТ 977—75*), рекомендуется применять преимуще-
ственно отлнвки III группы. Из отлнвок, поставляемых нз легированных сталей
(ГОСТ 977—75*), следует выбирать отлнвки с более ннзкнм содержанием угле-
рода.
ГЛАВА XI
СТАЛИ ДЛЯ ПОДШИПНИКОВ
1. СТАЛИ ШХ15, ШХ15СГ ДЛЯ ШАРИКО- И РОЛИКОПОДШИПНИКОВ
404. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение
ШХ15 Кольца шарике- и роликоподшипников со стенками толщиной до 15— 20 мм, иглы распылителей форсунок, валики топливных насосов, втулки плунжеров, плунжеры, клапаны и седла клапанов, ролики толкателей, кулачки, копиры, осн различных рычагов и другие детали, от которых требуются высокая твердость, хорошее сопротивление износу и контактная прочность
ШХ15СГ Крупногабаритные кольца шарике- н роликоподшипников с толщиной стенки более 20—30 мм, кольца роторов буровых машин, шарики диамет- ром более 50 мм, ролики диаметром более 35 мм. Обладает наибольшей прокалнваемостыо. поэтому применяется для изготовления массивных изделий, в том числе для подшипников железнодорожного подвижного состава
405. Химический состав •, % (ГОСТ 801 — 78)
Сталь С Мп Si Ст
ШХ15 ШХ15СГ 0,95 — 1,0- 0,20—0,40 0,90—1,20 0.17—0.37 0,40—0.85 1,30—1,85
• Не бол е 0,30% NI, 0,25% Си. 0,02% S. 0,027% Р, 0.5% (NI + Си).
406. Температура критических точек
Сталь Температура (°C) критических точек
Дс, Act
ШХ15 ШХ15СГ 724 750 900 010
Стали для шарика- и роликоподшипников
231
407. Механические свойства сталей [461
HRC ШХ15 ШХ15СГ
°п О-1 а а
МПа Дж/см1 ] МПа Дж/см1
58.5 — 59 3200—3300 840 35—40 3200—3300 850 40—45
60,5—81 2700—2800 — 25—40 2900—3000 670 30—35
82,5—83 2500—2600 880 20—25 2700—2800 710 25—30
Примечание. Ударная вязкость дана для образцов без надреза.
Механические свойства — после закалки и низкого отпуска.
* Образец 10X10 мм. расстояние между опорами 40 мм.
408. Типовые режимы отжига, нормализации и отпуска шарикоподшипниковых сталей [28]
Операция Температура нагрева, °C Выдержка Охлаждение НВ
Отжиг смягчающий 790—810 2—8 ч С печыо до 550° С. далее на воздухе 178—207
Нормализация: для подготовки к закал- ке для уничтожения карбид- ной сетки со оэ ю со о о 1 1 СО to СЛ о о о 10—25 мин 10—25 мин На воздухе 270—390 270—300
Высокий отпуск 650—700 1—2 ч 229—285
409. Типовые режимы закалки [16, 281
Сталь Размер • детали, мм Темпера- тура. °C Охлаждающая среда Выдерж- ка, мин Продол- житель- ность от- пуска при 150— 160 *С. ч 4RC после от- пуска
ШХ15 ШХ15СГ До 20 35—50 20—30 СВ 00 00 00 О Ф. ООО 111 св ex св св св ст ООО Масло 20—60 45—75 35—75 2 3—5 3-5 62—86 82—66 81—85
ШХ15 ШХ15СГ 23—50 Св. 50 845—850 880—880 3—5%-й раствор ИажСОа или 10%-й рас- твор NaCI 30—40 35—75 2-3 3-5 62—66 62—65
е 4 а н„и е- Нагрев можно осуществлять индукционным методом
при t = 900 -5- 920 °C, продолжительность 30 —120 с.
* Шарика, ролика или толщины стенки кольца.
’32
Стали для подшипников
Горячекатаная сталь в зависимости от условий заказа поставляется отож-
женной илн пеотожженной. Твердость горячекатаной и холоднотянутой стали
в отожженном состоянии (ГОСТ 801—78) следующая: ШХ15 — НВ 179—207;
ШХ15СГ — НВ 179—217.
Величина условного относительного износа (табл. 410) определена по фор-
муле:
где w — потери массы, мт; F — площадка контакта, мм2; s — пройденный путь, м.
Испытание проводилось при качсимп ролика по ролику без смазки с нагруз-
кой 981 Н.
Прокаливаемость стали ШХ15 и ШХ15СГ. Сталь должна иметь высокую
прокаливаемость для получения мартенсита н максимальной твердости подшип-
ников (рис. 2G). Применительно к подшипниковым сталям под критическим рас-
стоянием понимают не расстояние до пол у мартенситной зоны, а расстояние до
зоны, начиная с которой твердость становится ниже HRC 61 [16). Поэтому и
температура закалки, н время нагрева под закатку, и продолжительность от-
пуска должны быть в строго определенном интервате (табл, 409). Прн понпкеь
яых или повышенных температурах н времени выдержки прокаливаемость под-
шипниковой стали понижается. Исходная структура, полученная в результате
предварительной обработки (нормализации или высокого отпуска) (табл. 408),
также оказывает большое влияние на прокаливаемость. Причем нормализация
повышает прокаливаемость сталей 111X15 и ШХ15СГ более заметно, чем высо-
кий отпуск [16]
Рис. 2С. Прокали б асмость стр л в
ШХ15 (0,99— 1.<•.-.% С, 1.4—1,5%
Сг; 0,24—в.2С.% ММ 146]
410. Величина условного
относительного износа 14G ]
HRC Относительный износ сталей, мг/(ммг м)
ШХ15 ШХ15СГ
58—59 0,0267 0,0270
61—62 0,0240 0,0252
411. Твердость сталей ШХ15 и ШХ15СГ в зависимости
от температуры отпуска [46 J
Сталь Продил- житель- пость отпуска. HRC при температуре отпуска, °C
150 175 200 250
не более
ШХ15 2 63,0 62,0 60,2 58,0
4 62,5 61,0 59,1 57,0
6 62.2 60,8 59.0 56.8
ШХ15СГ 2 63.5 62,5 62,0 60,0
4 63,0 81,8 60,5 58,8
6 82,7 61,2 60,1 58,6
Стали 18ХГТ, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А. Эти стали применяются после цементации
для изготовления деталей подшипников, испытывающих в процессе работы высо-
кие динамические нагрузки: подшипников для железнодорожного транспорта,
Коррозионно-стойкая подшипниковая сталь
233
крупногабаритных подшипников для прокатных станов, крупных роликовых
подшипников (диаметр наружного кольца более 500 мм) и шаров для буровых
долот. Цементация производится на глубину до 3 мм в зависимости от размеров
колец и роликов. Режимы цементации и свойства цементованных сталей
см. с. 57.
412. Технологические свойства [26 ]
Сталь Температура ковки, °C Прокалн- ваемость в масле, диа- метр *, мм Обрабатываемость резанием
нача- ла конца НВ Материал резца
Ш X15 ШХ1БСГ 1150 1150 850 850 6—30 36—59 179—207 0,9 0,5 0.9 0,7 Твердый сплав Быстрорежущая сталь Твердый сплав Быстрорежущая сталь
Примечание. Стали флокеночувствительиы, имеют низкую корро-
зионную стойкость, склонны к отпускной хрупкости, свариваются КТС.
* Для структуры 90% мартенсита [18]
Виды поставляемого полуфабриката из сталей ШХ15, ШХ15СГ. 1. Горяче-
катаная круглая и квадратная сталь в виде прутков-штанг размером 5—250 мм
ГОСТ 801—78, сортамент по ГОСТ 1133—71, 2590—71*, 2591—71*.
2. Холоднотянутая круглая сталь в виде прутков-штанг 0 5,4—23,5 мм
н 8,4—28,5 мм (приложение к ГОСТ 801—78); основной сортамент во
ГОСТ 7417—57.
3. Холоднокатаный лист толщиной 1,1—3,0 мм иа стали ШХ1
ТУ 14-1-667—75.
4. Горячекатаный лист, толщиной 4—20 мм из стали 1ПХ15, ТУ 14-1-386—72.
5. Горячекатаная проволока иа стали UIXI5 0 5—9 мм, ТУ 14-1-232—72.
6. Трубная заготовка размером 52—280 мм нз стали ШХ15, ТУ 14-1-660—73.
7. Горячекатаные полосы, ГОСТ 801—78.
413. Цены из стали [37, 38]
Сталь Оптовая цена [руб.) за 1 т
сортовой стали размером, мм проволоки диамет- ром, мм лист толщиной, мм мм
5—250 5—9 1,1—3.0 4—20
III X15 201 — 149 189—162 184 — 180 151 — 150
ШХ1БСГ 220—168 —
2. КОРРОЗИОННО-СТОЙКАЯ ШАРИКОПОДШИПНИКОВАЯ
СТАЛЬ 95X18
Назначение. Шариковые н роликовые подшипники высокой твердости для
нефтяного оборудования; подшипники, работающие в воде и влажной атмосфере
(морской вода, растворы кислот, щелочей и др.), втулки, оси, стержни, ножи
высшего качества я другие детали, подвергающиеся сильному износу и работаю-
щие при температуре до 500 °C. Сталь мартенситного класса.
231
Стали для подшипников
414. Устойчивость стали 95X18
против коррозии в морской воде 128 I
продол- житель- ность испыта- ния, сут. Потеря массы. мг/см1. при погру- жении
неполно м полном
15 0.28
365 0.65 2.24
Испытанию подвергались
полированные образцы раз-
мером 12X12X40 мм, зака-
ленные с 1050 °C на воздухе
и отпущенные при 150 °C.
Коррозионная стойкость. Сталь 95X18 обладает хорошей коррозионной стой-
костью в морском воздухе и отличной стойкостью во влажном паре. В растворах
кислот (при 20 °C с концентрацией 5—15%) имеет следующую стойкость: хоро-
шую в азотной и уксусной; удовлетворитель-
ную — в ортофосфорной н плохую в соляной
и серной кислотах. Высокая стойкость в ще-
лочах (растворы с концентрацией I—20%),
в органических веществах (сырая нефть прн
20—200 °C).
Критические точки:
Ас3 = 865 °C; Act = 765 °C.
Режим термообработки. 1. Отжиг—мед-
ленный нагрев до 850—870 °C в течение при-
мерно 12 ч; выдержка при 870 °C в течение
2—5 с; охлаждение с печью до 500° 15 ч (ско-
рость 25—100 °С/ч). Механические свойства
стали после отжига: ов — 760 МПа; 6— 14%;
ф = 27,5%, НВ 230—240.
2. Закалка — подогрев до 800—850°,
затем нагрев до 1000—1050 °C (продолжи-
тельность 6—10 мни для деталей толщиной
3—8 мм соответственно); охлаждение в масле.
3. Отпуск — температура 140—150 °C, выдержка в течение 2—3 ч; твердость
не ниже HRC 56.
Предел выносливости = 980 МПа прн HRC 60 после закалки с 1050 °C
н отпуска при 100 °C.
Технологические характеристики. Обрабатываемость резанием: в отожженном
состоянии при НВ 212—217 н о0 = 710 МПа Ко — 0,86 (твердый сплав). Сталь
({игокенонечуэствнтельна; в интервале температур 120—400 °C не склонна к от-
пускной хрупкости. Тепловой режим ковкн: медленный нагрев до 600—700 °C,
выдержка 1,5—2 ч и нагрев до температуры ковкн (начала — 1050—1070 °C,
конца — 850—900 °C); охлаждение замедленное в золе или горячем песке.
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
СТАЛИ И СПЛАВЫ С ОСОБЫМИ СВОЙСТВАМИ
ГЛАВА I
КОРРОЗИОННО-СТОЙКИЕ СТАЛИ ДЛЯ ОБЩЕГО
И ХИМИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ
1. СТАЛИ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В СЛАБОАГРЕССИВНЫХ СРЕДАХ
1.1. Стали повышенной пластичности — 08X13, 12X13, 20X13,
25Х13Н2 (ЭИ474)
41S. Назначение и общая характеристика (ГОСТ 6632— 72 •)
Сталь Назначение
08X13 12X13 20X13 Для изготовления деталей с повышенной пластичностью, подвергаю- щихся ударным нагрузкам (клапаны гидравлических прессов, пред- меты домашнего обихода), а также изделий, работающих в обычных атмосферных условиях, речной и водопроводной воде, влажном паре и водных растворах солей органических кислот при 20 °C. Наиболь- шая коррозионная стойкость достигается после термообработки (закал- ки с отпуском) и полирования. Сталь 08X13 может применяться также после отжига. Стали не только коррозноино-стойине, но и жаропрочные, применяю- щиеся при температуре до 500 °C.
25Х13Н2 (ЭИ474) Для тех же целей, что и стали 08X13, 12X13, 20X13. Обладает лучшей обрабатываемостью на станках. Сталь коррозионно-стойкая.
Примечание. Структурные классы сталей: 03X13 — Ферритный; 12X13
и 25XI3H2 — мартенсито-ферритиый; 20X13 — мартенситный.
416. Химический состав, % (ГОСТ 6632—72 *)
Сталь С Сг Мп SI S Р
не более
08X13 12X13 20X13 25XI3H2 Не более 0,08 0.09—0,15 0,16—0.25 0,2—0.3 12—14 0,8 0.8 0.02Б 0.03
0,8—1.2 0.5 0,15—0,25 0,08—0.15
236
Коррозионно-стойкие стали
417. Механические свойства * сорговой стал» после термообработки (ГОСТ 5949—>75)
Сталь Режим термообработки (Г в °C) ". От 6 * ан’ Дж/смг НВ после отжига
МПа %
не менее
08X13 12X13 20X13 3. 1000—1050, м+Ов, 700—800, М 3, 1000—1050, м+Ов, /00—800, возд. 3, 1000—1050, возд. нли ы-ЬОв, 660—770 возд. м или в 3, 1000—1050. возд. или м-[-Ов, 600—700 возд. или м 600 421) 20 со 100 90 60 80 116—179 121 — 187 126—197
60 0 850 450 650 16 10 55 50
Примечание. 1 кге-м/см1 => 10 Дж/см1; 1 кгс/мм31 ss 10 МПа.
“ Дли образцов нз стали размером до 80 мм.
Физические свойства. Коррозионная стойкость стали [20X13 хорошая во
влажном воздухе, речной и водопроводной воде, паре, некоторых органических
кислотах, растворах многих солей н щелочей, азотной кислоте и хлористом
натре при 20 °C; удовлетворительная в морской воде; неудовлетворительная
в соляной, серной, плааиковой кислотах и почти во всех их солях.
418. Концентрация среды и температура, при которых наблюдается хорошая коррозионная
стойкость сталей 08X13, 12X13 [471
Стали Среда Температура среды, °C Концентрация среды, %
08X13 12X13 Кислоты: азотная Не более 25 Различная
08X13 12X13 хромовая То же
Менее 5
08X13 12X13 уксусная
08X13 12X13 Щелочи (аммиак, едкий натр, ед- кое кали) Не более 50 Менее 50
08X13 Соли органические и неорганические -
Примечание. Для повышения коррозионной стойкости рекомендуется подвергать стали закалке с 950—1000 “С в масле или иа воздухе и отпуску при 580—720 °C для стали 00X13 в 050—700 °C для стали 12X13.
Стали для применения в слабоагрессивных средах
237
<19. Механические свойства лпстсвой стали (ГОСТ 7350—77 и 5582—75*)
Сталь Режим термообработки (t, и °C) Лист толщиной 4—50 мм Лист • тол- щиной 0,7— 3,9 мм
°в от 6. °в ft.
МПа % МПа %
не менее не fence
08X13 12X13 3. 1000—1050. еозд.+ -f-Ов, 680—780. возд. или 430 500 300 350 23 21 400 21
20X13 печь 520 380 20 500 20
* Механические свойства после отжига нли отпуска пр 740—800 °C.
42U. Технологические свойства [2С. 1
Сталь Температура ковки *8, С Act Ас. Обрабатываемость резанием ♦’
начала конца НВ Kv Материал резца
08X13 1200 850 - - 149—159 1.4 0.7 Твердый сплав Быстрорежущая сталь
12X13 1230 850 730 850 235 0.5 0.8 Го же Твердый сплав
20X13 1250 850 820 950 241 0.7 0,45 То же Б ы строрежу щи я сталь
41 В закаленном и отпущенном состоянии. 42 Охлаждение на воздухе нли низкотемпературный отжиг, в зависимости от диаметра заготовки.
Свариваемость. Для всех сталей РДС, АрДС, КТС с подогревом (200—
300 СС) и последующей термообработкой: Н, 950—1000 °C-f- Ов, 650—Й0 °C.
Виды поставляемого полуфабриката см. с. 241.
1.2. Стали 30X13 и 40X13 повышенной твердости и стали 14Х17Н2 (ЭИ268)
и 20Х17Н2 для тяжелонагружекных детален
«!. Назначение и общая характеристика (ГОСТ 5832—72 *)
Сталь Назначение
30X13 40X13 Режущий, мерительный и хирургический инструменты, пружины, кар- бюраторные кглы, предметы домашнего обихода, клапанные пластины компрессоров. Применяются после закалкн и низкого отпуска со шли- фованной и полированной поверхностью, обладают повышенной твер- достью. Стали мартенситного класса.
238
Коррозионно-стойкие стали
Продолжение табл. 421
Сталь Назначение
14 XI7112 (Э11268) Рабочие лопатки, диски, валы, втулки, моторные детали, пресс-формы для литья алюминиевых сплавов. Применяется в химической, авиацион- ной н других отраслях промышленности. Наибольшей коррозионной стойкостью обладает после закалки с высоким отпуском. Сталь но только коррозионно-стойкая, но жаропрочная, мартеиситно-феррнт- ного класса и применяется при температуре до 400 °C
20Х17Н2 Высокопрочная сталь для тяжелона груженных деталей, работающих на истирание н удар. Обладает высокой твердостью (свыше HRC 45). Сталь мартенситного класса.
422. Химический состав. % (ГОСТ 5632—72 *)
Сталь С Сг Ni S1 Мп s
не более
30X13 40X13 I4XI7H2 20XI7H2 0,26—0,35 0,36—0,45 0,11—0,17 0,17—0,25 12—14 - 0.8 0.8 0,025 0.03
16 — 18 1,5—2,5 0.035
•523. Коррозионная стойкость [52 ]
Сталь Коррозионная стойкость
30X13 40X13 Хорошая во влажном воздухе, водопроводной н речной воде, паре, и некоторых органических кислотах, растворах многих солей и щело- чей, азотной кислоте н хлористом натре при 20 °C; удовлетворительная в морской воде; неудовлетворительная в соляной, серной, плавиковой кислотах и почти во всех их солях
I4XI7H2 Сталь устойчива по отношению к азотной кислоте, органическим ки- слотам, за исключением муравьиной, молочной, щавелевой (табл. 428)
424. Рекомендуемый режим термообработки * (ГОСТ 5949—75)
Стали Закалка Отпуск HR С, не менее НВ после отжига
Темпера- тура, °C Охлаж- дающая среда Темпера- тура. “С Охлаж- дающая среда
30X13 40X13 950—1020 1000— 1050 Масло По согда еченнем до 200—300 Воздух нли масло 48 50 131 — 207 143—229
14Х47Н2 20XI7H2 975—1040 из стали 275—350 сованию с 60 мм Воздух изготовителем — Не более 285
Стали для применения в слабоагрессивных средах
239
425. Механические свойства сортовых сталей 30X13, 40X13 и листовой стали 14Х17Н2
(ГОСТ Б 94 9—75)
Сталь Режим термообработки (Л °C) °в от 6. * ан’ Дж/см’ НВ
МПа %
30X13 Отж, 860 550 500 20 60 70 207
3, 1050, возд. Ов, 600 950 800 9 45 50 241 — 302
40X13 Отж. 860 480— 560 - 20—25 - — -
3, 1050, возд. 4- Ов, 600 95- 750 9 40—45 3. 46 — 550
I4XI7H2 3, 975—1040, м 4- Ос, 275—350, возд. 1’ 00 850 10 30 5 -
426. Механические свойства тонколистовой стали (0,8—4 мм) для поперечных образцов
(ГОСТ 5t82-4 75*)
Сталь Рекомендуемый режим термообра- ботки (/, °C) ов, МПа 6В. %
не менее
30X13 40X13 Стэк. или О, 740—800 500 560 15
14X17112 3 , 950—975, 4- О, 275—350 1100 10
4 7. Механические свайства при повышенных температурах [25]
Режим термообработки Тем- пера- °В °т 6. ’1 °Н’
(G °C) тура, еС МПа /о Дж/см1
30X1- 3, 1000, воэд. 4- Ов, 20 960 715 16 52 55
650, 2—3 ч 2Q0 400 835 720 670 585 14 12,5 57,5 52,5 130 160
40X13 Н, 1050—1100 4- Ов, 600—650 20 200 400 950— 1100 960 795 720— 910 830 685 12—14 (1 11,5 32—41 40 45 120— 250 50 75
14Х17Н2 3, 1030, М4-Ов, 580 20 300 '450' 1200 1120 920 900 840 733 8 8 6,5 62 52 53 120
240
Коррозионно-стойкие стали
Стали 30Х13н'40Х13 сохраняют высокие прочностные н упругие свойства прн
повышенных температурах. При температуре испытания 400 °C сталь 30X13
имеет ов = 720 МПа, от = 585 (МПа), поэтому эти стали применяются для пру*
жин, работающих при повышенных температурах (до 400 °C) и в условиях кот*
розни-
428. Температура п концентрация 429. Коэффициент линейного расширения [26] различных сред, при которых
сохраняется хорошая коррозионная стен кость стали 14X17112 [47 1 Сталь а-10®, мм/(мм-сС), при температуре, °C
Среда Темпера- тура среды, °C Концен- трация среды, %
20—300 20—400 20—500
30X13 40X13 11,13 И.5 11,83 11,80
Кислоты: азотная фосфор- ная винная лимонная корболо- вая уксусная & 0—60 50 Различ- ная 10
430. Модуль нормальной упругости i теплопроводность сталей [20]
40 5
Тем- пера- тура, °C 30X13 40X13 30X13 40X13
100 Не более 40—50 Различ- ная Не более 50
£. МПа X, Вт.’(м • “О
20 300 400 223 000 206 000 197 000 218 000 198 000 188 000 25,5 29,0 28,8
Щелочи Нс более 50 Различ- ная
431. Технологические свойства [25 1
Сталь Температура ковки •*, ЙС Act Ас, Обрабатываемость резанием **
нача- ла конца НВ «в Материал резца
30X13 1250 850 810 - 241 0,7 0.45 Твердый сплав Быстрорежущая сталь
40X13 1200 820 - 340 0.6 0,4 Твердый сплав Быстрорежущая сталь
I4X17H2 1230 900 735 845 430 0.2 0,15 Твердый сплав Быстрорежущая сталь
•* В закаленном и отпущенном состоянии. ♦* Охлаждение — низкотемпературный отжиг; для стали 14XI7H2 — на воздухе.
Свариваемость и другие свойства. Стали 30X13 и 40X13 для сварных кон-
струкций не принимаются. Подвержены отпускной хрупкости. Пластичность прн
холодной деформации пониженная. Зака..иваются иа воздухе. Возможно азоти-
рование ни глубину не более 0,2 мм с твердостью слоя не меиее HRC 56, Сталь
14Х17Н2 ограниченно сваривается. Способ сварки — РДС. Сварные соединения
Стали для применения в слабоагрессивных, средах
241
в зоне термического влияния обладают пониженной стойкостью к межкристал-
литной н общей коррозии. Для повышения коррозионной стойкости сварного
соединения необходим подогрев до 680—820 °C с охлаждением иа воздухе. Элек-
троды для сварки из стали 08Х13Н12Б с покрытием ЦЛ-П.
Виды поставляемого полуфабриката из сталей 08X13, 12X13, 20X13,
25Х13Н2, 30X13, 40X13, 14Х17Н2, 20XI7H2. 1. Сортовая горячекатаная сталь
(кроме 25Х13Н2) размером 5—200 мм, ГОСТ 5949—75 и ЧМТУ 1—90]—70
(сталь 20Х17Н2).
2. Сортовые стали 12X13—Ш и 20X13—Ш размером 5—200 мм,
ТУ 14-1-95—71.
3. Калиброванная круглая, квадратная, шестигранная сталь размером до
70 мм, ГОСТ 5949—75.
4. Тонколистовые стали 08X13, 12X13, 20X13, 30X13, 40X13, 14Х17Н2
толщиной 0,5—3,9 мм ГОСТ 5582—75*.
5. Тол стол истовые стали 08X13, 12X13, 20X13, 14XI7H2, -горячекатаная
толщиной 4—50 мм н холоднокатаная толщиной 4—5 мм, ГОСТ 7350—77.
6. Проволока нз сталей 30X13 и 40X13 размером 8—9 мм, ЧМТУ 1-991—70.
7. Трубы бесшовные горячедеформированные из стали 08X13, 12X13, 0 76 —
194 (273) мм и толщиной стенки 5—20 (26) мм-
8. Трубы бесшовные холодно- н теплодеформированные из стали 08X13
и 12X13 0 5—250 мм и толщиной стенки 0,2—10 (20) мм-
Сортамент на сортовую н листовую сталь см. с. 262.
432. Цена на стали *’ [37 ]
Сталь Цепа Сталь Цена
12X13 509—280 20X13 505—276
12X13 —П1 •’ 900—587 20X13—Ш •« 895—581
30X13 480—255 I4X17H2 650—392
•’ В рублях за 1 т сортовой стали размером 5—200 мм. *г Электрошлакового переплава.
1.3. Стали 12X17, 15Х17АГ14 (ЭП213), 10Х14АГ15 (ДИ-13),
10Х14Г14НЗ (ДИ-6), 10Х14Г14Н4Т (ЭИ711), 12Х17Г9АН4 (ЭИ878),
20Х13Н4Г9 (ЭИ 100), применяющиеся как заменители высокоиикелевых
сталей типа Х18Н9
433. Назначение и общая характеристика (ГОСТ 5832—72 *)
Сталь ** Назначение
12X17 Сталь феррит н о го класса Оборудование заводов пищевой и легкой промышленности, консерв- ных заводов, спярто-водочного н дрожжевого производств. Пред- меты домашнего обихода и кухонной утварп. Применяется в отож- женном состоянии. Для сварных конструкций не рекомендуется. Применяется так же, как окалиностойкая, до 850 °C
15Х17АГ14 (ЭП213) Стали аустенитного класса Заменитель стали 12Х18Н9 для изделий, работающих в средах сла- бой агрессивности. Может применяться для изготовления торго- вого оборудования мясо-молочной н пищевой промышленности. Рекомендуется также в качестве немагнитного материала [47]
242
Коррозионно-стойкие стали
Продолжение табл. 433
Сталь •* Назначение
10Х14АГ15 (ДИ-13) 10Х14Г14НЗ (ДИ-6) Для предметов домашнего обихода и стиральных машин. Замени- тель холоднокатаных сталей 12XI8H9 и 17Х(8Н9 для легких кон- струкций, соединяемых точечной электросваркой
1ОХ14П4Н4Т (ЭИ711) Заменитель стали I2XI8H10T для оборудования, работающего в средах слабой агрессивности (для изделий и оборудования мясо- молочной промышленности, торговли, спирто-водочных заводов) [47). Применяется также для изделий, работающих при темпера- туре до —[96 °C
12Х17Г9АН4 (ЭН878) Заменитель сталей [2Х18Н9 и I2X18HI0T. Для изделий, работаю- щих в атмосферных условиях при температуре до 350 ®С н до 60 > °C (п услоииях кратковременного действия температуры)
Сталь аустс в ито-мартснс нт н ого класса 20Х13Н4Г9 I Заменитель холоднокатаных сталей I2X18H9 и I7XI8H9 для лроч- (ЭИ100) I пых и легких конструкций, соединяемых точечной электросваркой •» В скобках даны старые «-бозначеппя марок сталей.
434. Химический состаи *’, % (ГОСТ 5632— 72 *)
Сталь С, не более Мп Сг Ni Другие элементы
12X17 15Х17АГ14 0.12 0,15 Не более 0.8 13,5— [6—18 Не более 0,25—0,37 N
10Х14АГ15 0,10 15,5 [4.5— [3—15 0,6 0,15—0,25 N
10Х14Г[4НЗ 0,09— [6,5 12,5—14 2,8—3,5 —
10Х14Г14Н4Т 0,14 0,1 13—)5 [3-15 2,8—4,5 0,4—0,6 Т|
12Х17Г9АН4 0.12 8—10,5 16—[8 3,5—4,5 0,15—0,25 N
20Х13Н4Г9 0,15—0,3 8— 10,0 12—14 3,7 —4,7 —
•’ Менее 0,03% S 0.05% Р, 0,8% Si.
435. Механические свойства * стали 10Х14Г14Н4Т яри отрицательных температурах [47]
Температу- ра, °C Ов 1 в. | ч оп, Дж/см1
МПа %
о <0 --И 1 1 1 900 960 1240 320 ззо 4’° 56 46 50 74 70 65 350 320 [90
• После закалкн с 1050’’С в воде
Стали для применения в слабоагрессивных средах
243
436. Механические свойства сталей
Сталь Сортовая (ГОСТ 5949—75) Тонколистовая (ГОСТ5582—75*)
Реко мендуемы й режим термооб- работки (f, °C) Ов °т б8. % Рекомендуемый режим термооб- работки ((, °C) °в- МПа 65. %
МПа
не менее не менее
12X17 20Х13Н4Г9 (0Х14Г14Н4Т 12Х17Г9АН4 10Х14Г14НЗ 10Х14АП5 Отж, 760—780, ВОЗД. нли в 3, 1070—1130, возд. 3. 1000—1080, возд, ы нли в 3. 1050—1(00. ВОЗД, м или в 400 650 650 70L 250 20 Отж, 740— 780 3. (050—1080, в или возд. 3, 1050—1080, в 3, 1050—1080, в нли возд. 3, 950—1000, в 3. 950—1(00, в 500 650 20 40 35
35
700
350 45 40
600 750
45
437. Коррозионная стойкость сталей [47. 52]
Среда •» Сталь 12X17 Сталь (0Х14П4Н4Т **
Темпера- тура, °C не более Концентрация среды. % Среда и ее концентрация Темпера- тура. °C
Кислоты: Кислоты:
азотная 60—50 Различная азотная концентри- 20
фосфорная 50 Не более (0 рованная
лимонная 25 Менее 5 олеиновая 100
уксусная 50 Менее 50 Иод сухой ((00%)
щавелевая 60 — Калий маргаицовокис- 20
винная 50 Менее 5 лый
карболовая (00 Перекись водорода
Щелочи 50 Различная 20%-ная
Солевые растворы -
*’ Указаны среды, в которых стали весьма стойки.
Скорость коррозии менее 0.1 мм/год.
Сталь 15Х17АГ14 пи коррозионной стойкости близки к стали 12X17. Хорошо
сопротивляется атмосферной коррозии. Сварные соединения обладают склон-
ностью к межкристаллитной коррозии [47].
в Прочные и легкие конструкции из стали 20Х13Н4Г9 изготовляются точеч-
ной электросваркой. Сварные соединения, выполненные другими методами,
подвержены межкристаллитной коррозии.
244
Коррозионно-стойкие стали
438. Технологические свойства [13 ]
Сталь Свариваемость и другие свойства
12X17 Температура горячей обработки 1200—900 °C. Трудносваривасмая.
Способы сварки: РДС, АрДС. Присадочный материал при сварке — электроды нз стали 08Х18Н12Б с обмазкой ЦЛ-П. Необходим предварительный подогрев кромок до 200—300 °C, сварное соеди- нение обладает пониженной стойкостью к межкристаллитной и об- щей коррозии. Для повышения коррозионной стойкости необхо- дим нагрев до 720—780 °C с охлаждением на воздухе
15Х17АГП Температура горячей обработки 1150—900 °C. Сваривается удов- летворительно аргопной н электродуговой сваркой. Присадочный материал — сталь этой же марки
20Х13Н4ГУ Твариваемость удовлетворительная точечной электросваркой
10Х14Г14Н41 Температура горячей обработки 1150—850 °C. Сваривается дуго- вой (ручной н автоматической), роликовой и точечной сваркой. При- садочный материал — сталь 12Х18Н9Т
12Х17Г9АН4 i Температура горячей обработки 1250—900 °C. Сталь хорошо сва- ривается контактной (роликовой н точечной) и аргонно-дуговой (ручной и автоматической) сваркой. Прочность сварного соедине- ния равна прочности основного металла
2. СТАЛИ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В СОЛЕВЫХ СРЕДАХ
Стали 09Х15Н8Ю (ЭИ904), 07Х16Н6 (ЭП288), 08Х17Н5МЗ (ЭИ925),
09Х16Н4Б (ЭП56), высокой прочности и стали 09Х17Н7Ю,
09Х17Н7Ю1, 0SX10H20T2 для морской воды
436. Назначение и общая характеристика (ГОСТ 5632 — 72 *)
Сталь Назначение
Ста 09Х15Н8Ю (ЭИ904) ли а у стеи итв о-мартен с итв о г о класса Для изделий, работающих в атмосферных условиях уксуснокислых и других солевых средах и для упругих элементов. Повышенная прочность достигается применением отпуска при 750 и 850 °C.
07XI6H6 (ЭП288) Назначение то же. Сталь не имеет дельта-феррита
08Х17Н5МЗ (ЭИ925) То же назначение, что и сталь 09Х15Н8Ю. Применяется также для сернокислых сред
09Х17Н7Ю Для крыльевых устройств, рулей н кронштейнов, работающих в морской иоде
09Х17Н7Ю1 Для судовых валов, работающих в морской воде
Стали для применения 6 солевых средах
245
Продолжение табл. 43)
Сталь Назначение
08ХЮН20Т2 Сталь аустенитного класса Для производства крупногабаритных деталей, работающих в мор- ской воде. Рекомендуется как немагнитная сталь
09Х16Н4Б (ЭП56) Сталь мартенситного класса Для изготовления высокопрочных штампосварнык конструкций, работающих в агрессивных средах
440. Химический состав ** сталей, % (ГОСТ 5632—72 *)
Сталь С Сг Hi А1 Другие элементы
09Х15Н8Ю 09Х17Н7Ю 09Х17Н7Ю1 Не более 0,09 14.0- 16,0 16,0— 17,5 16,5— 18,0 7,с—9,4 7,0—8,0 6,5—7.5 0,7—(.3* 0,5—0,8 0,7—1,1 Не более 0,8 Мп
U8X17H5M3 0,06— 0,10 16,0— 17.5 4,5—5,5 - 3.0—3,5 Мо Не более ,8 Мп
О9'Х16Н4Б 0,05— 0,13 ‘ 15,0- 17.0 3,5—4.5 - 0,05—0,2 Nb Не более 0,5 Мп
(J8X10H20T Не более 0,08 10,0- 12.0 18—20 Не более 1.0 1,5—.,5 Т1 Не более 2,0 Мп
07XI6H6 0.05— 0,09 15.5— 17.5 5,0—8,0 - Не более 0,8 Мп
** Менее 0,035 Р, 0.03 S, 0.8 SI.
441. Коррозионная стойкость сталей L32, 52 }
Сталь Наибольшая коррозионная стойкость при режиме термообработки (<. °C)
09XI5H81O После закалки, 925—975°, охлаждения ка воздухе или в воде; обра- ботки холодом (—70°) в течение 2 ч и старения при 350—380° в течение 1 — 1.5 ч
09Х17Н7Ю 09Х17Н7Ю1 После двукратного отпуска при 740—760 °
09Х16Н4Б После закалки с низким отпуском при 400°
07Х16Н6 После закалки 975°, обработки холодом при —70° в течение 12 ч» ста- рения, 350—380°
246
Коррозионно-стойкие стали
442. Механические свойства и режим термообработки сталей
Сталь Рекомендуемый режим термообработки ((, °C) °- °т <>6 °н‘ Дж/см2
МПа %
не менее
09XI5H8K? •* Н, 104 0—1080 Не более 1100 — 20 -
09Х17Н7Ю *2 3, 1030—1070, возд. 4- 2- кратный Ов, 740—760, возд. или в 4-Ос, 580—680, возд. 850 Не более 750 12 50
09Х17Н7Ю1 *’ 3, 1030—1070, возд. 4- 2- кратный О в, 740—760, возд. или в4-Ос, 550—600, возд. 750
08Х17Н5МЭ •* 3, ЮЗО—1080, возд. или в Не более 1200 620 20 -
О9Х1СН4Б •’ Отж, 620—640, вы дер ж к а 4—8 ч, печь до 200—300, возд. Не более 1150 - 10
07XI6H6 ♦’ 3, 975—1000, в илн возд. 4~ обработка холодом, — 70° выдержка 2 ч или при —50° выдержка 4 ч 4"старение. 350—426, 1 ч 1100 900 12 70
07X16HI6 ♦’ Н. 1040=8=10. возд Не более 1200 Не более 400 15 —
П р и м е ч а н и е. I кгс/мм2 » [0 МПа; I кгс-ы/см2 гк 10 Дж/см1. • ’ ГОСТ 5582—75* (лист тонкий). ♦ я ГОСТ 7350—77 (лист толстый), • * ГОСТ 5949—75 (пруток).
443. Технологические свойства [32 j
Сталь Свариваемост1 Обрабатываемость резанием Температура ковки, °C
Вид сварки Термообработка после сварки (/. °C) Материал резца нача- ла конца
09Х15Н8Ю • РДС КТС 3, 925—976, ВОЗД. ИЛИ В 4- 4; обработка холодом (—70), 2 ч 4- С, 350— 380, 1,5 ч 0,85 0,25 Твердый сплав Быстрорежущая сталь — —
08Х17Н5МЗ рдс, АрДС. КТС — - 1150 850
07XI6H6 • Для нозд. 4- О РДС улучшение з, 650° 6, 3, 975, возд. 4- 4~ обработка холодом (—70), 12 ч 4- С, 350 380 обрабатываемости р ,5 ч, возд. езанием термообработка: 1200 Зтж, 76 850 0°С,
Стали для сред средней агрессивности
247
Виды поставляемого полуфабриката из сталей (табл. 434, 440). 1. Сортовая
горячекатаная сталь 20Х13Н4Г9, 07X16Н6, 09Х17Н7Ю1, 12Х17Г9АН4,
»0Х14Г14Н4Т размером 5—200 мм, ГОСТ 5949—75.
2. Сортовая калиброванная сталь размером до 70 мм, ГОСТ 5949—75.
3. Листовая горячекатаная сталь 07X16Н6, 12Х17Г9АН4, 12X17,
09Х16Н4Б, 09Х17Н7Ю, 10Х14Г14Н4Т толщиной 4—50 мм и холоднокатаная
толщиной 4—5 мм, ГОСТ 7350—77.
4. Листовая горячекатаная сталь всех марок (табл. 433, 439), кроме
09Х17Н7Ю1 и 09X17Н7Ю, толщиной 1,5—3,9 мм и холоднокатаная толщиной
0,7—3,9 мм, ГОСТ 5582—75*.
5. Трубы бесшовные гор яче дефор мированные нз стали 12X17, 0 76—219 мм,
ГОСТ 9940—72*.
6. Трубы бесшовные холодно- н теплодеформированныс из стали 12X17,
0 21—250 мм, ГОСТ 9941—72*.
Сортамент на сортовую и листовую сталь см. с. 262.
444. Цепы на стали * [38 ]
Сталь Цена Сталь Цена
15Х17АГ14 608—471 20Х13Н4Г9 713—579
10Х14Г14Н4Т 798—655 09Х16Н4Б 728—593
12Х17Г9АН4 872 — 719 09Х15Н8Ю 797—652
* В рублях за 1 т листа толщиной 0,5—3,9 мм.
3. СТАЛИ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В СРЕДАХ СРЕДНЕЙ
АГРЕССИВНОСТИ
3.1. Стали 08X17Т (ЭИ645), 08X18Т1, 15Х25Т (ЭИ439), 15X28 (ЭИ349),
08Х22Н6Т (ЭП53), 12Х21Н5Т (ЭИ8П), 08Х18Г8Н2Т (КО-3), рекомендуе-
мые как заменители высоко никелевых сталей типа Х18Н10Т
445. Назначение и общая характеристика (ГОСТ 5632 — 72 *)
Сталь Назначение
08Х17Т (ЭИ645) Стали ферритного класса Заменитель сталей 12XI8НЮТ и I2XI8H9T. Для изготовления обо- рудования заводов пищевой и мясомолочной промышленности; консервных заводов; спирто-водочного и дрожжевого производ- ства; для оборудования заводов-легкой промышленности; для свар- ных конструкций, не подвергающихся воздействию ударных нагру- зок и прн температуре эксплуатации не ниже —20 °C
08Х18Т1 Заменитель сталей Г2Х18Н9Т и I2XI8H10T. Назначение то же, что встали 12X17 и 08XI7T, используется преимущественно дли штам* пуемых изделий
15Х25Т (ЭИ439) Заменитель стали 12Х18НЮТ. Для сварных конструкций, не под- вергающихся действию ударных нагрузок и работающих при тем- пературе не ниже —20 °C; для труб теплообменной аппаратуры. Эксплуатировать в интервале 400—700 °C не рекомендуется. Может применяться в более агрессивных средах, чем сталь 08XI7T
248
Коррозионно-стойкие стали
Продолжение табл, ее5
Сталь Назначение
15X28 (Э11349) Для тех же целей, что и сталь 15Х25Т, кроме того, для спаев со стек- лом. Сварные соединения склонны к межкристаллитной коррозии. Стали 08XI7T, 08XI8TI, I5X25T и 15X28 одновременно и жаро- стойкие
С 08Х22Н6Т (ЭП53) а л п аустеннто-ферритиого класса Заменитель сталей I2XI8H10T и 08X18HI0T. Обладает более высокой прочностью по сравнению с этими сталями. Для изготовле- ния сварной аппа; атуры в химической, пищевой и других отраслях промышленности, работающей прн температуре ие выше 300 °C
12X21 Н5Т (ЭИ811) Заменитель стали 12XI8H9T. Для сварных и паяных конструкций. Обладает более высокой прочностью, чем сталь 08Х22Н6Т.н лучшей способностью к пайке, чем сталь 08Х18НЮТ
С8Х18Г8Н2Т <КО-3) Заменитель сталей 12X18НЮТ и 08XI8H10T; более прочная, чем эти стали. Рекомендуется использовать для сварной аппаратуры, работающей в химической, пищевой н других отраслях промышленности
446. Химический состав *«, % (ГОСТ 5632 — 72 ♦)
Сталь С | Мп не более Ni TI Сг
C8XI7T 08X18TI I5X25T •' 15X28 ♦« 12X2IH5T 08Х22Н6Т С8Х18Г8Н2Т 0,08 0,08 0,15 0,15 0,09—0,14 0,08 0,08 0,8 0,7 0,8 0,8 0.8 0.8 7—9 4,8—5,8 5,3—6,3 1.8—2,8 5 «С—0,8 0,7—1,0 5-С—0,9 0,25—0,50 5-С—0.65 0.2 —0,5 16—18 17—19 24—27 27—30 20—22 21—23 17—19
*’ Нс более 1,0% S1.
•«Не более 0,8% S1, 0.025% S, 0,035% Р.
447. Механические свойства *2 и режим термообработки сталей
Сталь Рекомендуемый режим термооб- работки (i, °C) «в От
МПа %
08Х17Т 08X18 Т1 15Х25Т 15X28 15X28 12Х21Н5Т 08Х22Н6Т 08Х16Г8Н2Т ♦< Отж, 74 0—780 Отж, 830—860. возд. или Н, 960—1000. возд. или и Отж, 740—770, возд. Отж 680—720, возд. яли в Отж нли Ов, 740—780 3, 1000—1050. возд. 3, 950—1050, возд. нли и 3, 980—1020, и нли водяной душ —/470 —/270 450/540 450/— —/54 0 700/700 600/650 600 300/— 320/450 350/- 350 -/25 —/30 20/17 20/— —/17 16/18 20/20 20
Примечание. 1 кгс/мм2 « 10 МПа.
•’ Данные дл*1 толстого листа по ГОСТ 7350—77.
♦2 В числителе для сортовой стали по ГОСТ 5549—75f в знаменателе
для тонколистовой по ГОСТ 5582—75*.
Стали для сред средней аерессивности
249
448. Коррозионная стойкость сталей 147, 52]
Среда Температура, °C, не более Концентрация среды, % .до которой сохраняется хорошая коррозионная стойкость сталей
08X17Т 15X28 I5X25T
Кислоты: азотная фосфорная лимонная уксусная щавелева я винная карболовая 60—50 Различная Не более 65 (при любой температуре) Не более 65
50 40—24 50—40 60 50—25 100 10 Менее 5 Менее 50 5 Различная Различная Не более 10 Различная Менее 3 Различная Менее 10 Различная Не более 5
Щелочи 50 — Различная (при менее 120 °C)
Стали 12X21Н5Т и 08Х22Н6Т обладают повышенной сопротивляемостью-
межкристаллитной коррозии н коррозионному растрескиванию [45]. Стойкость
сварного соединения к межкристаллитной н общей коррозии для стали 08X17Т
удовлетворительная; для стали 15X28 н 15Х25Т — пониженная. Стали 15Х25Т
и 15X28 хорошо сопротивляются газовой коррозии в окислительной атмосфере
до 1050 °C и в атмосфере топочных газов с повышенным содержанием серы.
449. Коэффициент линейного расширения 125]
' Стали сс- 10®. мм/(мм.°С). при температуре, °C
08XI7T. 15Х25Т, 15X28 20—100 20—500
10.0 11,0
450. Технологические свойства [25, 47]
Стали Характеристика свойств
08Х17Т I5X25T 15X28 Горячая обработка. Температурный интервал 1000—700 °C, т. е. тем- пература должна быть относительно низкой, так как стали склонны к росту зерна, что снижает пластичность и ударную вязкость. Свариваемость удовлетворительная. Способы сварки для стали 08Xl 7Т: РДС и АрДС; присадочный материал — электроды из стали 08Х18Н12Б с обмазкой ЦЛ-П. Для сварки сталей 15Х25Т и 15X28 должны применяться электроды из стали X23HI3 с покрытиями КБЗМ и ЭЗБ. В сталях 15Х25Т и 15X28 значения ударной вязкости в сварных сое- динениях не более 10 Дж/см®. Для стали 15X28 после ее нагрева выше 900 °C (снарка, прокатка) необходим отжиг при 760 °C с целью повышения стойкости к межкристаллитной коррозии
259
Коррозионно-стойкие стали
Продолжение табл. 450
Сталь Характеристика свойств
12X21Н5Т 08Х22Н6Т Горячая обработка. Температурный интервал 1050—800 °. Свариваемость. Способ сварки — КТС. Присадочный материал — проволока нз стали той же марки. Обрабать.васмость резанием для стали 12X21 Н5Т: = 0,75 (твер- дый сплав); — 0,35 (быстрорежущая сталь)
Поставляемый полуфабрикат см. с. 254.
3.2. Сталя 07Х21Г7АН5 (ЭП222), 12Х18Н9, 08Х18Н10, 17Х18Н9,
I2X18HI0E (ЭЛ47), 12Х18Н9Т, 12XI8H10T, I2X18H12T,
08Х18Н12Б (ЭИ402), 06Х18НП (ЭИ684), рекомендуемые для сварной
аппаратуры
51. Назначение н общая характеристика (ГОСТ 5632—72 *)
Стали Назначение
07X21 Г7АН5 (ЭП222) I2XI8H9 08XI8H10 Сталл аустенитного класса Для сварных изделий, работающих при криогенных температу- рах до —253 °C и в средах средней агрессивности. Применяются в виде холоднокатаного листа и ленты повышенной прочности для различных деталей и -конструкций, свариваемых точечной сваркой. Назначаются также для изделий, подвергаемых термообработке (закалке).
I7X18H9 Для тех же целей, что н сталь 12Х18Н9, Более прочна, чем сталь 12Х18Н9.
I2XI8HI0E (ЭП471 То же
I2XI8H9T. I2X18H10T Для изготовления сварной аппаратуры (детали выхлопных си- стем, трубы)
I2XI8HI2T Для тех же целей, что и сталь 06ХI8H1 0 при жестком ограничении содержания ферритной фазы
08Х18Н12Б (ЭИ402) Для тех же целей, что и сталь I2XI8HI2T
06Х18НЦ (ЭИ684 Для тех же целей, что и сталь 08XI8HI0 при жестком ограниче- нии содержания ферритной фазы
Примечания: 1. Стали 08Х18Н12Б, 06XI8HII, I7X18H9, 12Х18Н10Е являются только коррозионно-стойкими. 2. Стали I2X18H9 и 08Х16Н10 могут одновременно работать как жаростойкие при T®MJ®P®^|^®gH9f,C12X18H10T, 12XI8H12T одновременно и жаростойкие (до 800 °C), к жаропрочные (до 600 °C).
Стали для сред средней агрессивности
251
452. Коррозионная стойкость [13]
Стали Коррозионная стойкость
I2XI8H9T 12XI8HI0T I2X18H12T Коррозионная стойкость высокая. Стали устойчивы по отношению к азотной, холодной фосфорной и органическим кислотам (за исклю- чением уксусной, муравьиной, молочной, щавелевой), к растворам многих солей в щелочей, морской воде, влажному воздуху; неустой- чивы в соляной, серной, плавиковой, горячей фосфорной, кипящих органических кислотах. Превосходит по коррозионной стойкости кор- розионно-стойкие высокохромнстые стали. Эти стали обладают удо- влетворительной сопротивляемостью межкристаллитной коррозии
08Х16Н12Б Обладает повышенной стойкостью против точечной коррозии и более высокой стойкостью, чем сталь I2XI8HI0T, в азотной кислоте (ГОСТ 5632—72 •). Например, сталь устойчива к 65%-ной азотной кислоте при температуре не более 50 °C, к концентрированной — не более 20 °C; к органическим кислотам (исключая уксусную, муравьиную, молочную, щавелевую); к большинству растворов солей органических н неорганических кислот прн различных температурах и концентра- циях (к сернокислому и углекислому барию при температуре не бо- лее 20 °C, двууглекислому 5%-ному калию — не более 60 °C, двуугле- кислому натрию — не более 60 °C; азотнокислому железу всех кон- центраций при температуре не более 20 °C и др.)
08Х18Н10 06XI8HII I7XI8H9 12Х18Н9 12Х18НЮЕ Коррозионная стойкость высокая, во стали неустойчивы в серосодер- жащих средах. Коррозионная стойкость стали 17XI8H9 меньше, чем стали 12Х18Н9, в связи с большим содержанием углерода. Высокая коррозионная стойкость сохраняется только прн работе без нагрева. Сварные соединения выполняются точечной сваркой. В стали 06X18HI1 содержание ферритной фазы более низкое, чем в стали 08XI8HI0 (ГОСТ 5652—72*). Соединения, выполненные другими методами (кроме точечной сварки), склонны к межкристаллитной коррозии
453. Коррозионная стойкость аустенитных хромоникелевых сталей типа 18—8
с присадкой титана в кипящей 60%-ной азотной кислоте [13]
Коррозионная стойкость* г/м2-ч
горячекатаииой стали стали, термообработанной по режиму
нагрев 870°. 2 ч, возд нагрев 1050°, 1 ч, возд нагрев 1200°, 1/2 ч, возд
5,5 8,7 0,30 0,47
Коррозионная стойкость сталей тнпа 18—8, а следовательно, и сварных со-
единений из этих сталей в сильной степени зависит от содержания углерода;
ОП8 тем выше, чем меньше содержание углерода. Следовательно, для сварных
соединений лучше применять сталь с 0,03—0,04% С, типа 04Х18Н10, следя за
чтобы суммарное содержание углерода в сварном шве не было выше 0,05—
0,06%.
Стали типа 18—8 даже с очень низким содержанием углерода (0,03—0,06%)
без присадок Ti и Nb непригодны для длительной работы при температурах
500 800°, так как они в этих случаях все же приобретают склонность к меж-
кристаллитной коррозии и при воздействии сильно агрессивных сред быстро раз-
рушаются.
252
Коррозионно-стойкие стали
Стали с большим содержанием углерода (12Х18Н9 и 17X18Н9) приобретают
очень большую склонность к межкристаллитной коррозии когда они подвер-
гаются даже кратковременному нагреву (например прн сварке) в интервале
умеренных температур.
Коррозионная стойкость сталей 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т в азотной кислоте
в очень сильной степени зависит от химического состава стали и режима ее тер-
мообработки. Сталь 12X18Н9Т в горячекатаном состоянии имеет очень низкую
коррозионную стойкость, поэтому детали, изготовленные нз этой стали, необ-
ходимо подвергать закалке при 1050° с охлаждением в воде или на воздухе
(табл. 453).
Стабилизирующий отпуск горячекатаной стали, состоящий из двухчасового
нагрева при 870—900°, в большинстве случаев устраняет склонность к межкри-
сталлитной коррозии, но не всегда обеспечивает высокую коррозионную стой-
кость к азотной кислоте. Закалка с 1050° при одночасовом нагреве дает лучшие
результаты так как устраняет склонность к межкристаллитной коррозии и
обеспечивает высокую коррозионную стойкость стали в азотной кислоте.
Толстолистовая сталь марок, указанных в табл. 455, закаливается, прн тем-
пературах с 1000—1080 °C с охлаждением в в.оде нли на воздухе и лишь стали
17X18Н9 н 12Х18Н9 закаливаются с 1080—1120°. Механические свойства тол-
столистовон стали всех марок близки к свойствам сортовой стали. Например,
ип = 520-Т-540 МПа; ог = 210—240 МПа; б5 = 38—43%. Сталь поставляется
по ГОСТ 7350—77.
464. Химический состав *• сталей, % (ГОСТ 5632—72 *)
Сталь С Мп Сг NI Другие элементы
не более
07Х21Г7АН5 08Х18Н10 06XI8H1I 12Х18Н9 17Х18Н9 I2XI8H9T I2X18HI0T 12XI8HI2T 08Х18Н12Б I2XI8HI0E 0,07 0,06 0.06 0,1*». 0. 3 — *0,21 6.0—7.5 19,5— 21.0 5—6 9— II 10—12 0.15—0,25 N
2,0 17—13
6—10
0,12 8,0—9,5 9—II 5-С — 0.8 Т1
11—13 5-С — 0,7 Т1 10-С — 1,1 Nb 0,18—0,35 Se
0,08 0,12
9 — 11
'? Не более 0,8% S1, 0,03% S, 0,035% Р-
Стали для сред средней агрессивности
253
4БЬ. Механические свойства и гермообработка стали
% Сталь Сортовой ** (ГОСТ 5949—75) Тонколистовой •• (ГОСТ 5582—75*)
°в 1 ”т б®, % °в в.
МПа МПа %
не менее не менее
12Х18Н9 17Х16Н9 08X18HI0 12XI8H9T 12Х18НЮТ 12X18HI2T I2XI8H10E С8Х18Н12Б 07Х21Г7АН5 ** После закалки с стали размером до 60 мм создухе или в воде. •я После закалки с 500 580 480 550 523 550 500 700 050—1100 для стали 1050—1080 200 220 45 40 40 ке, в масле 45 — закал пли иа г>оз; 550 600 520 540 Не более 750 540 1ли в воде обрг ка с 1000—105 lyxe. 35
200 180 370 °C на возду 07Х21Г7А °C в воде 45 40 35 40 зцов из 0 °C нз
4Б6. Технологические свойства [25j
Стали Характеристика свойств
12Х18Н9Т 12Х18НЮТ 12Х18Н12Т Температура ковки 1200—850 °C, охлаждение на воздухе. Об- рабатываемость резанием (прн стс = 620 МПа я НВ 169): s = 0,85 (твердый сплав), А"о = 0,35 (быстрорежущая сталь). Штам- пуемость хорошая, допускается глубокая вытяжка. Стали 12Х18Н9Т и 12XI8HI0T свариваются без ограничений. Сталь I2XI8H12T ограниченно свариваемая. Способы сварки; РДС электродами ЦЛ-11, ЦТ-15, обеспечивающими коррозион- ную стойкость; КТС н ЭШС. Рекомендуется последующая термо- обработка
12XI8H9 17Х18Н9 08Х18НЮ 06Х18НП 12X18HI0E Температура ковки 1200—850 °C, охлаждение на воздухе. ! Сварные соединения выполняются точечной сваркой; соединения, выполненные другими методами сварки, склонны к межкрнстал» литой коррозии (ГОСТ 5632—72 •) Обрабатываемость резанием стали 12Х18Н10Е лучше, чем стали 12Х18Н9, так как в ее составе имеется селен.
08Х18Н12Б Температура ковки. 1180—850 °C. Свариваемость РДС и АрДС
07Х21Г7АН5 Температура ковки 1180—900 °C
254
Коррозионно-стойкие тали
Виды поставляемого полуфабриката из сталей, применяемых и средах сред-
ней агрессивности (табл. 445, 451). 1. Сортовая горячекатаная сталь всех марок
кроме 08Х18Т1. 08Х18Г8Н2Т, 12Х18Н10Е размером 5—200 мм, ГОСТ 5949—75
2. Сортовая сталь размером 5—200 мм, марок 07X21Г7АН5-Ш. 12Х21Н5Т ВД,
поставляемая соответственно по ЧМТУ 1-13—66 н ЧМТУ 1-225—67 н марок
12Х18Н9Т-ВД и 12Х18Н10Т-ВД, ЧМТУ 1-226—67.
3. Сортовая калиброванная сталь размером до 70 мм, ГОСТ 5949—75.
4. Листовая горячекатаная сталь всех марок кроме 08Х18Т1, 15X28,
12Х18Н10Е 07Х21Г7АН5 толщиной 4-50 мм, и холоднокатаная толщиной
4—5 мм ГОСТ 7350—77.
5. Листовая горячекатаная сталь всех марок, кроме 08Х18Г8Н2Т, 12Х18Н9Т,
12Х18Н12Т, 07Х21Г7АН5 толщиной 1,5-3,9 мм, п холоднокатаная толщиной
0.7—3,9 мм. ГОСТ 5582—75*.
6. Трубы бесшовные горячедеформированиые, ГОСТ 9940—72* иэ сталей
08Х17Т и 15X28. 0 76—219 мм; 08Х22Н6Т и 08Х18Н12Б, 0 76—108 мм; 15X28,
08Х18Н10, 12Х18Н9, 12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 17Х18Н9. 0 76—273 мм. Тол-
щина стенок 5—20 (26) мм.
7. Трубы бесшовные холодно- н геплодеформировавные, ГОСТ 9941—72*,
из сталей 08Х17Т, 15Х25Т. 0 21—250 мм; 08Х22Н6Т, 0 5—250 мм; 08X18Н10,
08Х18Н12Б, 12Х18Н9. 12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 17Х18Н9, 0 5—250 мм.
Толщина стенок труб для 0 5—250 мм находится в пределах 0,2—22 мм.
Сортамент на сортовую и листовую сталь см. с. 262.
457. Цепы на стали * 137J
Сталь Цена Сталь Цена
I2XI8H9T 1080—766 12Х18Н9Т-ВД 2380—1850
12X21 Н5Т 823—544 12X21 Н5Т-ВД 1850—1390
07Х21Г7АНБ 1110—805 07 Х21Г7АН5-Ш 164 0—1240
• В рублях за 1 т сортовой стали размером 5—200 мм.
4. СТАЛИ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В СРЕДАХ ПОВЫШЕННОЙ
И ВЫСОКОЙ АГРЕССИВНОСТИ
4.1. Стали 08Х18Н10Т (ЭИ914), 08XI8H12T, 04Х18Н10 (ЭИ842, ЭП55П),
03X181111, 03Х18Н12 повышенной сопротивляемости межкристаллвг вой
коррозии
4БЯ. Назначение и общая характеристика (ГОСТ 5632 —/2 *)
Стали Назначение
08Х18Н10Т (ЭИ914) Стали аустенитного класса Для изготовления сварных изделий, работающих в средах более высокой агрессивности, «ем стали I2XI8H10T и 12XI8H12T- Прнменястся так же, как жаростойкая, сталь при температуре до 800 °C (трубы, детали печной арматуры, муфели и др.)
08Х18Н12Т То же, прн жестком ограничении содержания ферритной фазы
Стали для сред повышенной и высокой агрессивности
255
Продолжение табл. 458
Стали Назначение
04Х18Н10 (ЭИ842, ЭП550) Для тех же целей.что и сталь 08X18HI ОТ, и для работы и азот- ной кислоте и азотнокислых средах при повышенных темпера- турах
03XI8H1I
03XI7HI2 То же в в электронной промышленности
459. Химический состав *», % (ГОСТ 6832—72 *)
Сталь С Мп Сг NI TI
не олее
08XI8H12T 0,08 2,0 17—19 11,0—13,0 5-С—0,6
08XI8HI0T 0,08 2,0 17—19 9.0—11.0 5-С—0.7
04Х18НЮ 0,04 2,0 17—19 9.0—11.0
03XI8HH 0,03 2.0 17—19 10.5—12,5
03Х18Н12 0,03 0.4 17—19 II, 5—13,0 Не более 0,005
НеболееО.02% S.0.035% Рк 0.8% SI. в стали 03X18HI2 неболее 0,4% SI.
460. Коррозионная стойкость сталей (ГОСТ 6632—72 *)
Сталь Характеристика стойкости
08XI8HI0T Сталь обладает повышенной сопротивляемостью межкристаллит- ной коррозии по сравнению со сталями 12X18НЮТ и 12Х|8Н(2Т. По коррозионной стойкости близка к стали 08X18 Н12Б. Од- нако стойкость сварных швов против газовой коррозии меньше, так нак титан выгорает при сварке в большей степени, чем ниобий
08XI8HI2T Сталь практически не содержит ферритной фазы и обладает более высокой сопротивляемостью межкристаллитной коррозии
04Х18НЮ Повышенная стойкость к межкристаллитной коррозии в растворе азотной кислоты при повышенной температуре
08Х18НЦ То же, прн повышенной стойкости к ножевой коррозии по сравне- нию со сталью 08Х18Н12Б
03X18HI2 Стойкость иысокая, практически не содержит фаррнтной фазы
25S
Коррозионно-стойкие стали
161. Механические свойства и термообработка стали
Сталь аортовая *г Тонколистовая **
от 6„ % °в 6.
МПа МПа %
нс менее нс менее
08XI8HI0T O4X18HIO 03Х18Н12-ВИ 03XI8H11 •* После за к ♦* После aai 5949—75. 500 450 200 160 40 520 400 500 воздухе. ГОС1 масле или в 40
алии с 105 салки с 10 0—1080 °C 20—1 100 °C в воде нли па на воздухе. 40 5582—75*. оде, ГОСТ
Тол стол истова я сталь (ГОСТ 7350—77) марок 08Х18Н10Т, 08Х18Н12Т
закаливается с температуры 1030—1080 с охлаждением в воде нлн на воздухе:
После термообработки обе стали имеют одинаковые механические свойства.
oIt > 520 МПа. о7 > 210 МГП 6Г, > 43%.
462. Технологические свойства 125J
Стали Характеристика свойств
08X1SHI0T 08X18HI2T Температура ковкн 1180—850 °C. Пластичность хорошая. Сталь допускает глубокую вытяжку, упрочняется холодным наклепом. Свариваемость: РДС, АДС под флюсом в газовой защитой. АрДС. КТС, ЭШС
04XI8HI0 03XI8HII 03X18HI2 Температура ковки 1200—800 °C. Свариваемость: РДС электродами ЦТ-15; КТС; ЭШС
Виды поставляемого полуфабриката из сталей 08Х18Н10Т, 04Х18Н10,
08Х18Н12Т, 03Х18Н12, 03Х18Н11 (табл. 458). 1. Сортовая горячекатаная сталь
марок 04X18HI0. 08XI8H10T размером 5—200 мм, ГОСТ 5949—75.
2. Сортовая сталь размером 8—200 мм марок 08Х18Н10Т-ВД,
ЧМТУ 1-226—67; 03Х18Н12-ВИ и 08Х18Н12Т-ВИ, ТУ 14-1-656—73.
3. Сортовая калиброванная сталь марок 08Х18Н10Т н 04Х18Н10 размером
до 70 мм. ГОСТ 5949—75.
4. Листовая горячекатаная сталь марок 04Х18Н10, 08Х18Н10Т, 08Х18Н12Т
толщиной 4—50 мм и холоднокатаная толщиной 4—5 мм, ГОСТ 7350—77.
5. Листовая горячекатаная сталь марок 08Х18Н10Т, 08Х18Н12Т. 04Х18Н10
толщиной 1,5—3,9 мм и холоднокатаная толщиной 0,7—3,9 мм, ГОСТ 5582—75*.
6. Листовая холоднокатаная сталь толщиной 0,8—3,9 мм марок 03Х18Н12-ВИ
и 08Х18Н12Т-ВИ, ТУ 14-1-339—72.
7. Трубы бесшовные горячедеформированные из сталей 08Х18Н12Т,
04Х18Н10, 08Х18Н10Т, 0 76—273 мм, ГОСТ 9940-72*.
8. Трубы бесшовные холодно- и теплодеформированиые, 0 5—250 мм тол-
щиной стенкн 0,2—20 (22) мм соответственно, ГОСТ 9941—72*.
Стали для сред повышенной и высокой агрессивности
257
463. Цены на стали * [87, 38]
Сорт размером ’5—200 мм Лист размером 4—50 мм
Сталь Цена Сталь цена
08XI8H10T 1300—962 08XI8H10T 1100
OSXlSHIOT-ВД 2740—5)70 08Х18Н1?Т 1250
04XI8HI0 1690—1300 04Х18Й10 1510
* В рублях за 1 т стали.
4.2. Стали и сплавы — 10ХI7H13М2Т (ЭИ448), 10X17H13M3T (ЭИ432),
О8Х17Н15МЗТ(ЭИ58О),ОЗХ17Н14МЗ, ОЗХ16Н|5МЗ(ЭИ844), ОЗХ16Н15МЗБ
(ЭИ844Б), 08XI7HI3M2T, 03Х21Н21М4ГБ (ЭИ35),
08Х21Н6М2Т (ЭП54), 15Х18Н12С4ТЮ (ЭИ654), 06ХН28МДТ (ЭИ943),
03ХН28МДТ (ЭП516), 06ХН28МТ (ЭИ628) для сварных конструкций,
работающих в кислотах разных концентрации и температур
464, Назначение и общая характеристика (ГОСТ 5632—72 *)
Стали Назначение
ЮХ17Н13М2Т (ЭИ448) 10X17HI3M3T (ЭИ432) 08X17HI5M3T (ЭИ580) 03X17HI4M3 03XI6HI5M3 (ЭИ844) 03X1GHI5M3B (ЭИ844Б) 08XI7H13M2T Стали аустенитного класса Для изготовления сварных конструкций, работающих в усло- виях действия кипящей фосфорной, серной, 10%-ной уксусной кислот и в сернокислых средах. Для изготовления лопаток газо- дувок, штампуемых из листовой стали; заклепок, изготовляе- мых методом горячей высадки; поковок дисков, покрышек, валов и других деталей компрессорных машин; для деталей турбин [25]
03X21 Н21М4ГБ (ЭИ35) Для изготовления сварных конструкций и узлов, работающих в условиях действия горячей фосфорной кислоты с примесью фтористых* и сернистых соединений, серной кислоты низких концентраций при температуре не выше 80 °C, азотной кнслсты при более высокой температуре (до 95 °C)
Стал 08X21 Н6М2Т (ЭП54) и аустеинтио-ферритиого класса Рекомендуется как заменитель стали 10X17HI3M2T для из- готовления деталей и сварных конструкций, работающих в средах повышенной агрессивности: уксуснокислых, сернокис- лых, фосфорнокислых средах. Обладает более высокой проч- ностью по сравнению со сталью 10XI7H13M2T
15Х18Н12С4ТЮ (ЭИ654)- Для сварных изделий, работающих и воздушной и агрессивной средах, в частности и концентрированной азотной кислоте
9 Журавлев Б. Н. и др.
258
Коррозионно-стойкие стали
Продолжение табл. 464
Стали Назначение
С п л 06ХН28МДТ (Э14943), 03ХН28МДТ (ЭП516) а в ы нз железой вкел свой основе Для сварных конструкций (аппараты, теплообменники и дру- гие детали), работающих прн температурах до 80 ®С и давле- нии до 7 МПа в серной кислоте различных концентраций. Для работы в 55% -ной уксусной и фосфорной кислотах, а также в кис- лых п сернокислых средах не применяется
06ХН28М! (ЭИ628) Для изготовления сварных конструкций п узлов, работающих з средах меиее агрессивных, чем из стали 06ХН28МДТ
465. Химический состав % (ГОСТ 6632—72*)
Стали и сплавы С Мп Сг N! Мо Другие элементы
не более
10Х17Н13М2Т 10X17H13M3T 08Х17Н15МЗТ 03X17H14M3 08X17HI3M2T 0SX16H15МЗБ 03X16H15M3 03X21 Н21М4ГБ 08X2J Н6М2Т 0,10 2.0 16—18 12—14 2,3—3,0 3,0—4,0 3,0—3,5 2,5—3,1 2,0—3,0 2,5—3.0 2,5—3,0 3,4—3,7 1,8—2,5 5.С—0,7 Т1 5-С—0,7 Т1 0,3—0,6 Т1 Не более 0,4 S1 5-С—0,7 Т1 0,25—0,5 Nb Не более Д6 S1 15«С— 0,8 Nb 0,2—0,4 Ti
0,08 0,03 0,08 14—16 13—15 12—14
1.0—2,0 2.0
0,03 0.8 15—17 14 — 16
1,8—2,5 0.8 20—22 20—22 20—22 5,5—6,5
0,08
15Х18Н12С4ТЮ 0,12 — 0,17 0,5—1,0 17—19 11 — 13 — 3,8—4,5 SI 0,13—0,35 Al 0.4 —0,7 Tl
06ХН28МДТ 0,06 0,8 22—26 26—29 2,5—3,0 2.5—3,5 Cu 0.5—0.9 Tl
03ХН28МДТ 0,03
06ХН28МТ 0,06 1,8—2,5 0,4 —0,7 Tl
Не более 0,8% S1, 0,025% S, 0,035% Р
Стали для сред повышенной и высокой агрессивности
259
466. Механические свойства * и термообработка сталей
- “ ' °в б»
Стали Режим термообработки, (/, °C) МПа «
не менее
Сортовая сталь (ГОСТ 5949—75)
0SX17H13M2T 3» 1050—1100, возд., м или в 500
10X17H13M3T 540 200 40
10XI7H13M2T 3. 1050—1100. возд. м или в 520 220
0SXI7H15M3T 500 200 35
08X21 Н6М2Т 3, 950—1050, возд. 600 350 25
15 X18H2IC4TIO 3. 950—1050, в 730 380
06ХН28МДТ 3, 1100—1150, возд. или в По согласованию
03ХН28МДТ 3, 1050—1080. возд. или в с изготовителем
Т о нкол истовая сталь (ГОСТ 5582 -75*)
10Х17Н13М2Т 10X17H13M3T 0SX17H15M3T 3, 1050—1080. в пли возд. 540 35
06ХН28МДТ 06XH2SMT
08X21 Н6М2Т 3, 1000—1080, в или возд. 600 22
I5X18H12C4TIO 3, 1020—1050, в 730 350 30
03X17H14M3 3, 1030—1070. в или возд. 500 200 40
03X21 Н21М4ГБ 3, 1080—1130 в или водяной душ 550 250 25
П р и м е ч а мне 1 кгс/мм2 ~ 10 МПа.
• Для образцов сортовой стали размером до 60 мм
467. Коррозионная стойкость сталей (ГОСТ 5682—72*)
Стали Характеристика стойкости
0SX17H15M3T (ЭИ580) 03X17H14M3 Практически ие содержит ферритной фазы, обладает более высо. кой стойкостью: против точечной коррозии в средах, со- держащих ионы хлора, чем сталь 10XI7H13M2T. Сталь 03X17HI4МЗ обладает более высокой стойкостью против меж- кристаллитной и ножевой коррозии, чем сталь 0SX17H15M3T
03X16HI5M3 (ЭИ844) ОЗХ16Н15МЗБ (ЭИ844Б) Стойкость более высокая против точечной коррозии, чем у стали 03XI7HI4M3
’6Х18Н12С4ТЮ (ЭИ654) Не склонна к трещннообразоваиию и коррозии под напряжением
03ХН28МДТ (ЭП516) Обладает повышенной стойкостью к межкристаллитной я ноже- вой коррозии. Так же, как сталь 06ХН28МДТ, может работать прн температуре до 80 °C серной кислоте различных концен- траций. Для работы в 55% -ной уксусной и фосфорной кислотах, а также в кислых и сернокислых средах не применяется
9*
SCO
Коррозионно-стойкие стали
Продолжение табл. 4S7
Стали Характеристика стойкости
06ХН28МТ (Э11628) Устойчива в средах менее агрессивных, чем сталь 06ХН28МДТ. В частности, в серной кислоте низких концентраций (до 20%) устойчива при температуре не выше 60 °C, а также в условиях действия горячей фосфорной кислоты. Обладает удовлетворительной сопротивляемостью межкристал- литной коррозии
06Х17Н13М2Т Имеет более высокую стойкость против общей и межкристал- литной коррозии, чем сталь 10Х17Н13М2Т
03X21 Н21 М-1 ГБ 1ЭН35) Устойчива в условиях действия горячей фосфорной кислоты с примесью фтористых и сернистых соединений: серной кислоты низких концентраций при температуре не выше 80 °C и азотной кислоты при более высокой температуре (до 95 °C)
4GS. Коррозионные среды, в которых стали ЮХ17Н13М2Т,
08X21 Н6М2Т, 06ХН28МДТ весьма стойки (скорость коррозии менее
0,1 мм/год) [52]
Среда Концентрация среды, % Температура среды. °C Сталь
Кислоты: фосфорная 10 Кипение 08X21 Н6М2Т 10Х17Н13М2Т
100 20 10Х17Н13М2Т 06ХН28МДТ
муравьиная 90—100
молочная 50 08Х21Н6М2Т 10Х17Н13М2Т
уксусная 100 70 08X21HI6M2T 10X17HI3M2T 06ХН28МДТ
азотная 20 06ХН28МДТ 10Х17Н13М2Т
серная 98—100 08X21Н6М2Т 10Х17Н13М2Т
соляная 1 I0X17HI3M2T
Йод сухой 06ХН28МДТ
Едное кали 66 120 06ХН28МДТ 08X21 Н6М2Т ЮХ17Н13М2Т
Аммиак — газ и водный раствор Любых концентра- ций 100 I0X17HI3M2T 06 ХН28МДТ
Сплавы для весьма агрессивных сред
261
469. Технологические свойства [23]
Сталл Характеристика свойств
ЮХ17Н13М2Т 10X17H13M3T 08Х17Н15МЗТ 08Х17Н13М2Т Температура ковки 1180—850 °C. охлаждение в штабелях на воздухе. Свариваются без ограничений. Способ сварки: РДС. электроды ЭА 400/1 Оу, ЭНТУ-ЗМ, ЦЛ-4 и др. Штампуемость из листа хо- рошая — допускают глубокую вытяжку
08X21 Н6М2Т (ЭП54) Температура: ковки 1180—800 °C, штамповки листов толщи- ной более 4 мм 1080—800 °C- Свариваемость удовлетворительная всеми видами сварки, в том числе РДС электродами НИИ 43
06ХН28МДТ (ЭИ-943), 03ХН28МДТ (ЭП516) Температура ковки 1200—900 °C. Трудно свариваются. Способы сварки: РДС, электродами 15М, ОЗЛ-11 и АрДС
06ХН28МТ (ЭП628) Температура ковки 1200—900 °C. Сваривается РДС и АрДС. Пластичность удовлетворительная
03X21Н21М4ГБ 03X17H14M3 03XI6H15M3 ОЗХ16Н15МЗБ Стали хорошо свариваются. Рекомендуются для изготовления сварных конструкций, узлов и аппаратуры (ГОСТ 5632—72*)
15Х18Н12С4ТЮ Свариваемость удовлетворительная
5. СПЛАВЫ НА НИКЕЛЕВОЙ ОСНОВЕ ДЛЯ ВЕСЬМА
АГРЕССИВНЫХ СРЕД. СПЛАВЫ ХН65МВ (ЭП567) И
Н70МФ (ЭП4Е6)
470. Назначение и общая характеристика (ГОСТ S632—72*)
Сплав Назначение
ХН65МВ Сварные конструкции, работающие прн повышенных температурах в сернокислых и солянокислых средах, обладающих окислительным характером; в концентрированной уксусной кислоте и других весьма агрессивных средах.
Н70МФ Сварные конструкции, работающие при высоких температурах в соля- ной, серной, фосфорной кислотах н других средах восстановительного характера. Сплав достаточно устойчив к межкристаллитной коррозии в агрессив- ных средах.
262
Коррозионно-стойкие стали
471. Химический состав % (ГОСТ 5632—72*)
Сплав С Si Мп Сг Мо Fe, не более Ni Другие элементы
нс более
ХН65МВ Н70МФ 0,03 0.05 0.15 0,2 1.0 0,5 14,5—16,5 Нс более 0,3 15-17 25—29 1.0 4,0 Ос- нова 3,0—4,5 W 1,4—1,7 V
Нс более 0,02% S, 0,02% Р.
Виды поставляемого полуфабриката из сталей и сплавов, применяемых
в средах повышенной и высокой агрессивности (табл. 464, 470, 4 и 5-я группы).
J. Сортовая горячекатаная сталь размером 5—200 мм всех марок, кроме
03X21Н21М4ГБ, 03X17H14M3, 06ХН28МТ.
2. Сортовая сталь электрошлакового переплава марки 15Х18Н12С4ТЮ-Ш
размером 10—200 мм, ЧМТУ 1-286—68.
3. Сортовая калиброванная сталь размером до 70 мм, ГОСТ 5949—75.
4. Листовая горячекатаная сталь всех марок (табл. 464), кроме
15Х18Н12С4ТЮ, 03X17H14M3, 06ХН28Т, толщиной 4—50 мм и холоднокатаная
толщиной 4—5 мм, ГОСТ 7350—77.
5. Листовая горячекатаная сталь всех марок, кроме 08Х17Н13М2Т и
03ХН28МДТ, толщиной 1,5—3,9 мы и холоднокатаная толщиной 0,7—3,9 мм,
ГОСТ 5582—75*.
6. Трубы бесшовные горячсдсформированные, ГОСТ 9940—72*, из сталей
O8XI7HI5M3T, 0 76—140 мм, 10Х17Н13М2Т, 0 76—273 мм. Толщины стенок
для труб 0 76 — 219 мм находятся в пределах 4—26 мм соответственно.
7. Трубы бесшовные холодно- и теплодеформироваиные из сталей
О8.Х17Н15МЗТ и 10Х17Н13М2Т, 0 5 — 250 мм. Толщина стенок для труб этого
диапазона 0,2—22 мм, ГОСТ 9941—72*.
8. Сортовые сплавы ХН65МВ и Н70МФ размером 20—70 мм, ЧМТУ 1-933—70.
9. Листовой сплав ХН65МВ толщиной стенки 5—12 мм, ГОСТ 5.1316—72,
10. Листовые сплавы ХН65МВ н Н70МФ толщиной 1,5—3,9 мм
ЧМТУ 1-913—70.
472. Цены на стали и сплавы ** 137]
Сталь, сплав Цена Сталь, сплав Цена
15Х18Н12С4ТЮ 1200—1100 I0X17H13M3T 1 700—1 590
15Х18Н12С4ТЮ-1В 1330—1690 06ХН28МДТ I 830—1 710
08Х17Н13М2Т 1490—1390 ХН65МВ •« 10 480—10 400
08XI7HI5M3T 1790—1690 Н70МФ *’ 9 610—9 530
” В рублях sa 1 т сортового сплава размером 10—200 мм.
•а То же, размером 20—70 мм.
Сортамент. 1. На сортовую и калиброванную коррозионно-стойкую, жаро-
прочную и жаростойкую сталь.
Сортамент, форма и размеры должны соответствовать требованиям:
горячекатаной круглой — ГОСТ 2590—71*;
горячекатаной квадратной — ГОСТ 2591—71*; 4693—77;
кованой круглой и квадратной —ГОСТ 1133—71;
Сплавы для весьма агрессивных сред
263
— ГОСТ 4405—75;
— ГОСТ 103—76;
— ГОСТ 2879—69;
— ГОСТ 7417—75;
— ГОСТ 8559-75;
— ГОСТ 8560-78;
— ГОСТ 14955—77.
горячекатаной и кованой полосовой
горячекатаной полосовой
горячекатаной шестйгранной
калиброванной круглой
калиброванной квадратной
калиброванной шестигранной
шлифованной или обточенной круглой
2. На толстолнстовую и тонколистовую коррозионно-стойкую, жаростой-
кую и жаропрочную сталь.
Форма, размеры н отклонения должны соответствовать требованиям: для
горячекатаной — ГОСТ 19903—74*; для холоднокатаной — ГОСТ 19904—74.
Горячекатаную сталь изготавливают толщиной 4—50 мм, ГОСТ 7350—77,
н толщиной 1,5—3,9 мм, ГОСТ 5582—75*.
Холоднокатаную сталь изготавливают толщиной 4—5 мм, ГОСТ 7350—77,
н толщиной 0,7—3,9 мм, ГОСТ 5582—75*.
ГЛАВА 11
ДВУХСЛОЙНЫЕ СТАЛИ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ
ХИМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ
_ Двухслойные листовые стали состоят из основного слоя — низколегирован-
ной илн углеродистой стали и коррозионно-стойкого плакирующего слоя из кор-
розионно-стойкой стали, коррозионно-стойких сплавов на никелевой основе
(ХН65МВ и Н70МФ), жаростойкого и жаропрочного сплава ХН78Т, никеля и
мопель-металла (табл. 475). Горячекатаные двухслойные коррозионно-стойкие
стали и сплавы изготовляют способами пакетной прокатки, литейного плакиро-
вания и другими способами по ГОСТ 10885—75*.
Назначение наиболее распространенных двухслойных сплавов приведено
в табл- 473.
Химический состав сталей основного слоя должен соответствовать следую-
щим ГОСТам: ВСтЗсп — ГОСТ 380—71*; 10—ГОСТ 1050—74**; 20К —
ГОСТ 5520—79; 16ГС, 09Г2, 09Г2С. 10ХСНД — ГОСТ 19282—73; I2MX -
ГОСТ 20072—74.
Химический состав сталей основного слоя 10ХГСН1Д, 12ХМ и 1Х2М1
приведен в табл. 474.
473. Назначение и общая характеристика (ГОСТ 10885—75) (32]
Ста-in Назначенне и коррозионная стойкость
ВСтЗсп, 20К. 09Г2, 16ГС, С9Г2С, I2M.X. 12 ХМ, 1 Х2М1-J-C8X18Н1 ОТ Для корпусов, днищ, фланцев и других деталей хими- ческой аппаратуры, работающих под давлением при тем- пературе —40ч-400°. Может заменять сталь 03Х18Н10Т при работе в азотной в других кислотах, в растворах солей, в которых по наблюдается местной коррозия и ско- рость общей коррозии стали 08Х18Н10Т не превышает 0,1—0,4 мм/год
ВСтЗсп, 2 0К. 16 ГС. 09Г2С-М0Х17Н13М2Т Применяется для тех же узлов п деталей, что и пре- дыдущая сталь. Может заменять сталь 10Х17Н13М2Т в растворах уксусной, фосфорной кислот, в растворах солей, а также в условиях, в которых не наблюдается местной коррозии и скорость общей коррозии стали 10Х17Н13М2Т не превышает 0,1 — 0,3 мм/год
ВСтЗсп, 20 К, 16ГС+ Ч-06ХН28МДТ (ЭИ943) Для корпусов, днищ, фланцев и других деталей хими- ческой аппаратуры и сосудов. Может заменять сталь 06ХН23МДТ в растворах серной, фосфорной кислот, растворах солей и др.
ВСтЗсп, 2 0К, 09 Г2, 16 ГС. 09Г2С, 10ХСНД, 10ХГСН1Д. I2MX, 12ХМ+12X1 8Н10Т Для корпусов, днвщ, фланцев и других деталей химиче- ской аппаратуры и сосудов, работающих под давлением при температуре -4 04-400°. Может заменять сталь 12Х18Н1ОТ при работе в растворах азотной, фосфорной, уксусной кислот, щелочей, солей, в которых ие наблю- дается местная коррозия и скорость общей коррозии стали 12Х18НЮТ не превышает 0,1—0,3 мм/год
Двухслойные стали
265
Продолжение табл. 473
Стали Назначение п коррозионная стойкость
ВСтЗсп, 20К 16ГС, 09Г2С+10XI7H13M3T Назначение то же, что и предыдущей стали. Коррозион- ная стойкость хорошая в средах, содержащих уксусную кислоту и ионы хлора. Обладает более высокой коррозион- ной стойкостью, чем двухслойная сталь с плакирующим слоем из стали I0X17H13M2T. Температура штамповки 1200—900°. Сваривается ручной дуговой сваркой. Об- рабатываемость резанием удовлетворительная. Обра- ботка давлением: радиус гибки в холодном состоянии плакирующим слоем внутрь равен 4s: в горячем со- стоянии — 2.5s (s — толщина листа)
ВСтЗсп, 09 Г2, 09Г2С + + 08X13 Для корпусов аппаратов, днищ, патрубков и других деталей, работающих при температурах —40-=-425° и дав- лении до 500 МПа. Может заменять сталь 08X13 для деталей, работающих в воде, разбавленных растворах солей, средах нефте- перерабатывающей промышленности и др.
20K+08XI3 Для корпусов аппаратов, днищ, патрубков и других деталей, работающих при температуре —404-540°
12ХМ +08X13 12МХ+ 03X13 Назначение то же, что и стали 20К+08X13, но для ра- боты под давлением. Сваривается РДС. Сталь 12 ХМ + + 08X13 поставляется по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 390—60, доп. I, нзм. 1,2; сталь I2MX+0SX13 — по ЧМТУ 3258—52
16ГС+03X13 Для химической аппаратуры, работает под давлением при температуре —404-+4500
474. Химический состав стали основного слоя, % (ГОСТ 10885—75*)
Сталь С, нс более Si Мп Сг
ЮХГСН1Д 0,12 0,7—1,0 0.5—0,9 0,4—0.7
12 ХМ 0,16 0,17—0,37 0,4 —0.7 0,3—1.1
IX2MI 0,08 — 0,12 0,3—0.6 2,0—2.5
Сталь N1, не более Мо Си s Р
не более
10ХГСН1Д 1,3—1,6 - 0,3—0.6 0,035 0,035
12ХМ 0.3 0,4 — 0,55 Не более 0.25 0,030 0.030
IX2M1 0,5 0,9—1,1 - о.озо о.озо
Примечание. В стали 10ХГСН1Д допускается технологическая добавка
титана.
266
Двухслойные стали
Химический состав сталей плакирующего слоя должен отвечать требова-
ниям ГОСТ 5632—72*.
Двухслойные листы поставляются после термообработки.
Механические свойства двухслойных листов и испытание на изгиб должны
отвечать требованиям стандартов на стали основного слоя: ВСтЗ 2—6-й катего-
рий — ГОСТ 380—71*; 20К, 16ГС, 09Г2С — ГОСТ 5520—79; 09Г2, 10ХСНД —
ГОСТ 19282—73; 10 — ГОСТ 1577—70*.
Для двухслойных листов толщиной 16 мм и более с основным слоем нз стали
10ХСНД значение ударной вязкости при температуре—40 °C должно быть нс
менее 30 МПа.
Механические свойства н испытание на изгиб двухслойных листов с основ-
ным слоем из сталей 10ХГСН1Д, I2MX, 12ХМ и IX2M1 приведены в табл. 476.
Плакирующим слой из сталей 08Х18Н10Т, 12XI8H10T, 03XI8HI1,
10XI7H13M2T, I0X17HI3M3T, 08X17HI6M3T, 03XI6HI5M3 н сплавов
06ХН28МДТ, Н70МФ, ХН65МВ, ХН78Т не должен быть склонен к межкристал-
литной коррозии. Отслой коррозионно-стойкого слоя не допускается.
475. Сочетание марок сталей двухслойных листов (ГОСТ 10885—75*)
Стали п сплавы плакирующего слоя Cia.ni основного слоя
ВСтЗсп о 20К ст о 16ГС 1 09Г2С юхенд 10ХГСН1Д 12МХ 12ХМ IWCXI 1
03X13 08Х17Т 15Х25Т 08Х18Н10Т I2XISH10T 03X181111 10Х17Н13М2Т 10X17H13M3T 08X17HI6M3T 06ХН28МДТ 03X1GH15M3 ХН65МВ Н70МФ ХН78Т Монель НМЖМц 28-2,5-1,5 Никель НП-2 + + + + + - - + +
— - - - -
+ + + + -
— — - - - - - 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 + 1'1 1+1 1 + 11 1 + 1 1 1 + ||1 + 1 1 1 +
Примечание- Двухслойные листы изготовляются из сочетаний сталей основиого и плакирующего слоев, отмеченных знаком «-}-»; листы со знаком « » прокатываются по согласованию с изготовителем.
Двухслойные стали
267
4 76. Механические свойства двухслойных листов (ГОСТ 10885—75*)
Сталь основного слоя Толщина листа, мм °т I МПа % °Н' Дж/см1 Угол загиба, град
не менее
10ХГСН1Д 12МХ 12 ХМ 1 Х2М1 5—10 12—40 450 225 560 430 16 24 60 180; с = 2а
30—60 240 450 19 80 180; с = Зс
Примечание. С толщина оправки, а — толщина листа при испы-
тании иа изгиб в холодном состоянии.
477. Механические свойства двухслойной стали
при повышенных температурах [82]
Температур а °т °в б»
ння, °C МПа % Дж/см2
Сталь ВСтЗсп 4- 06ХН23МДТ •
20 324 444 31,5 57,5 ас—99
200 335 480 19,7 48.6 92—97
400 285 33S 23,5 54,4 ба—83
500 165 228 29,1 67,5 55—66
600 123 166 24,2 69,2 55—61
700 ао 115 25,0 66,4 18 — 19
800 60 77 48,5 98,0 1а—21
Сталь 20К 4* 10X17HI3M2T ♦ S
20 232 451 35,0 58,5
700 70 102 27,2 56,а
800 54 82 20,8 33,1
900 42 53 77.2 28,1
** После отжига при 900% 2 ч, охлаждение иа воздухе.
•« В остояинп поставки.
478. Технологические свойства J32]
Двухслойная сталь Температура штамповки, °C Обрабатываемость резанием
начала конца
ВСтЗсп, 20К, 09 Г2, 16ГС, 09Г2С, 12МХ, 12ХМ, 1Х2М1 4- 08Х18Н10Т 1200 925 Удовлетвори- тельная
ВСтЗсп, 20К, 16ГС, 09Г2С 4- 10Х17Н13М2Т нас 900 Затруднена
268
Двухслойные стали
Продолжение табл. 478
Двухслойная сталь Температура штамповки, °C Обрабатываемость резанием
начала конца
ВСтЗси. 20К, 16ГС + 06ХН28МДТ 1050 900 —
ВСтЗсп. 20К. 091'2, 16 ГС, 09Г2С, ЮХСНД. 10ХГСН1Д. 12МХ, 12ХМ + + 12XI8H10T 1200 925
ВСтЗсп, 2 0К, 16 ГС, 09Г2С + + 10XI7HI3M3T 900 Удовлетвори- тельная
ВСтЗсп. 09Г2, 09Г2С + 03X13 - - •=.
20К 4- 08X13
I2XM 4* 08X13. I2MX -}- 08X13
16ГС 4- 08X13
Примечание. Способ сварки всех сталей РДС
Виды поставляемого полуфабриката. Двухслойные листы изготовляют тол-
щиной 4—160 мм. Толщина листов и коррозионно-стойкого слоя приведена
в табл. 479. Длина и ширина двухслойных листов находится в пределах: прн
толщине 4—16 мм и ширине 1200—1700 мм длина — 2000—7000 мм; листы тол-
щиной 18—60 мм и шириной 1500—2800 мм имеют длину 2500—4700 (5700) мм,
ГОСТ 10885—75.
479. Толщина листов w коррозионно-стойкого слоя (ГОСТ 10885—75*)
Толщина листа, мм Толщина корро- зионно-стойкого слоя, мм Толщина листа, мм Толщина корро- зионно-стойкого слоя, мм
4; 6 6; 7 1.0—1.5 1.5—2,0 22; 24; 26 28; 30 3,0—4.0 3,5—5.0
8; 9; 10; 11 12; 14 2.0—3.0
32; 34; 36; 33 40; 42; 46; 48; 50 63; 55; 60 4,0^6,0
16; 18; 20 2,5—8,5
ГЛАВА III
ЖАРОПРОЧНЫЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ
ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ КОТЛОТУРБИНОСТРОЕНИЯ
И ГАЗОВЫХ ТУРБИН
1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ВЫБОР ЖАРОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ
И СПЛАВОВ
Жаропрочность — способность материала противостоять механическим на-
грузкам при высоких температурах. Многие жаропрочные стали и сплавы должны
обладать одновременно н достаточной жаростойкостью.
ГОСТ 5632—72* предусмотрено 39 марок жаропрочных сталей н 24 марки
жаростойких сплавов.
Приняты следующие характеристики жаропрочности.
Предел ползучести (опл) — напряжение, вызывающее заданную скорость
деформации при данной температуре. Например, по ГОСТ 3848—68 предел пол-
аучестн может быть обозначен —эт0 напряжение (МПа), вызывающее
суммарную деформацию в 0,2% за 100 ч при температуре 700°.
Для деталей, работающих длительный срок (годы), предел ползучести дол-
жен характеризоваться малой деформацией, возникающей прн значительной
длительности приложения нагрузки. Например, у лопаток паровых турбин де-
формации не должны превышать 1% за 10 лет. Для труб паровых котлов, рабо-
тающих под давлением, допускается суммарная деформация не более 1% за
100 000 ч, в отдельных случаях допускается 5%. У лопаток же газовых турбин
деформация может быть 1—2% за 100—500 ч [53].
Длительная прочность — одл — напряжение, вызывающее разрушение при
данной температуре за данный отрезок времени. Например, по ГОСТ I0I45—62
предел длительной прочности может быть обозначен — напряжение (МПа),
вызывающее разрушение материала за 1000 ч при 700 °C.
Длительная прочность является важной характеристикой материала, так
как она определяет срок службы его до разрушения, т. е. его живучесть.
Жаропрочность зависит от температуры рекристаллизации металла, пре-
дела его упругости, сопротивления материала пластическим деформациям при
высоких температурах, размера зерна, наличия в сплаве примесей, цикличности
нагревов (теплосмен), предварительной пластической деформации, легирования
сталей и сплавов в сочетании с термообработкой н температуры плавления. Чем
выше температура плавления металла, тем выше температура его рекристал-
лизации:
^рекр = О^пл>
где а ~ 0,2-?-0,4 для чистых металлов и а = 0,7-?-0,8 для концентрированных
твердых растворов. Следовательно, при выборе жаропрочных сплавов должны
быть взяты твердые растворы, которые повышают температуру рекристаллиза-
ции, или пересыщенные растворы, способные к дополнительному упрочнению
за счет дисперсионного твердения.
В сложнолегированных жаропрочных сплавах процессы пластической де-
формации ваторможены происходящими процессами дисперсного упрочнения
Жаропрочные стали и сплоеы
вследствие выделения карбидных, интерметаллндмых и других фаз. Жаропроч-
ность по существу является сопротивлением материала упругим и пластическим
деформациям при высоких температурах.
Существенное влияние на жаропрочность оказывает размер зерна. Более
крупное зерно приводит к повышению жаропрочности.
Повышение жаропрочности достигается также применением термомехани-
чсской обработки. Например, двлгатели с лопатками, подвергнутыми тсрмоме-
ханической обработке, имели наработку до 1000 ч вместо 100—150 ч [53].
При выборе стали для котельных установок, работающих длительное время
(10 000—100 000 ч) при температурах 500—580 °C, в частности, для паропровод-
ных и пароперегревательиых труб, а также коллекторных установок высокого
давления и для поковок паровых котлов и цилиндров газовых турбин рекомен-
дуются стали перлитного класса. Такие стали условно называют теплоустой-
чивыми (ГОСТ 20072—74). Лучшими для этой группы детален являются стали
типа 12Х1МФ (с добавками ванадия).
Наиболее эффективными легирующими элементами в отношении повышения
длительной прочности инзкоуглеродистых сталей при 700 °C являются вольфрам
и ниобий (сталь 09Х14Н19В2БР). Изучение влияния легирующих элементов при
сложном легировании позволило разработать ряд жаропрочных сплавов с кар-
бидным упрочнением, средн которых сплавы 40Х15Н7Г7Ф2МС (ЭИ388).
37Х12Н8Г8МФБ (ЭИ481). Сплавы нашли широкое применение в промышленности
н применяются прн температурах до 650 °C.
Аустенитные дисперсионно-твердеющне стали (упрочняемые термообработкой)
обладают жаропрочностью более высокой, чем гомогенные (не упрочняемые
термообработкой), что объясняется тонким распределением второй фазы, однако
это преимущество возможно только прн кратковременных сроках службы. При
длительных сроках службы (более 100 ч) избыточная, упрочняющая фаза коагу-
лирует, и тогда гомогенные сплавы превосходят по жаропрочности дисперсионно-
твердеющие. Например, дисперснонно-твердеющая сталь 10XIIH20T3P (ЭИ696)
прн кратковременной рзботе имеет ОдСО = 850 МПа, а гомогенная сталь
09Х14Н19В2БР (ЭИ695Р) имеет только о™0 = 450 МПа.
При длительной работе жаропрочные свойства дпсперсионно-твердеющей
стали (ЭП696) резко уменьшаются до Од00 = 550 МПа, у гомогенной стали
(ЭН695Р) предел длительной прочности уменьшается значительно меньше: и^00 =
= 350 МПа [9].
Для лопаток турбин современных реактивных двигателей применяются
сплавы ла основе никеля и кобальта, так как они в работе разогреваются до
700—900°. Сплавы этн стареющие, так называемые нимоники.
Нимоник основного «классического» состава представляет собой четверной
сплав Ni—Сг—Ti—А1 (приблизительно 20% Сг, 1% А1 н 2% Ti, остальное Ni).
Высокая жаропрочность сплава нимоник обеспечивается его высокой прочностью
н малой скоростью разупрочнения.
Для лопаток газовых турбин, работающих ограниченный срок (от 100 до
1000 ч) при 800—850°, может быть выбран, например, сплав ХН70ВМТЮ
(ЭИ617), имеющий пределы прочности <^ = 200 МПа и <^5оо = 100 МПа.
Для дисков и лопаток газовых турбнн широко применяются сплавы
XH35BTIO (ЭИ787) н ХН77ТЮР (ЭИ437Б), в которые добавлены в малых коли-
чествах бор и церий. Главная функция этих добавок — связать вредные примеси
в тугоплавкие соединения. Пределы прочности этих сплавов имеют следующие вна-
чеиия: для сплава ХН35ВТЮ of™ = 400 МПа и <5™,= 320 МПа; для сплава
ХН77ТЮР = 420 МПа н o?jj°0 = 350 МПа.
По жаропрочным свойствам железоннкелевые сплавы ие уступают, а ко-
бальтовые превосходят сплавы на основе никеля. Однако железоникелевые
Стали для работы при температурах 350—580 °C
271
сплавы малопластичны, склонны к образованию трещин и других дефектов,
сплавы же с кобальтом очень дороги (см. с. 302, табл. 525).
Содержание кобальта в сплавах должно быть достаточно высоко (4—16%).
Чем выше рабочая температура сплава, тем больше кобальта требуется для полу-
чен ля данного уровня жаропрочности.
2. СТАЛИ ДЛЯ РАБОТЫ ПРИ ТЕЛ1ПЕРАТУРЕ 350—580 °C
480. Назначение, температура н срок работы (ГОСТ 5632—72 ♦)
Сталь Темпе- ратура работы, °C Срок работы Темпе- ратура окалино- обраао- вания, °С Назначение
Стали мартенситного класса
12Х8ВФ Длительный 650 Трубы печей, аппараты н ком- муникации нефтезаводов
20X13 500 750 Лопатки паровых турбин, кла- панов, болтов и труб
15X11МФ Весьма длительный Рабочие н направляющие ло- патки паровых турбин
13X1 4НЗВ2ФР (ЭИ736) 550 700 Тяжелонагруженные детали— диски, валы, стяжные болты, лопатки н другие детали, ра- ботающие в условиях повы- шенной влажности
Ci 12X13 а л и м а 500 ртенсито- Весьма длительный j е р р н т ого класса Лопатки паровых турбин, клапаны, болты и трубы
15Х12ВНМФ (ЭИ802) 580 750 Роторы, диски, лопатки, бол- ты
14Х17Н2 (ЭИ268) 400 Длительный 800 Рабочие лопатки, диски, валы, втулки
03X13 Ста 500 ль ферритного к Весьма I 750 длительный I л а с с а Лопатки паровых турбин, клапаны, болты и трубы
09Х16Н15МЗБ <ЭИ347) Сталь аустен 350 I Весьма 1 длительный I W н о г о 850 класса Пароперегреватели, трубо- проводы высокого давления
Примечание. Под длительным сроком работы условно понимается время службы от 1000 до 10 000 ч (в отдельных случаях — до 20 000 ч); под весьма длительным — от 60 000 до 100 000 ч.
481. Химический состав % (ГОСТ 5532—72 *)
Сталь С Si | Мп нс более Сг W Мо V NI Другие элементы
15Х11МФ 0,12-0.19 0.5 0.7 10.0-11,5 - 0,6—0.8 0.25-0.4 - -
15Х12ВНМФ 0,12 — 0,18 0,4 0,5 — 0.9 11,0—13,0 0.7-1,1 0,5-0,7 0,15-0,3 0,4 —0,8
09Х16Н15МЗБ Не более 0,09 0,8 0.8 15,0—17,0 - 2,5—3,0 - 14-16 0.8—0,9 Nb
13Х14НЗВ2ФР 0,10-0,16 0,6 0,8 13,0—15,0 1.6-2,2 - 0,18 — 0.28 2.8-3,4 Не более 0,05 Т1; 0,004 В
Примечание, Химический состав сталей 08X13, 12X13, 20X13, 14Х17Н2, 12Х8ВФ см. табл. 416, 422, 590.
•1 Не более 0,025% S, 0,03% Р.
482. Механические свойства* сталей (ГОСТ 5949—75)
Сталь Режим термообработки а, °с) °в ат б. ч> ° И' Дж/смв Н В после отжига, не более
МПа %
не менее
15Х11МФ 3. 1030—1060. м + Ов, 700—740, м 700 500 15 55 60 229
15Х12ВНМФ Отж., 900—950, печь-J- 3, 1000—1020; м 4- Ов, 680—700, возд. 750 600 45
13Х14НЗВ2ФР 3, 1040—1050, возд. или м + Ов. 040—880, возд. 950 750 14 55 90 302
Примечание. Для сталей 08X13, 12X13, 20X13. 14Х17Н2, 12Х8ВФ см. табл. 417, 425. 591.
• Образцов из заготовок до & 60 мм.
Жаропрочные стали и сплавы • Стали для работы при температурах 350 580 С
274
Жаропрочные стали и сплавы
4S5. Коэффициент линейного расширения сталей 125 1
Сталь а. 10е, мм,(мм.°C). При \ Сс Сталь а. 10е, мм/(мм.°С), при 1, °C
20— 400 20—500 20—600 20— 400 20—501 20— 600
08X13 11,8 12.1 12,3 14XI7H2 11,0 П.1 11,3
12X13 11,1 11,5 12,3 15ХПМФ 1 1,3 II.7 12.0
20X13 11.4 11,8 15Х12ВНМФ 11,0 11,2 11.6
486. Модуль продольной упругости II теплопроводность сталей 1251
Сталь Е-10~4, МПа, при тем- пературе, 6 С Вт/(м.°С), при температуре, °C
400 500 600 400 500 600
08X13 16,6 25,0(20°)
12X13 19,3 18.3 28,0 28,1 28,1
20X13 18,4 17,5 27.8 27,4 -
14XI7H2 15X11 МФ 21,0 (20°) 19,3 1а — 24,9 27,4 25,6 27,8 26,3 28,1
15Х12ВНМФ 19,4 18,4 16,6 26,7 27,0 27,4
487. Технологические свойства сталей 1251
Сталь Температура ковки, °C Дс, Acs Обрабатываемость резанием
°C НВ к» Материал резца
15Х11МФ •« 1200—850 - 830 217 1.0 0,6 Твердый сплав Быстрорежущая сталь
15Х12ВНМФ *’ 1230—900 800 860 187 0,6 То же
♦’ Охлаждение поковок: отжиг с переохлаждением.
•* Охлаждение в штабелях на воздухе.
Свариваемость. Стали 12Х8ВФ, 15X11 МФ, 15Х12ВНМФ трудно свари-
ваются. Способ сварки — РДС, необходим предварительный подогрев (350—400 )
и последующая термообработка. Электроды: КТЙ-9 и КТИ-10.
Азотируемость. Температура аэотируемости 530—580 С; глубина до
0,3 мм.
Технологические свойства сталей 08X13, 12X13, 20X13 и I4X17H2 см.
табл. 420, 431.
Виды поставляемого полуфабриката см. с, 241, 281,
Стали для работы при ' температурах до 600 °C
275
3. СТАЛИ ДЛЯ РАБОТЫ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ ДО 600 °C
488. Назначение, температура и ерик работы (ГОСТ 5632—72 *)
Сталь Срок работы Темпе- ратура окалино- образо- вання, °C Назначение
15Х5М 15Х5ВФ Ста л 1 Весьма длитель- ный марте 650 нситного класса Корпуса и внутренние элементы аппа- ратов нефтеперерабатывающих заводов и крекинговых труб, детали насосов, задвижки, крепежные детали
18ХПМНФБ (ЭП291) Тяжелонагружениые детали, лопатки па- ровых турбин, детали клапанов, поковки дисков, роторов паровых и газовых тур- бин. Сталь может выплавляться ЭШП и ВДП
11ХПН2В2МФ (ЭИ962) 16.Х11Н2В2МФ 011962 А) 13X11Н2В2МФ (ЭИ961) Дли- тельный 750 Диски компрессоров, лопатки н другие нагруженные детали
20Х12ВНМФ (ЭГ1428) Весьма длитель- ный То же, что в сталь 18Х11МНФБ. Сталь может выплавляться ЭШП н ВДП
Стал 13Х12ВМБФР (ЭИ993) марте Весьма длитель- ный н с и т н о- ферритного класса 750 I Турбинные лопатки, крепежные детали. 1 Формы для литья и жидкой штамповки I медных и алюминиевых сплавов
12Х13Н10Т <эят Стали у с т е н к тного класса Детали выхлопных систем, трубы, ли- стовые в сортовые детали
12Х18Н12Т 350 То же. Сталь более стабпльна в работе по сравнению со сталью 12XI8HI0T
12X18 НЭТ Весьма длитель- ный То же назначение, что и стали 12Х18Н10Т
08Х16Н13М2Б (ЭИ680) Поковки для дисков и роторов, лопатки, болты
31Х19Н9МРГ. (ЭИ572) 800 Роторы, диски, болты, лопатки, валы. Сталь может выплавляться ВДП
П р и м е ч а н и е. Температура работы для всех сталей 600 ЭС.
276
Жаропрочные стали и сплавы
489. Химический состав*1, % (ГОСТ 5882—72 *)
Не более 0,8% Si, 0,025% S, 0,035%
Стали для работы при температурах до 600 °C
277
490. Л1еханическне свойства сортовой стали (ГОСТ 6949—75)
Сталь Режим термообработки (С °C) °в °т в, ф X о №
МПа %
не менее
18Х11МНФБ Стали мартенсити 3, 1080—ИЗО, возд. или м Ов, 660—770, возд. ого 750 ласе 600— 750 е 15 50 60
20Х12ВНМФ 3, 1010—1060, м + Ов, 660—770, возд. 600
11ХИН2В2МФ Н, 1000—1020 + 3. 1000—1020, м или возд. + 0,540—590, возд. 1000 850 10
13ХНН2В2МФ 3, 1000—1020, м или возд. 4- Ов, 660—710, возд. 900 750 15 55 90
3, 1000—1020, м или возд. Ос, 540—590, возд. 1100 950 13
16Х11Н2В2МФ Н, 1000—1020 4- 3, 1000—1020, м 4- 4- Ов 660—710, возд. По согласованию
Н, 1000-1020 4- 3. 900—1020, ы 4- Ос 550—590. возд. с изготовителем
Стал 18Х12ВМБФР ь мартенситно-феррити 3, 1050—1150, м 4- Ов, I 7-0 650—700. возд. I ого 500 класса 12 । 45 40
08Х16Н13М2Б Стали аустенптнс 3. 1100—1130, возд. го к 560 пасса 220 40 50 120
31Х19Н9МВБТ 3, 1140—1 ISO, в 4- С, 750—800, 15 ч, возд. 600 300 30 40 -
Примечания: 1. Для сталей 15Х5М, 15Х5ВФ, 12Х13Н10Т, I2X13H12T, 12Х18Н9Т см. табл. 455. 591. 2. 1 кгс/мм8 «10 МПа; 1 кге-м/см8 «10 Дж/см*.
Примечание. Для сталей 15Х5М л 15Х5ВФ см. табл. 592. 12Х18Н10Т 12Х18Н12Т 12Х18Н9Т 31Х19Н9МЕБТ 08Х16Н13М2Б 1 20Х12БНМФ 16Х11МНФБ Сталь
tfsoe ‘ооп—oso 1 'е 3, 1150—1180. в 4- С, 800. 15 ч. возд. 3, 1100—1130, возд. 3, 1050—1100, м + Ов, ! 650—720, возд. W о СП о + о я о р Z Н, 1100—1140 + Св, 750. 10 Ч Режим термообработки (Г, СС)
20 550 600 20 560 600 20 500 600 20 550 600 20 580 600 009 0S9 0Z Температура испыта- ния. °C
230 140 120 ! 230 210 250 230 175 170 670 500 410 W -1 ОТ КЗ н-* ООО 570 430 360 МПа о
560 390 350 750 500 490 л л с» м <о ю осте? Д (л о м О ООО 85( 1 450 380 730 440 380 Q а
М ОВ Л. ев •“ е> М Ю СС о о — g сс g- X ы л КЗ КЗ — сс — ел «э м от 55 •Р1
220 220 200 95 105 ПО I 1 о U W ООО СС сс «о сп о ел 1 0н, Дж/см’
492. Предел ползучести и длительной прочности (ГОСТ 5949 — 75)
Сталь Режим термообработки (Г. вС) Температура испытания, °C °10 ООО °100 ООО °1/10 ООО 01/100 000
МПа
не менее
11Х11Н2В2МФ (ЭИ962) Н. 1000—1020 4- з, 1000—1020. м 4- 4- 0, 540—59.0, возд. 550 400 (100 ч) - - - .
18Х12ВМБФР (ЭИ993) 3, 1050—1100 + Ов. 650—700. возд. 560 590 - 200 150 140 90
12Х18Н10Т (ЭЯ1Т) 3, 1 050—1100 + Ов, ООО. 10 ч, возд. 600 550 150 60—100 110 75 30—40
12Х18Н12Т • 3. 1050—1100 4- с, 800, 10*4 600 650 170 105 135 75 -
08Х16Н13М2Б • 3, 1100—1150, в или возд. 4- Ов, 750 600 650 200 130 150 60—90 140—170 100—120 90 — 120 50—70
31Х19Н9МВБТ 3, 1150—1160, в 4- Ов, 600, 15 ч, возд. 600 650 240 170 220 150 НО 80
Примечаиие. Для стали 15Х5М и 15X5ВФ данные см. в табл. 593. • Данные по [45].
Жаропрочные стали и сплавы _ - ог
--------------------- Стали для работы при температурах до 600 С
ьо
О
280
Жаропрочные стали и спласы
493. Твердость сталей после отжига (ГОСТ 5949—75)
НВ, не более, для сплавов
18Х11МНФБ 20Х12ВНМФ 11Х11Н2В2МФ 16Х11Н2В2МФ
225 229 265 285
464. Коэффициент линейного расширения [25J
Сталь и-10“. ММ/(ММ'°С). прн /. °C Сталь а. 10е. мм/(мм.°С). при /, °C
20— 400 20— 500 20— 600 го—:оо 20—500 20—600
18Х11МНФБ 20Х12ВНМФ 18Х12ВМБФР 31 Х19Н9МВБТ 11.3 и.о 11,8 16.02 1 1.7 П.2 12,0 16.37 12.0 11,6 12,15 16,75 08Х161113М2Б 17.1 17.4 17,8
12Х18Н9Т 12Х18Н10Т 12Х18Н12Т 17.5 17.9 18.2
I5X5M 12.5 (485е) 12,7 (540°) 13.0 (650е)
495. Модуль продольной упругости и теплопроводность сталей [25]
Сталь Е.10“4» МПа. прн t, °C Л, Вт/(м.°С), при t, °C
400 500 600 400 500 600
12Х18Н9Т 12Х18Н12Т 17.7 16,9 16,0 21,0 23,0 24,6
18Х11МНФБ 19,3 18.0 20.5 (300°) - - -
20Х12ВНМФ 19,4 18,4 16,6 26,0 26,4 27,0
18Х12ВМБФР 19,5 18.8 17,3 25—29 26—33 27—33
08Х16Н13М2Б 17,43 16,7 15,82 —• — -—
31 Х19Н9МВБТ 18,6 17,9 17,0 20,0 21,5 23,5
15Х5М 18.2 14.8 10,4
Стали Оля работы при температурах Оо 600 °C
281
4Sfi. Технологические свойства 1251
Темпе- ратура ковки, °C Ас, Ас, Обрабатываемость резанием
Сталь ч <0 rt Я S1 и о я С НВ Материал резца
18Х11МНФБ •* 1180 800 — — 269 0,9 Твердый сплав
0,5 Быстрорежущая сталь
13Х11Н2В2МФ •• 1250 850 — — — —
20Х12ВНМФ *’ 1230 900 800 860 187 0,6
18Х12ВМБФР •• 08 .X16111ЗМ2Б •• 1200 1220 850 880 850 930 277 182 0,4 Быстрорежущая сталь
31Х19Н9МВБТ ♦* 1230 900 — — 175 0,3
0.6 . Твердый сплав .
•* Охлаждение поковок в колодцах.
*г То же, па воздухе.
*а Отжиг низкотемпературный.
Свариваемость. Стали 18Х11МНФБ, 20Х12ВНМФ, 31Х19Н9МВБД трудно-
свариваемые. Способ сварки — РДС, необходим подогрев и последующей тер-
мообработка.
Сталь 08Х16Н13М2Б— ограниченно свариваемая. Способ сварки — РДС
электродами ЦТ-7-1, ЦТ-6 и КТИ-5, с последующей термообработкой.
Сталь 18Х12ВМБФР — для сварных конструкций не применяется.
Для сталей 15Х5М, 15Х5ВФ. 12Х18Н10Т и других см. табл. 456, 595.
Виды поставляемого полуфабриката из сталей, применяемых при темпера-
турах 350—600 °C. 1. Сортовая горячекатаная сталь всех марок, кроме
12Х8ВФ, размером 5—200 мм, ГОСТ 5949—75.
2. Сортовая сталь 09Х16Н15МЗБ-Ш (электрошлакового переплава) раз-
мером 8—Ю0 мм, ЧМТУ 1-115—67.
3. Сортовая калиброванная сталь размером до 70 мм, ГОСТ 5949—75.
4. Листовая сталь 08Х16Н13М2Б толщиной 4—50 мм и 4—5 мм,
ГОСТ 7350—77.
5. Листовая сталь марок 16Х11Н2В2МФ и 12Х8ВФ толщиной 5—20 мм,
ЧМТУ 1-377—68 и ЧМТУ 1-414—68 соответственно.
6. Листовая сталь марок 11X11Н2В2МФ и 16X11Н2В2МФ толщиной 0,7—
3,9 мм, ГОСТ 5582—75*.
Примечание. Виды поставляемого полуфабриката на стали 08Х]3,
12X13, 20X13, 14Х17Н2, 15Х5М, 15Х5ВФ, 12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 12Х18Н9Т
см. с. 241 и 254.
2S2
Жаропрочные стала и сплавы
<97. Цены на стали •* [37]
Сталь Цепа । Сталь Цена
18Х12ВМБФР •• 31 Х19Н9МВБТ •• • 1 В рублях • • По ГОСТ • * По ЧМТУ 833—531 1560—1170 । за 1 т сортовой стали 5949 — 75. 1-187—67. 18Х11МНФБ 20Х12ВНМФ •• размером 5—200 мм 1060—690 970—648
4. СТАЛИ ДЛЯ РАБОТЫ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 650—850 °C
498, Назначение и характеристика (ГОСТ 6632—72 *)
Сталь Темпе- ратура работы, сС Срок работы Темпе- ратура окалвно- образо- вання, °C Назначение
Стали мартенситного класса
40Х9С2 650 Стали Дли- тельный 850 Т и о г о Клапаны автомобильных, тракторных к дизельных мо- торов, крепежные детали
40X10С2М (ЭИ 107) То же и клапаны впуска авиа- двигателей
09Х16Н4Б (ЭП56) 09Х14Н16Б (ЭИ694) Весьма длитель- ный а у с т е и । Весьма длитель- ный Трубы пароперегревателей и трубопроводы установок сверхвысокого давления, ли- стовой прокат класса То же
45Х14Н14В2М (ЭИ69) 650 Дли- тельный 850 Клапаны моторов^ детали ар- матуры н трубопроводов, кре- пежные детали
40Х15В7Г7Ф2МС (ЭИ388) Ограни- ченный 800 Лопатки газовый турбин^ кре- пежные детали
37Х12Н8Г8МФБ (ЭИ481) 630 Дли- тельный 750 Диски, лопаткн, крепеж для газовых турбин
Стали для работы при температуре от 650 до 850 °C
283
Продолжение табл. 498
Сталь Темпе- ратура работы, Срок работы Темпе- ратура окалино- образо- вания, °C Назначение
10XI1H20T3P (ЭИ696) 700 Ограни- ченный 850 Детали турбин
10Х11Н20Т2Р (ЭИ696А)
10X11 H23T3MP (ЭПЗЗ) Пружины и детали крепежа
09Х14Н19В2БР (ЭИ695Р) Весьма длитель- ный Трубы пароперегревателей и трубопроводы установок сверхвысокого давления
09Х14Н19В2БР1 (ЭИ726) Роторы, диски н лопатки тур- бин
08Х15Н24В4ТР (ЭП164) 900 Рабочие н направляющие ло- патки, крепежные детали, ди- ски газовых турбин. Сталь может выплавляться с применением ВДП
4БХ22Н4МЗ (ЭП48) 780 Дли- тельный 950 Клапаны моторов
55Х20Г9АН4 (ЭП303) 850
Примечание. Стали 40Х9С2, 40Х10С2М, 09Х14Н16Б| 45Х22Н4МЗ, Б5Х20Г9АН4 одновременно являются н жаростойкими.
499, Химический состав, % (ГОСТ 5692 — 72 *)
Сталь С SI Мп Сг Ni Мо Другие элементы
не более
40Х9С2 40X10С2М 0,35—0,45 0,35-0,45 2,0—3.0 1,9-2,6 0,8 8,0—10,0 9.0—10,5 - 0,7—0,9 -
09Х16Н4Б 09Х14Н15Б 0,05 — 0,13 0,07—0,12 0.6 0,5 1,0-2,0 15—17 13—15 3,5—4,5 14-17 - 0,05-0,20 Nb 0.9—1,3 Nb
37Х12Н8Г8МФБ 45Х14Н14В2М 0,34-0,40 0,4—0,5 0,3—0,8 0,6 7,5—9,5 0,7 11,5 — 13,5 13.0—15.0 7,0—9,0 13—15,0 1.0-1.4 0.25 — 0,40 0,25 — 0,45 Nb; 1,25 — 1,55 V 2,0—2,8 W
40Х15Н7Г7Ф2МС 0,38 — 0.47 0,9—1,4 6,0—8.0 6.0—8,0 0,55 — 0.95 1,5 —1.9 V
08Х15Н24В4ТР Не более 0,08 0.6 0,5-1,0 14-16 22—25 - 1,4—1,8 Ti; 4,0-5,0 W ле более 0,005 В. 0.025 Се
45Х22Н4МЗ 0,4—0,5 0,7—1,0 0,85—1,25 21 — 23 4-5 2,5—3.0 —
55Х20Г9АН4 0,5-0,6 0,45 8,0—10,0 20—22 3,5-4.5 П,3—0,5 N
10Х11Н20Т2Р 1,0 1,0 10,0-12,5 18-21 Не более 0,008 В, 0,8 А1; 2.3 —2.8 TI
10X11Н20ТЗР 0.16 Не более 0,8 А1; 2,6—3,2 Т1
09Х14Н19В2БР 0,07—0,12 2,0 13—15 18 — 20 2,0—2,8 W; 0,9—1,3 Nb не более 0,005 В; 0,02 Се
09Х14Н19В2БР1 0,6 12-15 2,0—2,8 W; 0,9—1,3 Nb; не более 0,025 В; 0,02 Се
10X11H23T3MP 1 Не более 0,10 Не более 0,6 10,0-12,5 21-25 1.0-1,6 Не более 0,80 А1; 0,02 В
* Не более 0,030% S, 0,035% Р.
500. Механические свойства сортовой стали (ГОСТ 5949 — 75)
Сталь Режим термообработки (t, °C) °в 1 °т 6. 1 ф аН* Дж/см3
МПа %
не менее
40Х9С2 Стали мартенситного класса Отж., 850—870, возд. 1 750 450 15 35
40Х10С2М 3. 1010— 1050, возд. или м + Ов., 720—780, м 950 750 10 20
09Х15Н4Б •’ Отж. по режиму изготовителя 1050 - 13 - -
09Х16Н4В •> Отж, 620—640, 4—8 ч, печь до 200—300, далее возд. 1150 10
09Х14Н16Б Стали аустенитного кл 3, 1110—1130, возд. а с с а 500 200 35 50
45Х14Н14В2М Ов, 810 — 830, возд. 720 320 20 35
40Х15Н7Г7Ф2МС 10Х11Н20ТЗР 3, 1170—1190, в или возд. + С, 780—820, 8—10 ч, возд. 3, 1100—1170, возд. нли м + С, 700—750, 15—25 ч, возд. 900 600 15 10 15 30
10ХИН20Т2Р 3, 1020—1060, в нли возд. Не более 750 — 35 — —
10X11H23T3MP 3, 1100—1170, 2—5 ч, возд. или м + С, 750—600, 16—25 ч, возд. 900 600 8 10 30
3, 950—1050, 2—5 ч, м + С, 730—780, 16 ч + С, 600—650, 10—16 ч, возд. 1000 700 10 12
09Х14Н19В2БР 3, 1140—1160, возд. 520 220 35 50 -
09 Х14Н19В2БР1 | 3, 1120—1140, возд. + Ов, 740—760, 5 ч, возд. 30 44
Примечания: 1. Твердость после отжига для стали 4ЮХ10С2М — НВ 269—197; для стали 45Х14Н14В2М— 2f.5 1 хгс/мма « Ю МПа; 1 кгс*м/см2 « 10 Дж/см2. Для тонкого листа (ГОСТ 5582—75*) ♦ • Для толстого листа (ГОСТ 7350—77). ,
Жаропрочные стали и сплаеы Стали для работы при температуре от 650 до 850 °C
286
Жаропрочные стали и сплавы
501. Предел ползучести н длительной прочности сталей (ГОСТ 5949 — 75)
Сталь Режим термообработки (Г. °C) Температура испытания, °C о '>00 001р о о о © о о о о о
МПа
нс мопсе
09Х11Н16Б 3. 1140—1160, п 600 650 170 ПО 120 77 160 100 100 65
45X11Н14В2М 3, 1175, в + С, 750. 5 ч. возд. 600 700 180 150 180 37 80 16
09X11Н19В2БР 3. 1090—1130. в 650 700 168 125 130 95 1 10 65 110 65
09X14 1119 В2БР1 14, 1130, возд. + С, 750. 5 ч, возд. 650 700 21о 170 190 140 200 122 140 85
602. Предел длительной прочности сталей (ГОСТ 5949 — 75)
Сталь Режим термообработки (Г, °C) Темпе- ратура испита- кия, °C о.. °1ии
МПа
не менее
10X11H23T3MP 3, 1100—1170, 2—5 ч, возд. илн м 4- С, 750—800. 16—25 ч возд. 700 400
ЮХ11Н20ТЗР 3. 1100—1170, возд. нлк м + Ов, 740—760, 15 ч, возд. 400 -
45Х14Н14В2М Отж, 810—830. возд. 600 - 280
Стали, для работы при температуре от 650 до 850 °C 287
503. Пределы ползучести и длительной прочности сталей [25]
Сталь Темпера- тура нспы- та кия. еС °10 000 Чооооо °1/10000 ° 1/100 000
МПа
40Х10С2М 550 130 90 130 40
600 - - 50 20
37Х12Н8Г8МФБ 600 360 430 (1000 ч) 340 -
650 260 340 (1000 ч) 240
08Х15Н24В4ТР 650 290 230 200 140
700 180 140 - —
750 120 80 80 60
504, Коэффициент линейного расширения 126]
Сталь ЕС. 10®, мм/(мм.°С), при t, °C Сталь а. 10°, мм/( мм • °C), при 1, °C
20—400 20— 600 20—700 20- 500 20— 600 20— 700
40Х9С2 14,3 14.2 14,0 (20— 800°) 09Х14Н16Б 17.96 18,41 19.91
40Х10С2М 11,0 11,0 (20— 800°) 09Х14Н19В2БР 18,0 18,3 18,6
45Х14Н14В2М 17,0 (20— 300°) — 18,0 09Х14Н19В2БР1 17,8 18,1
Б 0 5. Модуль продольной упругости и теплопроводность сталей [25]
Сталь Е.10-4, МПа, при t, °C X, Вт/(м.°С), прн Г, °C
500 600 700 400 600 700
40Х9С2 20,0 (300°) 22,0
40ХЮС2М 20 (400°) — 22,0 — 25,0 (800е)
37Х12Н8Г8МФБ 13,5 12,8 11,7 21,5 25.0 26,0
09Х14Н16Б 21,0 24,0 25,0
09Х14Н19В2БР1 16,9 16,0 15,2 19,3 23,0 25.0
45Х14Н14В2М 16,9 16.0 15,2 20,0 22,0 24,0
09Х14Н19В2БР 15,0 15,37 15.1 15,0 (20е) —
288
Жаропрочные стали и сплавы
50G. Технологические свойства Г25]
о Е СЗ и а X о. и и Ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, электроды ЦТ-10, ЭШС. После сварки термообработка Трудно свариваемая. Способы сварки; РДС, электроды ЦТ-23 и АЖ-13-18: КТС- После сварки термообработка Трудно сваривается. Способ сварки •— РДС. После сварки термообработка ле применяется для ивариыл ЦИЙ ЮХЮС2М — Аег = 810’, де, = 950’.
Обрабатываемость резанием Материал резца Твердый сплав Быстрорежущая сталь Твердый сплав Быстрорежущая сталь 1 Твердый сплав Быстрорежущая сталь Твердый сплав Быстрорежущая сталь То же I Е ч И О К ч п ci II о О о 11
о -з- ем оо 1,0 0,35 I оо 0,2 0,15 I
ст. <о ем о о см 1 со т ю о о ем 40Х9С5
Температура ковки, °C конца 950 о «п СО Не менее 900 о о оо о «о СО для стали
га 1220 । 0911 о со о со о со 1160 1200 40Х9С2 * । 1200 • Критические точки;
Сталь 37Х12Н8Г8МФБ 09Х14Н19В2БР 09Х14Н16Б 09Х14Н19В2БР1 а. ш £ ю X со о 45Х14Н14В2М 40Х10С2М •
Сплавы на никелевой и железоникелевой основе
289
Виды поставляемого полуфабриката из сталей, применяемых при темпера-
турах 650—850 °C (табл. 498). I. Сортовая горячекатаная и кованая сталь всех
марок, кроме 09Х16Н4Б и 10ХШ1Н20Т2Р, размером 5—200 мм, ГОСТ 5949—75;
сталь 55Х20Г9АН4 размером 20—40 мм, ЧМТУ 1-494—68; сталь 45Х22Н4МЗ
размером 10—30 мм, ЧМТУ 1-847—69; сталь 08Х15Н24В4ТР размером 8—
200 мм, ЧМТУ 1-181—67.
2. Сортовая калиброванная сталь размером до 70 мм, ГОСТ 5949—75.
3. Листовая сталь 09Х16Н4Б размером 4—50 мм, ГОСТ 7350—77.
4. Листовая сталь марок 10ХНН20Т2Р и 09Х16Н4Б размером 0,7—3,9 мм,
ГОСТ 5582—75*.
5. Трубы бесшовные горячедеформированные из стали 09Х14Н19В2БР,
0 76—140 мм, ГОСТ 9940—72*.
6. Трубы бесшовные холодно- н теплодеформнрованные из стали
09Х14Ш9В2БР, 0 5—250 мм с толщиной стенки 0,2—22 мм, ГОСТ 9941—72*.
Б07. Цены на стали * [87]
Сталь Цена Сталь Цена
37Х12Н8Г8МФБ 09Х14Н19В2БР 10X11 H23T3MP 1640—1180 2190—1740 2640—2110 45Х14Н14В2М 09Х14Н16Б 10X11 Н20ТЗР 1520—1200 1580—1200 1920—1480
* В рублях за 1 т сортового проката размером 5—200 мм-
5. СПЛАВЫ НА НИКЕЛЕВОЙ И ЖЕЛЕЗОНИКЕЛЕВОЙ ОСНОВЕ
ДЛЯ РАБОТЫ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 650—850 °C
608. Назначение, температура и срок работы (ГОСТ БС32—72 *)
Сплав Темпе- ратура работы, °C Срок работы Темпе- ратура окалино- образо- вания, °C Назначение
ХН35ВТ (ЭИ612) 650 Весьма длитель- иый 850 Лопатки газовых турбин, диски, роторы, крепежные детали, пло- ские ПруЖННЧ
ХН80ТБЮ (ЭИ607) 700 1050 Лопатки, крепежные детали тур- бин
ХН35ВТЮ (ЭИ787) 750 Ограни- 900 Диски и лопаткн турбни н ком- прессоров. Может заменить сплав ХН77ТЮР
ХН77ТЮР (ЭИ437Б) чснный 1050 Рабочие лопаткн и диски газовых турбин
Ю Журавлев В. Н. др.
290
Жаропрочные стали и сплавы
Продолжение табл. 508
Сплав Темпе- ратура работы, °C Срок работы Темпе- ратура окалико- образе- вания, °C Назначение
ХН70ВМЮТ (ЭИ765) 750 Весьма длитель- ный 1000 Лопатки стационарных газовых турбин, крепежные детали
800 Дли- тельный
ХН70МВТЮБ (ЭН598) 850 Ограни- чен ныл Лопатки турбив
ХН70ВМТЮ (ЭИ617) Дли- тельный Рабочие и сопловые лопатки га- зовых турбин
ХН70ВМТЮФ (ЭН826) IU5C Лопатки турбин
ХН67МВТЮ (ЭП202) ЬСй 1000 Диски, корпуса, рабочие и соп- ловые лопатки газовых турбин, листовые детали турбин
8Ь0 Ограни- ченный 1000
ХН75ВМЮ (ЭИ827) 800 Дли- тельный 1080 Лопатки газовых турбин
650 Ограни- ченный
ХН56ВМТЮ (ЭП199) 800 1050 Тяжел она груженные детали, штуцера, фланцы, листовые де- тали
ХН65ВМТЮ (ЭИ893) Весьма . длитель- ный 1000 Рабочие и направляющие ло- патки, крепежные детали-газовых турбин
ХНЭ2Т (ЭП670) 850 Газоотводящие трубы, листовые детали высокотемпературных неф- техимических установой
ХН57МТВЮ (ЭП590) Кратко- времен- ный Лопатин, иорпуса н другие де- тали турбин
Примечание. Под кратковременным сроком работы понимают время
ца Ь00 ч, под ограниченным сроком работы — 100—1000 ч, под длительным
1000—10 000 ч (20 000 я), под весьма длительным сроком работы — 50 иии—
100 000 ч.
Сплавы на никелевой и окелезоникелевой основе
291
509. Химический состав % (ГОСТ 5632—72*)
10»
Не более 0.7% S1, 0.02% S, 0,02%
510. Мех а яи пескне свойства сплавов [41
Сплав Режим ^термообработки Темпе- ратура испыта- ния, °C лт лв б ° IV Дж/см1
МПа %
ХН35ВТ (ЭИ612) Ауст., 1000, 1 ч в + С, 870, 8 — 10 ч 4- С, 730, 25 ч, печь 20 650 440—630 370-54 0 800-870 510 — 700 18—30 10 — 23 | 30—35 | 15-36 80—180 100—180
ХН80ТБЮ (ЭИ607) Ауст., 5 ч в+С (трехступенчатое). 1000, 2 ч, охлаждение с печью до 900, 1 ч, охлаждение с печью до 800, 2 ч, позд. -J- С, 750, 2 ч, возд. 4- с. 650, 48 ч. возд. 20 700 650 500 1050 680 30 7 35 6 100 120
ХН70ВМТЮ (ЭИ017) Ауст., 1200, 2 ч, возд. 4- Ауст., 1050. 4 ч, возд. 4~ С, 800, 16 ч, возд. 20 800 850 750 580 470 1100 720 590 14 — 19 4,5 — 8 10 13 — 21 9 — 12 14 15—30 100
ХН77ТЮР (ЭИ437Б) Ауст., 1080, 9 ч. возд. 4- С, 750, 16 ч, возд. 20 700 750 650 530 530 1000 850 820 20 25—29 24 — 29 21 27—32 23 — 27 40 50 50
ХН35ВТЮ (ЭИ787) Ауст., 1180, 6 в, возд. 4" 3, 1050, 4 ч. возд. 4- С, 750, 16 ч, возд. 20 700 750 700—920 700—830 580-800 900—1340 740—970 600—890 7—22 5—15 4-11 10—25 8—23 5-19 30—80 55 30 — 40
ХН70ВМЮТ (ЭИ765) Ауст., 1150, 3 ч. м + С, 300. 20 ч, возд. 20 750 600 620-720 560-620 500 1050 710—860 570 25—32 22 19 30—34 35-41 46 — 52 90 80 100
ХН70МВТЮБ (ЭИ596) Ауст., 1200, 5 ч, возд. 4- С, 1070. 8 ч, возд. 4- С, 800. 16 ч. возд. 800 - 700 4 8
ХН57МВТЮ (ЭП2 02) Ауст., 1200. 5 ч, возд. 4- С. 850, 15 ч, возд. 20 800 850 600 500-520 470—580 «1000 700—800 550-680 16 — 30 8—25 12—13 18 — 32 10—30 15-40 50—120 60—140 60—150
ХН75ВМЮ (ЭИ827) Ауст., 1175, 6 ч, возд. 4- С, 1000, 4 ч, возд. 4- С, 900, 8 ч, возд. 4- С. 850, 15 ч, возд. 20 800 850 550—690 500—600 500 «1000 750—800 620—650 13 — 25 10—19 9—20 15 — 25 14—21 12—22 20 50—80 60
ХН65ВМТЮ (ЭИ893) После оптимальной термообработки 20 750 800 500—750 460-600 450-600 «1000 700-860 500 — 840 20—44 15-25 16-30 25—40 16—30 17—40 80—130 80—160 80—160
Примечание, 1 кгс/мм3 « 1 0 МПа; 1 кгс* м/см’ « 0 Дж/см3.
£
g
I
с
2
615. Технологические свойства сплавов [25]
Сплав Температура ковки, °C Обрабатываемость резанием Свариваемость
начала конца НВ к. Материал резца
ХН35ВТ 1170 850 269 0,30 0,15 Твердый сплав Быстрорежущая сталь Трудносвариваемый. Способ сварки РДС, электроды КТИ-762. После сварки тер- мообработка
ХН77ТЮР 1180 900 262 0,08 0.20 То же Твердый сплав Трудносвариваемый. Способ сварки — РДС
ХН80ТБЮ 155 0,20 0.15 То же Быстрорежущая сталь
ХН75ВМЮ 1040 278 0,05 0,10 То же Твердый сплав
ХН65ВМТЮ 950 285 0,15 0,07 То же Быстрорежущая сталь
ХН70ВМЮТ 900 202 0,10 0,20 То же Твердый сплав
ХН35ВТЮ 1110 340 0,15 0,10 То же Быстрорежущая сталь То же, электродами ЦТ-22. После сварки термообработка
ХН70ВМТЮ 1180 950 302 0,08 0.15 То же Твердый сплав Трудносвариваемый. Способ сваркн — РДС, электроды ЦТ-28, ИМ ЕТ-4. После сварка термообработка
ХН67МВТЮ 217 ОДО 0,08 Твердый сплав Быстрорежущая сталь Трудносвариваемая. Способ сварки АрДС, присадки ЭП-356
!96
Жаропрочные стали и сплавы
Виды поставляемого полуфабриката из сплавов на железоникелевой и никеле-
вой основе, применяемых при температуре 650—850 °C (табл. 508). I. Сортовой
прокат всех марок размером 20—50 (70) мм.
„2- £°Р.т°Вой прокат из сплава ХН35ВТ (ТУ 14-1-272—72) я сплава
ХН67МВТЮ (ТУ 14-1-592—73) размером от 5(20) до 200(250) мм.
3. Сортовой прокат, получаемый вакуумно-дуговым переплавом и ва-
куумпо-нндукциоиной выплавкой: ХН77ВМПО-ВИ, ХН70МВТ1ОБ-ВД,
ХН70ВМТЮФ-В14, ХН70ВМТЮФ-ВД, ХН70ТЮР-ВД размером 20—50 мм.
4. Листовой прокат толщиной 0,75—3,9 мм из сплавов ХН56ВМТЮ
(ЧМТУ 1-515—68); ХН67МВТЮ (ЧМТУ 1-914—70) и XH77TIOP
(ЧМТУ 1-456—68).
5. Листовой прокат толщиной 4—12 мм из сплавов ХН56ВМТЮ,
(ТУ 14-1-816—73) и ХН67МВТЮ (ТУ 14-1-859—73).
617. Цены иа сплавы* [37]
Сплав ТУ Цена Сплав ТУ Ценз
ХН70ВМТЮ ХН70МВТЮБ ХН70ТЮР 14-1-402—72 6170 6160 4550 ХН70ВМТЮФ-ВД ХН70ВМТЮФ-ВИ ХН70МВТЮБ-ВД 14-1-223—72 11 400 7 400 9 800
• В рублях за 1 т сортового проката размером 20—50 мм
6. СТАЛИ И СПЛАВЫ ДЛЯ РАБОТЫ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ
900—1100 °C
Б18. Назначение, температура и срок работы (ГОСТ Б632 — 72*)
Сталь млн сплав Рабочая темпе- ратура, вС Срок работы Темпе- ратура окалнно- образо- ваиня, еС Назначение
12Х25Н16Г7АР (ЭИ83Б) 950 Ограни- ченный 1050 Детали газопроводных систем и Другие детали, работающие прн умеренных напряжениях. Заменяет сплавы ХН75МБТЮ и ХН78Т
10Х23Н18 1000 Дли- тельный Трубы, арматура (при пони- женных нагрузках). В интер- вале 600—800 РС склонна к охрупчиванию нв-за обра- зования о-фазы
Стали и сплавы, для работы при температурах 900—1100 °C
297
Продолжение табл. 518
Сталь или сплав Рабочая темпе- ратура, °C Срои работы Темпе- ратура окалино- образо- вания, °C Назначение
20Х23Н18 (ЭИ417) 1000 Дли- тельный 10Е0 Детали установок в химиче- ской и нефтяной промышлен- ности, газопроводы, камеры сгорания (может применяться для нагревательных элементов сопротивления). В интервале 600—800 °C склонна к охруп- чиванию из-за образования о- фазы
ХН62МВКЮ (ЭИ867) 800 1080 Лопаткн, диски турбин
900 Ограни- ченный
ХН56ВМКЮ (ЭП109) ХН55ВМТФКЮ (ЭИ929) 960 1050 Лопатки газовых турбин
ХН60ВТ (ЭИ868) 1000 1100 Листовые детали турбин
ХН75МБТЮ (ЭИ602) 950 1050
ХН78Т (ЭИ435) 1000 1100 Жаровые трубы камер сгора- ния, детали газопроводных систем, лопаткн
ХН38ВТ (ЭИ703) 950 1050 Листовые детали, работающие при умеренных напряжениях. Заменяет сплав ХН78Т
ХН70Ю (ЭИ652) 1100 1200 Листовые детали турбин, га- зопроводы, работающие при умеренных напряжениях (мо- жет применяться для нагрева- тельных элементов сопротив- ления)
X Н60Ю (ЭИ559А) 1100
ХН55МВЮ (ЭП454) 900 Кратко- времен- ный 1080 Лопатин, дисин турбин
Примечание. Все стали и сплавы, кроме ХНБ5МВЮ, ХН62МВКЮ, ХН56ВМКЮ, ХН55ВМТФКЮ, могут применяться и как жаростойкие.
298
Жаропрочные стали и сплавы
819. Химический состав*1, % (ГОСТ 5832 — 72**)
»1 Не более 0,02% S, 0,035%
Стали и сплавы для работы при температурах 900—1100 °C
299
620. Механические свойства сплагов [4]
Сплав Термообработка Вид материала Темпе- ратура испыта- ния, °C °в- МПа б, %
ХН60ВТ 3, 1200, возд. Лист холоднока- таный 20 900 1000 800 230 140 60 50 52
ХН60Ю 3, 1170, возд Сортовой металл 900 200 30
3, 1150—1170. или возд. Лента 20 700
В состоянии по- ставки Лист холоднока- таный 20 650
ХН70Ю 3, 1100, возд. 20 900 750 ПО
25
3. 1200, возд. Лист горячеката- ный 20 900 750 150 30 20
ХН75МБТЮ 3, 1050—1080. возд. Лист холодно- и горячекатаный 20 800 750 250 40
ХН38ВТ 3, 1120. возд. - 20 600— 700 60
ХН78Т 3, 980—1020, возд. Лист горячеката- ный 20 900 1000 780 110 65 40 90 100
Механические свойства и термообработку стали 20Х23Ш8, см. в табл. 537.
621. Предел длительной прочности и ползучести сталей и сплавов •*
Сплав Темпе- ратура, °C °100 °1ОТ0 с пл
МПа
1 20Х23Н18 ; (ЭИ417) 700 800 - 60 (10* ч) 21 (10* ч) 35 (1/10*) 12 (1/106)
12Х25Н16Г7АР , (ЭИ835) 300 1 900 100(91 ч) 50 (55 ч) - -
ХН38ВТ ’ 800 900 1000 80 30 52 63 (5/100) •» 21 (5/100) 9(5/100)
—
300
Жаропрочные стам, и сплавы
Продолжение табл. .4 21
Сплав Темпе- ратура, °C °1«1 °1000 °пл *’
МПа
ХН60ВТ (ЭИ866) 800 900 110 52 87 (300 ч) 40 (300 ч) 83 (5/100) •» 34 ( 5/100) •»
ХН78Т (ЭИ 4 35) 700 105 32 —
800 900 45 15 - 18 (5/100) •’ 7 (5/100) ••
ХН60Ю (ЭИ559А) 800 900 60 35 40 20 24 (0,2/100)
ХН70Ю (Э146Б2) 800 900 90 35 80 (300 ч) 25 (5/100)
ХН75МБТЮ (ЭИ602) 700 800 900 160 80 29 150 (200 ч) 70 (200 ч) 22 (200 ч) 43 (5/100) •• 14 (5/100) ••
ХН55ВМТФКЮ (ЭИ929) 800 430 320 300 (1/1000)
850 900 950 - 200 130 60 190 (1/1000) 120 (1/1000)
ХН62МВКЮ (ЭИ867) 800 950 430 115 280 -
ХН56ВМКЮ ото9) 800 950 450 170 360 —
• 4 После оптимальной термообработки. ♦ ’ В скобках в числителе — деформация в %; н знаменателе — время в ч. * • Определено на конических образцах.
622. Коэффициент линейного расширении [25]
Сплав а. 10® мм/(мм.°С), при /, °C
20—7 00 20—800 20—900
ХН78Т 15,4 15,5
ХНБ5ВМТФКЮ 13,1 13,2 14
20Х23Н18 17.85 —
ХН60ВТ 18,9 (700—800°) 19,6 (800—900°) 20,4 (900—1000°)
Стали и сплавы для работы при температурах 900—1100 °C
301
5?3. Модуль продольной упругости н теплопроводность сплавов [25]
Сплав Е-10~я, МПа, при г. °C ВтДм-’С), при t, °C
600 700 800 700 800 1000
ХН78Т 140 120 95 26,8 28,3 31,9
ХН55ВМТФКЮ 166 (850е) 185 176 22,2 25,2 27,6 (900е)
20Х23Н18 163 153 144 22,8 (600°) - 31,9
ХН60ВТ - - - 23,5 25,6 29,0 (900е)
Примечание. 1 кгс/мм2 10 МПа; 1 ккал/(м-ч- СС) = 1,163 Бт/(м*еС).
624. Технологические свойства [26]
Сплав Свариваемость и пластичность
ХН78Т Температура ковки 1220—850 °C. охлаждение в штабелях на воздухе. Обрабатываемость резанием прн НВ 156 и ов = == 720 МПа: Ко « 0,5 (твердый сплав), = 0,3 (быстро- режущая сталь). Свариваемость ватрудиена. Способ сварки ₽• РДС, электро- дами ЦТ-22
ХН55ВМТФКЮ Свариваемость затруднена. Способ сварки КТС
ХН60Ю ХН70Ю ХН60ВТ ХН75МБТЮ Эти сплавы имеют достаточную технологичность (штампу е- мость, прокатываемость, свариваемость) и высокое сопро- тивление газовой коррозии (окалиностой кость), обладают хорошим сопротивлением термической усталости (термостой- кость) в достаточно пластичны в холодном и горячем состоянии
Виды поставляемого полуфабриката из сплавов на железоникелевой и никеле-
вой основе (табл. 518). I. Сортовой прокат из сплавов ХН62МВКЮ в
ХН55ВМТФКЮ размером 20—70 мм, ХН60ВТ и ХН56ВЖЮ размером 20—
140 мм, ХН38ВТ и ХН78Т размером 25 (5) — 200 мм, ХН55МВЮ размером
41—100 мм.
2. Сортовой прокат марок ХН62МВКЮ-ВД, ХН56ВМКЮ-ВД,
ХН55ВМТФКЮ-ВД размером 20—50 мм, ТУ 14-1-223—72.
3. Листы горячекатаные толщиной ‘ 4—12 мм из сплавов ХН70Юэ
ТУ 14-1-493—72, и ХН78Т, ТУ 14-1-434—72.
302
Жаропрочные стали и сплавы
4. Лист горячекатаный толщиной 1,8—3,9 мм из сплава ХН60ВТ,
ЧМТУ 1-10008—70.
5. Лист холоднокатаный толщиной 0,8—3,9 мм нз сплзвов ХН38ВТ, ХН78Т,
ХН75МБТЮ, ЧМТУ 1-456—68, из сплава ХН70Ю, ЧМТУ 1-878—70.
6. Трубы бесшовные горячедеформированиые из стали I0X23H18, 0 76—
168 44М.
7. Трубы бесшовные холодно- и теплодеформироваиные из стали 10X23HI8,
0 5—220 с толщиной стенки 0,2—20 мм соответственно.
625. Нены на сплавы 137]
Сплав Цена, РУб- Сплав Цена, руб.
ХН55ВМТФКЮ ** ХН62МВКЮ ** ХН56ВМКЮ •» 9 000 8 700 10 000 ХН55ВМТФК1О-ВД •• ХН62МВКЮ-ВД •• ХН56ВМКЮ-ВД •» 15 200 14 400 1« 400
За 1 t сортового проката рвамсром 20—50 мм. ТУ 14-1-402 То же. ТУ 14-1-223—72. -72.
ГЛАВА IV
ЖАРОСТОЙКИЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ
ДЛЯ ПЕЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ, МОТОРОСТРОЕНИЯ
И КОТЛОТУРБИНОСТРОЕНИЯ
1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ВЫБОР ЖАРОСТОЙКИХ СТАЛЕЙ
И СПЛАВОВ
Под жаростойкими (окалииостойкими) сталями и сплавами понимаются стали
и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности
в газовых средах при температурах выше 550 °C, работающие в иенагруженном
или слабоиагруженном состоянии.
Жаростойкость (окалиностойкость) характеризует сопротивление окисле-
нию при высоких температурах. Для повышения окалиностойкости сталь леги-
руют элементами, которые благоприятным образом изменяют состав и строение
окалины. Так, в результате введения в сталь соответствующих количеств хрома,
алюминия или кремния, обладающих большим сродством к кислороду, чем же-
лезо, в процессе окисления на поверхности образуются плотные окислы — СгаО3,
AI£Os или Si02. Образовавшаяся тонкая пленка из этих окислов затрудняет про-
цесс дальнейшего окисления.
Чем больше будет в стали содержание хрома, алюминия или кремния, тем
выше окалиностойкость стали и тем выше может быть рабочая температура.
Например, сталь с 5% Сг остается окалнностойкой до температуры 650° (сталь
15X5).
Для сохранения окалиностойкости до температуры 1100° в стали должно
быть не менее 28% Сг (сталь 15X28).
Наилучшие результаты получаются при одновременном легировании стали
хромом, кремнием (сильхромы) и алюминием. Например, температура окалино-
образования стали 15Х6СЮ — 800 °C; температура окалинообразования стали
15Х18СЮ — 1050° и т. д.
Сплавы, легированные хромом, кремнием н алюминием (10Х13СЮ, 15Х18СЮ,
40Х9С2) устойчивы в серосодержащих средах. Наоборот, сплавы с высоким со-
держанием никеля (12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, сплав ХН78Т) плохо противостоят
действию сернистых газов из-за образования легкоплавких соединений серни-
стого никеля.
Окалиностойкие сплавы, легированные хромом и кремнием, механически не-
прочны при высоких температурах. Для повышения жаропрочности они должны
легироваться- дополнительными элементами (сталь 40XWC2M).
Наоборот, некоторые жаропрочные стали обладают одновременно
и жаростойкостью и коррозионной стойкостью (стали 12X13, 12Х18Н9Т,
1-2Х18Н10Т).
При окончательном выборе жаростойких сталей следует учитывать их эко-
номичность.
зол
Жаростойкие стали и сплавы
2. ЖАРОСТОЙКИЕ СТАЛИ С ТЕМПЕРАТУРОЙ
ОКАЛИНООБРАЗОВАНИЯ 700—850 °C: 12X13, 15X5, 08Х18Н10,
12Х18Н0, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 12Х18Н12Т,
09Х14Н16Б, 40Х9С2, 40Х10С2М, 15Х6СЮ
52С. Назначение и общая характеристика (ГОСТ 5632—72*)
Сталь Темпе- ратура примс- нени •, Темпе- ратура окалнно- образо- вання, °C Назначение
12X13 500 700 Детали турбин, трубы, детали котлов
15X5 600—650 - Трубы
08Х18Н10 12Х18Н9 800 850 Трубы и детали печной арматуры, теплооб- менники, муфели, реторты, патрубки и кол- лекторы выхлопных систем, электроды ис- кровых зажигательных систем. Неустойчивы в серосодержащих средах. Применяются в тек случаях, когда не могут быть применены без пик елевые стали
08Х18Н10Т (ЭИ914)
12Х18Н10Т
12Х18Н9Т
12Х18Н12Т Трубы
09Х14Н16Б (ЭИ694) 650 Трубы пароперегревателей к трубопроводы установок сверхвысокого давления
40Х9С2 Клапаны выпуска автомобильных, трактор- ных и дизельных моторов, трубы рекупера- торов, теплообменники, колосники
40Х10С2М (ЭИ107) Клапакы моторов
15Х6СЮ (ЭИ428) - 800 Детали котельных установок, трубы
Примечание. Стали 12X13, 15X5, 09Х14Н16В, 40Х9С2, 40Х10С2М,
12Х18Н1СТ, 12Х18Н12Т, 12Х18Н9Т могут примениться и как жаропрочные.
• Прн длительности до 10 000 ч.
Стали с температурой окалинообразования 700—850 °C
305
Б27. Химический состав стали 15Х6СЮ, % (ГОСТ Б832—72*)
с Мп S1 Сг А1 S Р
Не более 0.15 Не более 0,5 1,2—1,8 5,5—7,0 0,7—1,1 0,025 0,03
Примечание. Химический состав остальных сталей, указанных в табл. 526, см. в табл. 454, 499.
Механические свойства стали 15Х6СЮ (ГОСТ 5949—75): Ов — 450 МПа-
ит == 250 МПа, 6Б = 20%, ф — 40% после отжига при 750—800 °C с охлажде-
нием на воздухе или в масле. Свойства остальных сталей, указанных в табл. 526,
см. в табл. 455, 500.
528. Механические свойства сталей при повышенных температурах [25]
Сталь Темпе* ратура, °C Режим термообра- ботки (Л °C) °в 6. % smo/m<V ’Ир
МПа
12X13 20 470 500 3, 1030—1050, м + Ов, 700—750 580 470 450 710 560 530 19 13 15 140 240 190
15X5 20 500 600 Отж., 860, печь или возд. 226 102 63 440 274 162 30,8 26,8 36,0 -
08Х18Н10 20 750 800 3, 1000—1120, в 210 74 70 580 190 150 60 31 30 -
12Х18Н10Т 12Х18Н9Т 12Х18Н12Т 20 650 700 3, 1050—1100, возд. 230 120 120 560 280 270 46 27 20
09Х14Н16В 20 600 650 3, 1140—1160, D 250 175 165 570 400 355 50 31.5 32 210 330
40Х9С2 20 600 700 Отж.. 8Б0— 870 650 400 170 900 530 220 20 17 18 -
40Х10С2М 20 500 3, 1100, м + Ов, 800, в 680 460 960 680 19 21 30 90
Технологические свойства см. табл. 506, 595.
Поставляемый полуфабрикат из стали 15Х6СЮ. Сортовая сталь размером
5—200 мм, ГОСТ 5949—75.
Виды поставляемого полуфабриката из сталей (табл. 526) см. нз с. 254.
306
Жаростойкие стали и сплаеы
3. ЖАРОСТОЙКИЕ СТАЛИ С ТЕМПЕРАТУРОЙ
ОКАЛИНООБРАЗОВАНИЯ 900—1000 °C? 12X17, 08Х17Т, 08Х18Т1,
55Х20Г9АН4, 45Х22Н4МЗ, 10Х13СЮ, 08Х20Н14С2, 20Х20Н14С2,
30Х13Н7С2
529. Назначение и общаи характеристика (ГОСТ 5632—72*)
Сталь Температура окалино- образова- нн-я. °C Назначение
12X17 900 Адсорбционные башни, теплообменники, обору- дование кухонь, трубы
08Х17Т (ЭИ645)
08Х18Т1
08Х20Н14С2 (ЭИ732) 1000—1050 Трубы. Устойчива в науглероживающих средах
20Х20Н14С2 011211) Печные конвейеры, ящики для цементации, детали термических печей
30Х13Н7С2 (ЭЦ72) 950 Клапаны автомобильных моторов
10Х13СЮ 0114 04) Клапаны автотракторных моторов, различные детали. Устойчива в серосодержащих средах
55Х20Г9АН4 ОПЗОЗ) Клапаны автомобильных моторов
45X22H4MS (ЭП48)
Примечание. Стали 5БХ20Г9АН4 и 45Х22Н4МЗ могут применяться
и как жаропрочные.
БЗО. Химический состав **, % (ГОСТ 5832—72*)
Сталь С | Мл Сг Ni Si
не более
10Х13СЮ •" 30Х13Н7С2 08Х20Н14С2 20Х20Н14С2 0,07—0112 0,25—0,34 0,08 0,20 0,8 12 — 14 6,0—7.5 1,2—2,0
2,0— 3,0
1.5 19—22 12—15
Примечание. Химический состав сталей 12X17, 08Х17Т. 08ХТ8П,
Б5Х20Г9АН4, 45Х22Н4МЗ см. табл- 434. 446. 499.
•» 1,0—1.8% А1.
•» Не более 0,025% S, 0,030% Р.
Стали с температурой окалинообразования 900—1000 °C
307
631, Механические свойства сталей (ГОСТ 6948—75)
Сталь Режим термообработки а. °о °г ов * °н, Дж/см*
МПа %
|ье мел ее
10К13СЮ •Отж, 800—850. -возд. -или м 500 350 15 €0 —
30Х13Н7С2 3. 1040—1060, в 4- Отж, 680—880, охлаждение до 700'’, 2 ч и затем о печью 4- 4- Отж, 660—680, 30 мин, возд. 4* 3, 790—810, м 1200 800 8 25 20
08 Х20Н14С2 3, 1000—1150, возд. или в 550 250 40 so 100
20К20Н14С2 То же 600 300 35 SS
Примечание. Механические свойства остальных сталей этой группы
см. табл. 436, 447.
632. Свойства сталей прн повышенных температурах ** [28]
Сталь Темпе- ратура °в от 6
испыта- ния, °C МПа %
12X17 •« 20 520 320 28 70
300 450 260 25
600 200 150 60 —
20Х20Н14С2 20 640 350 53 73
850 160 70 58 47
950 90 30 75 55
30Х13Н7С2 20 Не менее — Не мекее Не менее
700 1200 300 10 31 25 56
900 150 — 4 13
♦* После термообработки, указанной в табл. 531- ♦г После термообработки: Отж, 780 °C, возд.
633. Технологические свойства [13, 25]
Сталь Температура ковкн и свариваемость
12X17 Температура ковки 1200—900 °C, охлаждение на воздухе. Свариваемость затруднена. Способы сварки; РДС, АрДС с после- дующей термообработкой
20Х20Н14С2 Температура ковки 1170—850 °C, охлаждение иа воздухе
30Х13Н7С2 Прн ковке недопустим перегрев выше 1100 °C, так как падает пластичность. Пластичность прн холодной деформации низкая. Прн термообработке сталь склонна к образованию грубозер- нистых структур. Не азотируется
Приме ч а н и е. См. также табл. 450.
Вады поставляемого полуфабриката см. на с. 311.
308
Жаростойкие стали и сплавы
4. ЖАРОСТОЙКИЕ СТАЛИ С ТЕМПЕРАТУРОЙ
0КАЛИН00БРА30ВАНИЯ 1050—1150 °C: 15Х18СЮ, I5X25T, 15X28,
20Х23Н13, 12Х25Н16Г7АР, 10Х23Н18, 20Х23Н18, 20Х25Н20С2,
36Х18Н25С2
БЯ4. Назначение и общая характеристика (ГОСТ 5632—72*)
Сталь Темпе- ратура приме- нения •. °C Темпе- ратура окалино- образо- ванищ °C Назначение
15Х18СЮ (ЭИ484) Стали Феррит 1050 него класса Трубы пиролизных установок, аппара- тура. детали. Устойчива в серосодержа- щих средах
15Х25Т (ЭИ439) Аппаратура, работающая в газовых н жидкостных агрессивных средах, чехлы термопар, электроды искровых зажига- тельных свечей, трубы пиролизных уста- новок, теплообменники
15X28 (ЭИ349) Стал 20Х23Н13 (ЭИ319) ь а у с <г 1000 1100— 1150 н нто-ф 1050 Аппаратура, детали, трубы пиролизных установок, теплообменники ерритного класса Трубы для пиролиза метана, пирометри- ческие трубки. В интервале 600—800 °C склонна к охрупчиванию нз-за образо- вании о-фазы
Стали аустенитного класса
12Х25Н16Г7АР (ЭИ835) 1050 1100 Детали газопроводных систем и газотур- бинных двигателей, изготовляемых из тонких листов, лекты, сортового проката. Рекомендуется для замены жаростойких сплавов на никелевой основе ХН78Т, ХН75МБТЮ. применяемых в качестве листовых и сортовых материалов
10Х23Н18 20Х23Н18 1000 1050 Трубы и детали установок для конвер- сии метана, пиролиза, листовые детали. В интервале 600—800 °C склонна к ох- рупчиванию из-за образования о-фазы
20Х25Н20С2 (ЭИ283) 1050 1100 Подвески и опоры в котлах, трубы электролизных и пиролизных установок. В интервале 600—«800 °C склонна к ох- рупчиванию нз-за образования о-фазы
36Х18Н25С2 1000 Печные конвейеры и другие нагружен- ные детали. Устойчива в науглерожи- вающих средах
Примечание. Стали 10Х23Н применяться и как жаропрочные. • Прн длительности до |0 ООО ч. IB, 20Х23Н13 и 12Х25Н16Г7АР могут
Стали с температурой окаликообразования 1050—1150 °C
309
635. Химический состав **, % (ГОСТ 5882—72*)
Сталь С, не более Si Мп, не более Ni Сг
15X18CIO •’ 0,15 1,0—1,5 0.6 17—20
20Х23Н13 0,20 1.0 2,0 12—15 22—25
20Х25Н20С2 2,0—3,0 1,5 18—21 24—27
36X18H2J5C2 0.32—0,40 23—26 17 — 19
Примечание. Химический состав остальных сталей этой группы
(табл. 534) см. в табл. 446, 519.
Не более 0,025% 5, 0,035% Р.
•’ 0,7—1,2% А1.
536 Механические свойства сортовой стали (ГОСТ 5949—75)
°в °т fi
Сталь Режим термообработки (t, °C)) МПа %
ке менее
15Х18СЮ Отж, 800—850, возд. или в 500 300 20 50
20Х23Н13 3, 1100—1150, возд., м пли в 500 300 35 50
20Х25Н20С2 3, 1100—1150, возд. или в 600 300 35 50
36Х18Н25С2 3, 1000—1150. возд., м или в 650 350 25 40
Примечания: 1. Термообработка и механические свойства листовой
стали марок 20X23HI3 и 20Х25Н20С2 мало отличаются от свойств сортовой стали.
2. Механические свойства остальных сталей этой группы (табл. 534) см.
в табл. 447-
537. Механические свойства сталей прн повышенных температурах
Режим термо- Темпе- рэтура. °т °в 6 °н,
обработки, {t, °C) МПа /о Дж/см2-
20Х23Н13 3, 1050, в 20 363 667 38,6 59,9 210
650 700 263 220 476 387 30,Е 34,9 62,2 56,7 не менее 300
20Х23Н18 3, 1050, возд. 20 800 900 - 690 210 100 49 56 75 50 60 61
36Х18Н25С2 3, 1200, в 4- 4- С, 800, 8 ч 20 700 800 550 840 250 855 435 265 5Ь ахл 1 < ~*сл 1 ело
310
Жаростойкие стали и сплавы
538. Технологические свойства (26J
Сталь Температура ковки, ”С Обрабатываемость резанием
НВ Kt. Материал резца
20Х23Н18 1220—900 178 0,95 0,40 Твердый сплав Быстрорежущая сталь
6Х18Н25С2 - 64 0,9 1,1 То же Твердый сплав
20Х23Н13 1220—900 - - -
20Х25Н20С2 1170—850
Свариваемость: сталь 20Х23Н13— ограниченно свариваемая. Способы
сварки: РДС, электроды ОЗЛ-6, ЦЛ-25 н др. Сталь 20Х23Н18— ограниченно
свариваемая.Сталь 36Х18Н25С2 сваривается РДС,электродами типа 36XI8H25C2,
КТС. После сварки термообработка.
Виды поставляемого полуфабриката см. на с. 311.
Б. СПЛАВЫ НА ЖЕЛЕЗОНИКЕЛЕВОЙ И НИКЕЛЕВОЙ ОСНОВЕ
С ТЕМПЕРАТУРОЙ ОКАЛИНООБРАЗОВАНИЯ 1050—1250 °C:
ХН38Т, ХН78Т, ХН60ВТ, ХН60Ю, ХН70Ю, ХН75МБТЮ, ХН28ВМАБ
539. Назначение и общая характеристика (ГОСТ £632—72*)
Сплав Температура примене- ния •», СС Температура окалинооб- рааоваиия. °C Назначение
ХН38ВТ (ЭИ703) ХН78Т (ЭИ435) ХН60ВТ (ЭИ868) 1000 1100 1000 1050 1150 1100 Детали газовых систем. Рекомен- дуется для замены сплава ХН78Т Для деталей газопроводных систем, аппаратуры н труб. Неустойчив в се- росодержащих средах Для листовых деталей двигателя
ХН60Ю (ЭИ559А) 1200 Более 1250 Для деталей газопроводных систем, аппаратуры
ХН70Ю (ЭИ652) Для деталей газопроводных систем. Неустойчив» в серосодержащих сре Дах
ХН75МБТЮ (ЭИ602) ХН28ВМАБ* *2 (ЭП126) 1050 800—1000 1100 Дли деталей газопроводных систем, аппаратуры. Для листовых деталей турбин
Примечание. Все сплавы, кроме ХН28ВМАБ. могут применяться
и как жаропрочные.
При длительности до 10 000 ч.
•2 Прн длительности до 1000 ч.
Стали с температурой окалинообразования 1050—1150 °C
311
540. Химический состав сплава ХН28ВМАБ, % (ГОСТ 5832—72*)
С Si Мп Сг N1
Не более 0,10 Не более 0,6 Не более 1,5 19—20 26—30
W Мо Nb В N
4,8—6,0 2,8—3,5 0,7 —1,3 Не более 0,005 0,15—0.30
Примечании: 1. Не более 0,02% S, 0,02% Р. 2. Химический состав остальных сплавов (табл. 539) см. в табл. 519.
Механические свойства при высоких температурах и технологические свой-
ства сплавов см. в табл. 520, 524.
Виды поставляемого полуфабриката из жаростойких сталей и сплавов. 1. Сор-
товой прокат нз сталей 30Х13Н7С2, 20Х20Н14С2, 08Х20Н14С2, 20Х23Н13,
36Х18Н25С2, 20Х25Н20С2, 15Х18СЮ размером 5—200 мм, ГОСТ 5949—75.
2. Сортовой прокат из сплава ХН28ВМАБ размером 20—140, ТУ 14-1-21—71.
3. Лист горячекатаный толщиной 0,5—3,9 мм из сталей 20Х20Н14С2 и
20Х25Н20С2, ГОСТ 5582—75*.
4. Лист холоднокатаный толщиной 0,8—3,0 (3,9) мм из сплавов 20Х23Н13,
ЧМТУ 1-760—69, и ХН28ВМАБ, ЧМТУ 1-456—68.
5. Лист толщиной 4—50 мм из стали 20Х23Н13, ГОСТ 7350—77.
6. Трубы бесшовные горячедеформированные из стали 08Х20Н14С2, 0 76—
108 мм, ГОСТ 9940-72*.
7. Трубы бесшовные холодно- и теплодеформированиые из стали
08Х20Н14С2, 0 5 —250 мм, ГОСТ 9941—72*.
541. Цены на стали * [37, 38]
Сталь Сорт размером Лист толщиной
5—200 мм 0,8—3.0 мм
20Х20Н14С2 1230—911 1170—1090
20Х23Н13 1290—927 1220—1140
20Х25Н20С2 1750—1370 1680—1590
• В рублих за 1 т стали.
ГЛАВА V
СТАЛИ И СПЛАВЫ СПЕЦИАЛЬНЫХ СПОСОБОВ
ВЫПЛАВКИ
1. ХАРАКТЕРИСТИКА СПЕЦИАЛЬНЫХ СПОСОБОВ ВЫПЛАВКИ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
Электрошлаковый переплав (ЭШП). Это наиболее распространенный способ
специальной выплавки стали. Процесс идет при атмосферном давлении и темпе-
ратуре расплавленного шлака 1700—2000 сС. Шлак нагревается электрическим
током. Металл плавящегося электрода проходит через шлак в жидкую ванну
металла.
Масса слитка 0,2—150 т. Сортамент стали аналогичен сортаменту, выплав-
ляемому в открытых дуговых электропечах.
Методом электрошлакового переплава получают высококачественные высо-
колегированные стали типа 18Х2Н4МА для изготовления шатунов н коленчатых
валов дизелей (с. 319), шарикоподшипниковую сталь ШХ15СГ для изготовле-
ния крупногабаритных подшипников подвижного железнодорожного состава
(с. 324). ЭШП применяется в производстве быстрорежущей стали. Уменьшение
величины карбидов и карбидной ликвации приводит к повышению стойкости
режущего инструмента.
В табл. 542 показано уменьшение анизотропии механических свойств
жаропрочной стали 11Х11Н2В2МФ после ЭШП.
Б42. Механические свойства стали НХПН2В2МФ в зависимости от способа выплавки [45]
Способ выплавки Расположение образцов 6». % ч>. % °н, Дж/см*
ОДП В продольном направлении В поперечном направлении 16,2 11.5 70.1 45.1 184 78
ЭШП В продольном направлении В поперечном направлении 16.0 14,8 71.6 66.0 183 120
Вакуумио-иидукциоииая плавка (ВИП). Вакуумная индукционная печь из
огнеупорного тигля помещается внутри индуктора, через который проходит
тик высокой частоты. Индуктор с тиглем помещен в герметичную камеру вместе
с чугунной наложницей.
Разряжение в камере обычно 13,3 илн 1,33 Па. Температура нагрева металла
и время его выдержки регулируются.
Емкость промышленных тиглей ВИП 0,2—60 т. Сортамент продукции огра-
ничен.
Методом вакуумно-нндукцнонной плавки получают высококачественные
коррозионно-стойкие стали 03Х18Н12, 03Х18Н12Т и др. (с. 321). Стали этого
типа, полученные ВИП, применяются для работы в азотной кислоте и азотно-
кислых средах при повышенных температурах, а также для изготовления тон-
костенных полированных трубок и изделий с зеркальной полнровком.
Характеристика способов выплавки и их применение
813
543. Магнитные свойства сплава 79НМ
в зависимости от способа выплавки [45]
Способ I S SC к с 3 ш 11нач Вмакс
мГ/м Гс/Э мГ/м Гс/Э
ОИП ВИП 40 42 31 700 83 200 154 255 123 000 204 000
Метод ВИП используют для выплавки прецизионных сплавов с высокими
электромагнитными свойствами. Снижение содержания вредных цветных метал-
лов и газов, уменьшение числа неметаллических включений приводит к повы-
шению магнитных свойств сплава типа пермаллой (табл. 543).
Вакуумно-индукционная плавка используется также для выплавки жа-
ропрочных сплавов ХН70ВМТЮ и ХН70ВМТЮФ (с. 326), применяемых
в авиационной промышленности для
изготовления деталей реактивных дви-
гателей (лопатки турбин).
Вакуумно-дуговой переплав (ВДП).
Осуществляется в вакуумио-дуговых
печах. Результаты переплава в значи-
тельной степени зависят от качества
исходного металла. Повторный пере-
плав металла в вакууме повышает его
свойства за счет дополнительного ра-
финирования.
Масса слитка, получаемая ВДП,
находится в пределах от 0,2 до 50 т. Сортамент проката ограничен.
Методом вакуумно-дугового переплава получают высококачественные кор-
розионно-стойкие стали 12Х18Н9Т, 12X18HI0T, 08Х18Н10Т (с. 323).
Этот метод позволяет значительно повысить усталостную прочность стали
ШХ15 в сравнении с обычной дуговой плавкой (табл. 574). Снижение анизо-
тропии и повышение усталостной прочности наряду с резким уменьшением лик-
вации благоприятно сказываются на службе штампового инструмента. Штампо-
вые стали для ответственных дорогостоящих штампов выплавляют методом ВДП.
Согласно ТУ 14-1-223—72 в вакуумно-дуговых электропечах выплавляют
десять жаропрочных сплавов на никелевой основе (с. 326), из которых изготов-
ляются лопатки и диски турбин, работающие при температуре 750—940 °C.
Электронно-лучевой переплав (ЭЛП). Источником нагрева металла в ЭЛП
является кинетическая энергия направленного от электронной пушкн потока
электронов, илн электронного луча, превращающаяся в тепловую энергию при
столкновении электронов с поверх-
ностью плавящегося электрода. В ЭЛП
544. Жаропрочность сплава шпионы к
после ЭЛП и ОДП [43]
Способ выплавки Время * до разру- шения, ч 6 \ %
ОДП ЭЛП ♦ в при темп и напря» нателе пу 820 °C, н 58/28 114/50 числителе дав ературе испытг ении 42 МП и температуре апряжеиин 27 8.6/3,2 14,3/11.4 ы значения иня 850 °C а; в знаме- испытання МПа.
лучн от электронных пушек направ-
лены иа конец плавящегося электрода,
поддерживаемого над медным водоох-
лаждаемым кристаллизатором. Рас-
плавленный электрод с заданным хи-
мическим составом (с учетом испаре-
ния некоторых компонентов в ваку-
уме) перемещается по мере оплавления.
Время выдержки жидкого металла
в кристаллизаторе и температуру ме-
талла можно регулировать в относи-
тельно широком диапазоне, что осо-
бенно важно для удаления в вакууме
вредных примесей с низкой температурой испарения. Электронно-лучевым пе-
реплавом отливают слитки небольшой массы. Эго н определяет сортамент про-
дукта из этой стали.
После ЭЛП повышается длительная прочность жаропрочного сплава ни-
моник. Эти данные представлены в табл. 544.
Плазменно-дуговая плавка (ПДП). Источник тепла — плазма, создаваемая
в плазмотронах продувкой потока аргона или другого газа через вольтовую
дугу. Прн использовании аргона температура направленного потока составляет
3000—4000 °C. Плавмотроиы направляют плазменный поток на шихтовые мате-
риалы или плавящийся электрод.
314
Стали и сплавы специальных способов выплавки
В ПДП с водоохлаждаемым кристаллизатором применяют герметичную
камеру, что создает широкие возможности в варьировании давления (вакуум
нлн повышенное давление), состава газовой среды (окислительная, нейтральная,
восстановительная) и температуры. Таким образом, в ПДП могут быть созданы
условия, предотвращающие испарение составляющих.
Например, в случае переплава ПДП не наблюдается потерь марганца и
хрома (табл. 545).
Вакуумная система ПДП проще и дешевле, чем ВДП.
Сталь плазменно-дуговой плавки отливают в слитки небольшой массы,
поэтому сортамент проката ограничен.
545. Химический состав стали после ПДП н ОДП, % [45]
Способ выплавки с S1 Мп Сг Си А1
ОДП 1,03 0.33 0,43 1.45 0,07 0,032
ПДП 0.96 0.31 0.45 1.44 0,07 0,010
ОДП 1,03 0.27 0,39 1,43 0,08 0,018
ПДП 0,95 0,24 0,36 1,40 0.09 0,013
Комбинированные способы выплавки. Высокопрочная мартенситно-старею-
щая сталь, легированная титаном, в сечениях более 40—50 мм после горячей
деформации вследствие медленного охлаждения при 1000—700 °C охрупчивается,
так как в процессе этого охлаждения выделяется сетка карбидов и карбонитри-
дов титана. Методом борьбы с этим дефектом может быть ЭЛП.
Глубокий вакуум и высокая температура прн ЭЛП в сочетании с предвари-
тельной выплавкой металла для электрода в ВИП обеспечивают получение луч-
ших механических свойств этой стали (табл. 546).
546. Механические свойства мартеиситко-старею щей стали
после комбинированных способов выплавки [451
Способ выплавки ов. МПа 6 1 %. Дж/см'
%
ОИП 1940 5 27,5 25
ОИП—ВДП 2050 31,0 35
ОИП—ЭЛП 2050 8,5 48.0 46
ВИП—ЭЛП 2120 9.5 54.5 62
Примечания: 1. ОИП — открытая индукционная печь.
2. 1 кгс/мм* «=- 10 МПа; 1 кгс-м/см* <=- 10 Дж/см*.
2. СТАЛИ УГЛЕРОДИСТЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ ПОВЫШЕННОГО
КАЧЕСТВА: 20, 20-СШ, 25, 25-СШ, 45, 45-011
Назначение. Сталь изготовляется горячекатаной и калиброванной по
ТУ 14-1-196_73. Горячекатанаи предназначается для холодной механическом
обработки (обточка, строжка, фрезерование и др.), поставляется только в тер-
мически обработанном состоянии (отожженном, нормализованном илижысоко-
отпущеииом) (табл. 548). Калиброванная сталь поставляется в нагартованном
Стали углеродистые повышенного качества
315
или отожженном состоянии (табл. 549, 550). Сталь может поставляться с нор-
мированным содержанием бора в пределах 0,001—0,005%. В этом случае в конце
обозначения марки стали дополнительно указывается буква «Р», например:
20Р, 25Р и 45Р.
Химический состав, механические свойства и твердость горячекатаной и
калиброванной стали марок 20, 25 н 45 повышенного качества и марок 20-СШ,
25-СШ и 45-СШ, выплавленных с обработкой синтетическими шлаками в ковше,
приведены в табл. 547, 548, 549, 550.
Величина верна устанавливается в пределах 5-го балла, а в боросодержащих
сталях — 4-го балла по ГОСТ 5639—65.
Б47. Химический состав* стали, % (ТУ 14-1-196—73)
Сталь С Si Мп Р Сг Ni
не более
20, 20-СШ 25, 25-СШ 45, 45-СШ • 0,04% S 0,17—0,24 0,22—0,30' 0,42—0.50 сталях 20, 2£ 0,17—0,37 , 45; 0.025% 0,35—0,65 0,50—0,80 0,50—0.80 соответствен^ 0,04 | 0.25 о в сталях СП 0.25 L
548. Механические свойства *
горячекатаной стали после
нормализации (ТУ 14-1-196—78)
Б49. Механические свойства
калиброванной стали (ТУ 14-1-196—73)
°’ «В 6’ м>
Стали МПа %
не менее
20, 20-СШ 260 450 25 55
25. 25-СШ 280 500 23 50
45. 45-СШ 360 650 16 40
• Для стали диаметром
или толщиной до 100 мм.
Стали Сталь на- гартоваи- ная Сталь отожжен- ная
^в 0. * °в 6.
МПа % МПа %
не менее
20. 20-СШ 500 7 40 400 21 50
25. 25-СШ 550 ’зо’ 420 19
45, 45-СШ 650 6 550 13 40
БЕЛ. Твердость горячекатаной
н калиброванной стали
(ТУ 14-1-196— 73)
ББ1. Содержание серы в сталях н баллы
неметаллических включений (ТУ 14»!-196—73)
Стали S, % Ок- сиды Суль- фиды Воло- СОВНБЫ
балл
не более
20, 25, 45 20-СШ, 2Б-СШ, 45-СШ ♦ Норма 0,04 3,5 3.5 0.02Б 3.0 3.0 оответствует ТУ 14-1- Норма • 75% нормы 536—72.
Стали Сталь нагарто- ванная Сталь отож- женная
Твердость. НВ
20, 20-СШ 25. 25-СШ 45. 45-СШ 207 217 241 163 170 207
Обработка углеродистых качественных конструкционных сталей синтети-
ческими -шлаками в ковше значительно уменьшает содержание серы и неметал-
лических включений в стали (табл. 551). Таким образом, сталь получается вы-
сококачественной, повышается временное сопротивление разрыву.
316
Стали и сплавы специальных способов выплавки
Виды поставляемого полуфабриката. Сталь поставляется в виде горячеката-
ных п калиброванных прутков — штанг н полос обычной н повышенной точности
прокатки.
Сортамент: круг, квадрат, размером 5—250 мм.
По форме, размерам и допускаемым отклонениям пруткн н полосы должны
соответствовать требованиям:
горячекатаные круглые пруткн — ГОСТ 2590—71*;
горячекатаные квадратные пруткн — ГОСТ 2591—71* (g учетом абзаца 2, п. 14);
горячекатаные шестигранные прутки — ГОСТ 2879—69;
горячекатаные полосы — ГОСТ 103—76;
калиброванные круглые пруткн — ГОСТ 7417—75;
калиброванные квадратные пруткн — ГОСТ 9559—75;
калиброванные шестигранные прутки — ГОСТ 8560—78.
3. СТАЛИ ЛЕГИРОВАННЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ
ПОВЫШЕННОГО КАЧЕСТВА И СТАЛИ, ВЫПЛАВЛЯЕМЫЕ
С ОБРАБОТКОЙ СИНТЕТИЧЕСКИМ ШЛАКОМ
Назначение качественных легированных сталей рассмотрено в табл. 51_
60, 89, 173.
ТУ 14-1-195—73 распространяются иа горячекатаную, кованую, калиб-
рованную н шлифованную стали повышенного качества, выплавляемые в мар-
теновских и электрических печах, а также с обработкой синтетическим шлаком.
Марки сталей приведены в табл. 552.
Химический состав, механические свойства, режим термообработки и твер-
дость сталей после отжига нли отпуска приведены в табл. 553, 554, 555.
Из табл. 553 видно, что обработка синтетическим шлаком позволяет в 2 раза
снизить содержание серы в сравнении с обычной дуговой плавкой (ОДП). Сни-
жается до 3 баллов и содержание оксидов и сульфидов. Количество волосовин
уменьшается на 25%.
Высококачественные стали 30ХН2МФА-СШ, 30ХН2МФА, 35ХНЗМА-СШ
и 35XH3MA могут работать при отрицательных температурах. Они испытываются
на ударную вязкость при температуре кипения жидкого азота, прн этом вязкость
должна быть не менее 30 Дж/см?,
Б52. Химический состав * стали, % (ТУ 14-1-195 — 73)
Стали С S1 Мп Сг Ni Мо Другие элементы
15ХА, 15ХА-СШ 0,12— 0,17 0.17— 0,37 0,40— 0.70 0,70— 1.00 - -
0,002—0,005 В
15ХРА 20ХА, 20ХА-СШ
0,17— 0,23 0,50— 0.80 -
38ХА, 36ХА-СШ 0,35— 0,42 о,ао— 1,10
18ХГТА 0,17— 0.23 1,00— 1,30 0,03 — 0.09 Т1
• В сталях СШ не более 0,015% S, в сталях 20ХА. 18ХГТ и 30ХГТА не
более 0,03% S; в остальных сталях не более 0,025% 8.
Стали легированные повышенного качества
317
Продолжение табл. 552
Стали С SI Мп Сг Ni Мо Другие элементы
ЗОХГТА 0,24-- 0,32 0.17— 0.37 0,80— 1,10 1.00- 1,30 - 0,03—0,09 Ti
25ХГСА 25ХГСА-СШ 0,22 — 0,28 0,90— 1,20 0,80— 1.10 -
ЗОХГСА ЗОХГСА-СШ 0,28— 0,34
ЗОХГСА (селект) 0.27— 0,32
(30ХГСН2А) ЗОХГСНА (30ХГСН2А-СШ) ЗОХГСНА-СШ 0,27— 0,34 1,00— 1,30 0,90— 1,20 1,40— 1.90
(38Х2МЮА) (38Х2МЮА-СШ) 38ХМЮА 38ХМЮА-СШ 0,35— 0.42 0,20— 0.45 0,30— 0.60 1,35— 1,65 - 0,15— 0,25 0.7—1.1 Al
ЗБХМФА 35ХМФА-СШ 0,30— 0.38 0,17— 0,37 0,40— 0,70 1,0— 1.30 0,20— 0.30 0.1 —0.2 V
12ХНЗА 12ХНЗА-СШ 0,09— 0,16 0,30— 0.60 0,60— 0,90 2,75— 3.15 - -
30ХН2МФА, 30ХН2МФА-СШ 0,27— 0,34 2,00— 2,40 0.20— 0,30 0,15—0,30 V
35XH3MA 35ХНЗМА-СШ 0,30— 0,38 о,le- о. 35 0,80 — 1,20 2,75— 3,25 -
18Х2Н4МА 18Х2Н4МА-СШ 0,14 — 0,20 0,17— 0,37 0,25— 0,55 1,35— 1.65 4,00— 4.40 0,30 0,40
15Х2ГН2ТРА 0,12 — 0,18 0.70— 1,00 1,40— 1,80 1.40— 1,80 - 0.002—0,005 В 0,03—0.09 Т1
25Х2ГНТА, 25Х2ГНТА-СШ 0,22“ 0,29 0,20— 0.50 0,80— 1,10 1,30— 1,70 0.90— 1,30 0,03—0,09 Т1
12Х2НВФА 12Х2НВФА-СШ 0,09 0.16 0,17— 0,37 0,30— 0,70 1,90 0,80— 1,20 1,0—1,4 W 0,18—0,28 V
23Х2НВФА 23Х2НВФА-СШ 0,19— 0,26 0.30- 0,60 2,40
318
Стали и сплавы специальных способов выплавки
Б53. Содержание серы в стали н баллы неметаллических включений (ТУ 14-1-195—73)
Способ S, % Оксиды Суль- фиды Волосовины
выплавки баллы не белее
ОДП •» дп-сш •> Обычная •’ Дуговая г Норма со< 0,025 — 0,030 Не более 0,015 хуговая плавка. лавка о обработкой с ответствует ТУ 14-1-3 3,5 3,5 3,0 | 3.0 иитетпческнм шлаком. 36 — 72. Норма 75% нормы
654. Твердость горячекатаной н кованой стали после отжига или отпуска
(ТУ 14-1-195—73)
Стали НВ ♦. нс более Стали НВ •, не более
15ХРА 35 X МФ А. 35ХМФА-СШ 187 241 15Х2ГН2ТРА 25Х2ГНТА. 25Х2ГНТА-СШ 269
30ХН2МФА. 30ХН2МФА-СШ 35ХНЗМА. 35ХНЗМА-СШ 269 12Х2НВФА, 12Х2НВФА-СШ 23Х2Н13ФА. 23Х2НВФА-СШ 207 269
• Твердость сталей, не приведенных в табл. 554. должна соответствовать кормам, приведенным в ГОСТ 4543—71*.
Калиброванная сталь поставляется в нагартованиом состоянии, а по тре-
бованию потребителя, оговоренному в заказе, — в термически обработанном
состоянии. Твердость нагартованной стали не должна превышать НВ 269,
655. Механические свойства •* стали после термообработки (ТУ 14-1-195—733)
Стали Режим термообработки образцов (/, *С) °! | °В 0. | U °ь- Дж/см’ •’
МПа •• %
не ь енее
15ХРА 3 I, 880, м илн возд. 4* 3 11, 770—820, м или возд. 4- Ои, 160, возд. или м 3, 900. в или м + Ов, 630, в или м 3, 870—890, м 4-Ов, 620—660, возд. 550 750 15
35ХМФА, 35ХМФА-СШ 30ХН2МФА 950 800 1100 900 10 50 40 90
35XH3M.A 35XH3MA-CIH 15Х2ГН2ТРА То же 3, 770—810, м 4- Он, 170, м илн возд. 3, I, 900, м + 3 II, 840—860, м 4- Он, 180, м или возд. 3, 920—930, м 4- О, 450—550 900 1000 . 1050 12 50 55 100
25Х2ГНТА, 25Х2ГНТА-СШ [2Х2НВФА 12Х2НВФА-С1П 1300 900 1500 1000 10 . 12 45 55 70 80
* • Нормы механических свойств, указанные диаметром или толщиной до 100 мм; сечения 16—25 мм. • « I КГс/мМа «а 10 МПа. * • 1 кго»м/сма »» .10 Дж/см". в табл. ББ5, относятся к стали заготовок для термообработки i
Стали легированные повышенного качества
319
Виды поставляемого полуфабриката. Сталь поставляется в виде горячеката-
ных, кованых н калиброванных прутков — штанг, размером 5—250 мм и полос
обычной и повышенной точности прокатки.
Стали ЗОХГСА (селект), 35ХМФА, 35ХМФА-СШ, 15Х2ГН2ТРА, 12Х2НВФА,
12Х2НВФА-С1П, 23Х2НВФА, 23Х2НВФА-СШ поставляются только горяче-
катаными илн коваными.
В шлифованном состоянии поставляются только стали 38ХА, 38ХА-СШ,
ЗОХГСА, ЗОХГСА-СШ, 25ХГСА, 25ХГСА-СШ, 30ХН2МФА# 30ХН2МФА-СШ,
35XH3MA н 35ХНЗМА-СШ.
ГОСТы на сортамент см. с. 316.
Сортамент кованых прутков — по ГОСТ 1133—71; шлифованных — по
ГОСТ 14955—77.
В табл. 556 для сопоставления приведены цены иа некоторые стали.
656. Цены на стали * [37]
Сталь ГОСТ Цена Сталь ТУ Цена
38ХА • 173—Г 20 38ХА-СШ 21-2—158
25ХГСА 21 Б—1Б4 25ХГСА-СШ ю 287—215
ЗОХГСА 1 ЗОХГСА-СШ С1
12ХНЗА г. 306—253 12ХНЗА-СШ 360—329
30ХН2МФА Ig 311—259 30ХН2МФА-СШ 2 387—335
• В рублях за т сортового проката размером 5—250 мм.
4. СТАЛИ ЛЕГИРОВАННЫЕ 18Х2Н4МА, 18Х2Н4МА-Ш, 18Х2Н4МА-СПТ
Назначение. Для изготовления шатунов и коленчатых валов дизелей М50,
М3 и М4 методом горячей обработки.
Химический состав стали. Химический состав должен соответствовать требо-
ваниям ГОСТ 4543—71 * зз исключением содержания серы и фосфора
(табл. 557).
567. Содержание серы и фосфора * в стали 18Х2Н4МА, %
Категория стали Способ выплавки
Качественная Высококачественная ОДП дп-сш ЭШП
ГОСТ 4543—71 • ТУ 14-1-1971—76
0,035 | 0,025 * Для каждого элемента. 0,015 0.012 0,012
Из табл. 557 видно, что электрошл8ковый переплав значительно улучшает
химический состав стали 18Х2Н4МА Количество серы и фосфора уменьшилось
в 2 раза.
Механические свойства приведены в табл. 558. Электрошлаковый переплав,
очищая сталь от примесей, уменьшая пористость и неоднородность микрострук-
туры создает условия для повышения механических характеристик а^, от и ов
(табл. 558).
320
Стали и сплавы специальных способов выплавки
(TV н'Т"”в7(С—те)С1>С>П<:Т1>а ” рсм1,м тсРм°о6ра6откн стали 18Х2Н-1МЛ
Режим термообработки образцов |(, °C) Группа по- ставки °т Св ф °и. Дж/см2 НВ
МПа %
3. 960 ± 10. возд. + 3. 860 =t: 15. возд. 4- Он. 170 zt: 20, возд. 1 1150 1150 850 850 II 12 50 50 120 100 388 — 331
3. 950:4:10. возд.4-3, S60dz — 15. возд. 4- Он, 550 Л й:25. возд. 2 ПОР 1550 850 800 12 12 50 50 120 120 363—302
Примечание. В числителе приведены значения по ТУ 14-1-1971—76;
в знаменателе — но ГОСТ 4543—71*
Макроструктура стали не должна иметь усадочных раковин, флокенов,
пузырей, расслоений, трещии, шлаковых включений, кампевидного излома.
Улучшение макроструктуры стали после электрошлакового переплава (ЭШП)
видно из сопоставления норм, установленных для конструкционной легированной
стали в ГОСТ 4543—71* (табл. 559).
559. Макроструктура стали (ТУ 14-1-1971—76)
Способ выплавки Макроструктура стали 1балл) по ГОСТ 10243—75. не более
Точечная неодно- родность Цен- тральная пори- стость Лнква- цпонный квадрат Послойная кристал- лизация и светлый контур
ОДП (ГОСТ 4543—71*) ОДП II дп-сш ЭШП 3 2 1 3 2 1 3 2 1 3
Виды поставляемого полуфабриката. Прутки горячекатаные и кованые раз-
мерами: круглые — 0 75 н 140 мм, квадратные — со стороной квадрата 180,
200, 250 и 260 мм, ТУ 14-1-1971—76, сортамент по ГОСТ 2590—71*, 2591—71*.
Б60. Цены на стали [37]
Стали ГОСТ или ТУ Оптовая цена (руб.) за 1 т сор- товой стали размером, мы
72—100 105—200 210—250
18Х2Н4МА ГОСТ 4543—71 383 385—387 391
18Х2Н4МА ТУ 14-1-1971—76 494 497—499 504
18Х2Н4МА-Ш ТУ 14-1-1971 — 76 792 796 — 799 806
18Х2Н4МА-СШ ТУ 14-1-1971—76 500 503—505 510
Стали коррозионно-стойкие
321
б. СТАЛИ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИЕ 08Х18Н12Т-ВИ ИЛИ ВД,
03Х18Н12-ВИ ИЛИ ВД, 03Х18Н12Т-ВИ НЛИ ВД,
12Х18НЮТ-ВИ ИЛИ ВД
Назначение. Применение сталей этой группы, полученных ОДП, приведено
в табл. 451 н 458.
На стали имеется ТУ 14-1-656—73. Технические условия распространяются
на поставку горячекатаных и кованых прутков н полос из коррозионно-стойких
сталей 08Х18Н12Т, 03XI8H12T, 03Х18Н12, 12Х18Н10Т, выплавляемых в ва-
куумных индукционных печах илн методом вакуумно-дугового переплава.
Химический состав стали 08Х18Н12Т и 12Х18Н10Т должен соответствовать
ГОСТ 5632—72* (табл. 454, 459), за исключением марганца, содержание кото-
рого должно быть 1,0—2,0% .
Химический состав, стали 03Х18Н12 н 03Х18Н12Т приведен в табл. 561.
661. Химический состав стали *, % (ТУ 14-1-656—78)
Сталь С i Мп Сг NI TI
нс более
03Х18Н12 03Х18Н12Т 0,03 0.4 0.4 17— 19 11,5—13,0 Не более 0,005 5-С — 0,5
• 0,02% S; 0,03% Р; 0,2% Си.
Б62. Содержание газов в стали (ТУ I4-I-656—78)
Наименова- ние газа Содержание (%) для сталей
08Х18Н12Т 03Х18Н12 03XISH12T 12Х18НЮТ
не более
Кислород Азот 0,006 0,002 0,006 0,003 0,006 0,003 0,006 0.002
663. Механические свойства * и режим термообработки стали (ТУ 14-Г-866 — 73)
Сталь Режим термообработки а. °с) Ое, МПа в.
%
не менее
08Х18Н12Т 03Х18Н12 03Х18Н12Т Р2Х18Н1ОТ 3, 1000—1050. в 450 400 450 620 50 60 65
56
40
* Определенные на продольных образцах.
VsИ Журавлев в. Н. и др.
322
Стали и сплавы специальных способов выплавки
Б64. Макроструктура сталей, выплавленных ОИП, Б МП и вДП
(ГОСТ 5946—76)
Способ выплавки Макроструктура, балл, не более
Цен- тральная пори- стость Точечная неодно- родность Лнква- ционный квадрат Общая пятни- стая ликвация Краевая пятни- стая ликвация Поду са- дочная ликвация
ОИП ВИП ВДП 2 3 2 2 1 1
1 2 1 1 Не допускается
Стали, полученные вакуумно-дуговым переплавом, имеют значительно луч*
шую макроструктуру. Балл пористости и лнквацнонных зон уменьшается в 2 раза
(табл. 564).
56Б. Содержание а-фазы
(балл) в сталях
(ТУ 14^1-656—73)
566. Цены на стали (ТУ 14-7-6Б6-*73) 1371
Сталь Оптовая (руб.) за 1 т сортовой стали размером, мм
8—18 20— 50 52-’))
12Х18Н10Т •> 12Х16Н10Т-ВИ 12Х16Н10Т-ВД 03Х18Н12Т-ВИ 12Х18Н9Т-ВД ♦’ 956—854 1800—1700 2150—1980 3300—3120 2060— 1890 840—827 1680—1670 1960—1940 3100—3070 1870—1850 825—829 1670 1930—1940 3070—3080 1840—1850
По ГОСТ 5949—75. •2 По ТУ 14-1-2166—77.
При переплаве коррозионно-стойкой хромоникелевой аустенитной стали
методом ЭЛП стандартные механические свойства несколько повышаются, а удар-
ная вязкость значительно возрастает (например, с 47 до 81 Дж/см?, а в хромистых
сталях она возрастает в несколько раз). При этом наряду со снижением содер-
жания неметаллических включений и газов повышаются технологическая пла-
стичность (горячая) и полируемость стали.
Виды поставляемого полуфабриката. 1. Горячекатаные прутки круглого се-
чения 0 8—85 мм, сортамент по ГОСТ 2590—71*.
2. Горячекатаные прутки квадратного сечения со стороной квадрата 20—
85 мм, сортамент по ГОСТ 2591—71*.
3. Кованые прутки круглого и квадратного сечений размером 80—150 мм,
сортамент по ГОСТ 1133—71. *
4. Кованые полосы прямоугольного сечения толщиной 50—140 мм, шириной
100—200 мм. Длина — в пределах 1200—1500 мм, сортамент по ГОСТ 4405—75.
Прутки поставляются без термообработки.
Метод выплавки сталей: и вакуумно-индукционных печах или вакуумно-
дуговым переплавом (оговаривается в заказе).
Специальными способами выплавки поставляются также следующие корро-
вионио-стойкие стали:
12Х13-Ш, 20Х13-Ш — сорт размером 5— 200 мм, ТУ 14-1-95—/1^
09Х16Н4Б-Ш — сорт размером 5—250 мм, ТУ Д-463—72;
07Х16Н6-Ш—сорт размером 5—200 мм, ТУ 14-22—71;
09Х16Н4Б-Ш — лист толщиной 5—20 мм, ТУ 14-1-475—72.
Опали коррозионно-стойкие
323
6. СТАЛИ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИЕ 12Х18Н9Т-ВД,
12Х18Н10Т-ВД И 08Х18Н10Т-ВД
Назначение. Применение сталей этой группы, полученных ОДП, приведено
в табл. 451, 458.
На стели имеются ТУ 14-1-2165—77. Технические условия распространяются
на горячекатаную, кованую и калиброванную стали 12Х18Н9Т-ВД
12Х18Н10Т-ВД и 08Х18НЮТ-ВД, выплавленные методом вакуумно-дугового
переплава.
Химический состав сталей 12Х18Н9Т-ВД, 12Х18Н10Т-ВД и 08Х18Н10Т-ВД
находится в соответствии с ГОСТ 5632—72*. Однако содержание фосфора в ста-
лях уменьшено с 0,035% до 0,030%. Содержание остаточного молибдена не
более 0,2%.
Механические свойства сталей 12Х18Н9Т-ВД и 08Х18Н10Т-ВД, определен-
ные на термически обработанных образцах, должны быть в соответствии
с ГОСТ 5949—75. Механические свойства стали 12Х18Н10Т-ВД приведены
в табл. 567. Из таблицы видно, что сталь, полученная вакуумно-дуговым пере-
плавом, имеет больший предел прочности при разрыве (ов = 550 МПа), чем
сталь, полученная обычной дуговой плавкой (ов = 520 МПа, ГОСТ 5949—75).
5Б7. Механические свойства стали 12X18НЮТ
Режим термообработки Способ выплавки Ов ам 6В *
МПа %
не менее
3, 1050—1100, возд./ м или в 3, 1020—1100, возд., м или в ♦' По ТУ 14-1-2165—77. *е По ГОСТ 5949—75. ВДП ♦» ОДП ♦« 550 Б20 200 40 55
Б69. Макроструктура стали
(ТУ 14-1-2(65— 77)
Наименование дефекта Балл де<'-ктв, не более
Центральная пори- стость Точечная неодно- родность 1 2
Примечание. Мак- роструктура стали не должна иметь усадочных раковин и рыхлости, пузырей, трещин, шлаковых включений, заво- рота корочки и расслоений, видимых визуально.
>324
Стали и сплавы специальных способов выплавки
Коррозионная стойкость. Сталь марок 12Х18Н9Т-ВД, 12Х18Н10Т-ВД
и 08Х18Н10Т-ВД не должна обладать склонностью к межкристаллитной кор-
розии.
Виды поставляемого полуфабриката. Горячекатаные н кованые прутки по-
ставляются диаметром или стороной квадрата до 200 мм; калиброванные —
диаметром или стороной квадрата до 70 мм, ТУ 14-1-2165-77. Сортамент см.
Цены на стели см. табл. 457 , 463.
7. СТАЛИ ПОДШИПНИКОВЫЕ ШХ15-Ш, ШХ15СГ-Ш, 95Х18-Ш
570. Назначение и общая характеристика (ТУ 14-1-Б94 —73, ТУ 14^1-596—73)
Сталь Назначение
ШХ15-Ш ШХ1БСГ-Ш 95Х18-Ш Подшипники качения отиетствснного назначения, в том числе кольца шарике- и роликоподшипников со стенками толщиной До 15—20 мм и детали качения Крупногабаритные кольца шарпко- и роликоподшипников со стен- ками толщиной более 20—30 мм, п том числе подшипники под- вижного железнодорожного состава. Обладает наибольшей про- ка лива емоетыо Коррозионно-стойкие шарикоподшипники ответственного назна- чения высокой твердости и подвергающиеся сильному износу. Применяется после закалки с низким отпуском. Поставляется по ТУ 14-1-595—73
Химический состав сталей ШХ15-Ш и ШХ15СГ-Ш устанавливается по
ГОСТ 801—78.
Для стали ШХ15СГ-Ш прн размере прутков диаметром нли квадратом 140—
180 мм, предназначенных для крупногабаритных подшипников, устанавливаются
следующие суженные пределы содержания марганца, хрома и кремния: 1,00—
1,20% Мп; 1,40—1,65% Ci, 0,45—0,65% Si.
Химический состав стали 95Х18-Ш должен соответствовать ГОСТ 5632—72*
за исключением марганца, серы и фосфора, содержание которых в готовом про-
кате не должно превышать 0,7; 0,02 и 0,03% соответственно.
Макроструктура сталей ШХ15-Ш и ШХ15СГ-Ш по шкалам 1 и 2,
ГОСТ 10243—75; центральная пористость, как и общая пористость (точечная
неоднородность) составляет не более I балла.
571. Карбидная неоднородность сталей *
ШХ1Б-Ш и ШХ15СГ-Ш (ТУ 14-1-594—73)
Вид стали Диаметр, мм Поло- сча- тость Лик- ва- ция
Допустимые баллы
не более
Холоднотянутая — 2,0 1.0
Горячекатаная отожженная 2.5 2.0
Горячекатаная иеотожжениая Менее 140 3,0 3,0
Более 140 3,5
• По шкалам № 7 и fl, ГОСТ 801—78.
572. Неметаллические включении
в сталях * ЩХ15-1П н ШХ1БСГ-Ш
(ТУ 14-1-Б94—73)
Вид обработки стали Окси- ды Суль- фиды Гло- були
Допустимые баллы
не более
Холодно- тянутая Горячекатаная отожженная н неото- жжениая 1 1*5 1 1*5 1 1.5
* По шкалам № 9. 10 н 11
(ГОСТ 801—78).
Стали подшипниковые
325
Б73. Содержание неметаллических включений и плотность стали ШХ1Б
в зависимости от способа выплавки [45]
Способ выплавки Плотность стали, г/см3 Содержание, %
Оксиды Суль- фиды Нитриды Кисло- род Азот
ОДП 7,8162 0.0126 0,0096 0.0020 0,0033 0,0104
ЭШП 7,6239 0,0108 0,0013 0,0019 0,0024 0,0082
ЙДП 7.8190 0,0094 0,0042 0,0019 0,0023 0,0070
идп 7,8284 0,0071 0.0041 0,0001 0,0022 0,0075
ЭЛП 7.8295 0,0058 0,0012 0,0001 0,0016 0.0033
Наибольшая плотность стали ШХ15 и наименьшее содержание неметалличе-
ских включений наблюдается при ЭЛП; хорошие результаты дает и электро-
шлаковый переплав (табл. 573).
В табл. 574 показано влияние способа выплавки в качества исходных элек-
тродов (в случае ВДП) на усталостную прочность стали ШХ15. Наибольшее
увеличение усталостной прочности наблюдается прн ВДП, при электроде, изго-
товленном из металла кислой электропечи.
Многократный вакуумно-дуговой переплав (ВДП) обеспечивает значитель-
ное увеличение времени службы шарикоподшипников из стали ШХ15 (табл. 575).
Б 74. Усталостная прочность стали Ц1Х1Б
при различных методах выплавки [4Б]
Способ выплавки Чис- ло .пла- вок O_i (МПа) на базе 2-10® цик- лов о_! (МПа) на базе 1.10е цик- лов
ОДП 8 712 596
ВИП 1 915 820
ВДП - 2 960 900
* Электро/] Электропечи. из металла кислой
575. Долговечность подшипников
из стали 111X15 после повторных
переплавов ВДП [45]
Способ выплавки Время *, ылн. ч Увели- чение времени службы. %
ОДП 21,7
ВДП 38,0 70
ВДП (Два переплава) 60,0 170
ВДП (пять переплавов) 77,0 260
* До выхода из строя 10% подшипников. ।
Виды поставляемого полуфабриката. 1. Из сталей ШХ15-П1. н ШХ15СГ-Ш;
горячекатаные и кованые прутки, диаметром или стороной квадрата 5—
180 мм, ТУ 14-1-594—73; сортамент на кованые прутки по ГОСТ 1133—71. Длина
кованых прутков регламентируется ГОСТ 801—78, за исключением прутков
0 160—180 мм, для которых минимальная длина не менее 1,2 м;
калиброванные прутки, ТУ 14-1-594—73; сортамент по ГОСТ 801—78,
разд. 1.
2. Из стали 95X18-Ш:
горячекатаная сталь круглого сечения 0 5 — 200 мм, ТУ 14-1-595—73;
сортамент по ГОСТ 2590—71*. Длина горячекатаных прутков регламентирована
ГОСТ 801—78;
кованая сталь круглого и квадратного сечений размером 40—200 мм.
ТУ 14-1-595—73; сортамент по ГОСТ И33—71;
шлифованная сталь (серебрянка) размером 1,5—25,5 мм, ТУ 14-1-595—73;
сортамент по ГОСТ 14955—77.
П Журавлев В. Н. и др.
326
Стали и сплавы специальных способов выплавки
576. Цены на стали L37J
Сталь • ТУ Оптовая цена (руб.) за 1 т сортовой стали размером, мм
8—31 32—360
ШХ15-Ш ШХ15СГ-Ш 14-1-594 — 73 383—373 405 —394 370—360 392—390
95Х1В-Ш 95Х18-Ш 14-1-595—73 979—624 5960—2420 (1,4—5,9 мм) 821 — 812 2410—1470 (6,0—30,0 мм)
• Все указанные стали, кроме 95Х18-Ш, горячекатаные: шлифованная (серебрвнка). сталь 95X18-Ш —
8. СПЛАВЫ ЖАРОПРОЧНЫЕ ДЛЯ РАБОТЫ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ
700—940 °C, ВЫПЛАВЛЯЕМЫЕ В ВАКУУМНЫХ ПЕЧАХ
Назначение. Применение сплавов, полученных обычной дуговой плавкой,
приводится в табл. 508 и 518.
На сплавы имеются ТУ 14-1-223—72. Технические условия распространяются
на горячекатаные прутки нз жаропрочных сплавов, выплавляемых в вакуумных
электропечах. Сплавы ХН70МВТЮБ, ХН77ТЮР, ХН62МВКЮ, XH55BMTKIO,
ХН51ВМТЮКФР, ХН60МЮВТ, ХН50ВМТКФЮ, ХН56ВМКЮ, ХН58ВМК1ОР
выплавляют в вакуумно-дуговых электропечах; сплав ХН70ВМТЮ — в ва-
куумно-индукционных электропечах; сплав ХН70ВМТЮФ — как в вакуумно-
дуговых, так н в вакуумно-индукционных печах (в соответствии с заказом).
Химический состав сплавов, выплавленных в вакуумно-дуговых н вакуумно-
индукцноиных электропечах, приводится в табл. 578.
Механические свойства н твердость сплавов после термообработки даны
в табл. 577 и 579.
677. Твердость термически обработанных сплавов* (ТУ 14-1-223—72)
сплав НВ Сплав НВ
ХН70ВМТЮ-ВИ ХН70МВТЮБ-ВД ХН77ТЮР-ВД ХН70ВМТЮФ-ВИ ХН55ВМТКЮ-ВД ХН62МВКЮ-ВД 341—269 341—269 321—255 341—269 341 — 285 352—285 ХН50ВМТКФЮ-ВД ХН56ВМКЮ-ВД ХН58ВМКЮР-ВД ХН51ВМТЮКФР-ВД ХН60МЮВТ-ВД 352—265 363—302 352—302 341—285 363—285
• По режвмам, указанным в табл. Б79.
Исследование сплава ХН62МВКЮ (ГОСТ 5632—72*), изготовленного
ЭШП, показало общее снижение количества неметаллических включений на
43—77% по сравнению с имеющимся в металле электродов, а число оксидов н
сульфидов уменьшилось с 2,5 до 1 балла. При этом содержание водорода умень-
шилось на 24—92% [45].
Сплавы жаропрочные для работы при температуре 709—940 С°
327
57В. Химический состав % (ТУ-14И-223—72)
II*
570. Механические свойства и длительная прокипеть сплавов лги высоких температурах (ТУ 14-1-223—72)
Сплав Режим термообработки контрольных образцов (Г, °C) Кратковременные испытания на разрыв Длительная прочность
темпе- ратура, "С. <4 МПа Л, Темпе- ратура, °C МПа
%
ХН70ВМТЮ-ВИ (ЭИ617) Нагрев до 1190 * 10. 2 я. возд. 4 нагрев, 1050 ± 10; 4 ч, возд. + С, S00 4 10; 16 ч. возд. 800 700 7 10 850 200 (60 ч)
ХН70МВТЮБ-ВД (ЭИ598) На грея до 1200 * 10; 5 я. возд. 4 нагрев, 1070 * 10: 8 ч, возд. + С, 800 * 10; 16 ч, возд. 10 14 800 280 (55 ч)
ХН77ТЮР-ВД (ЭИ437Б) Нагрев до 1080 — 10; 8 ч, возд. 4- С, 500 * 10; 16 ч. возд. 700 750 15 2D 700 460 (40 ч)
ХН70ВМТЮФ-ВД (ЭИ326) Нагрев до 1210 * 10; 2 ч, возд. + нагрев, 1050 * 10; 4 ч, возд. 4 С. 800 *10. 16 ч. возд. 850 600 8 12 850 270
ХН70ВМТЮФ-ВИ (ЭМ826) То же 650 12 18 270 (75 ч)
Продолжение табл. 579
Сплав Режим термообработки контрольных образцов (f. °C) Кратковременные испытания иа разрыв Длительная прочность
темпе- ратура, °C °в, МПа 6, Ф Темпе- ратура, °50 МПа
%
ХН55ВМТКЮ-ВД (ЭИ929) Нагрев до 1220 * 10; 2 ч. возд. 4- нагрев 1050 * 10; 4 ч, возд. 4- С, 850 * I 0» 8 ч. возд. 900 580 8 12 900 250 (40 ч)
ХН62МВКЮ-ВД (ЭИ867) Нагрев до 1220 * 10; 4 — 6 ч, возд. 4- С, 950* * 15: 8 ч. возд. 220
ХН50ВМТКФЮ-ВД (ЭП57) Нагрев до 1220 * 10; 4 ч. возд. 4- нагрев 1050 * 10; 4 ч. возд. 4- С. 950 *40; 2 ч, возд. 600 9 2Б0
ХН56ВМКЮ-ВД (ЭП109) Нагрев до 1220 * 10; 4—6 ч. возд. 4- С, 950 * * 25; 8 ч, возд. 550 4 8 270
ХН51ВМТ1ОКФР-ВД (ЭП220) Нагрев до 1220 * 10; 4 ч, возд. 4- нагрев; 1050 * 10; 4 ч, возд. 4“ С, 950 * 10; 2 ч, возд. 950 500 6 9 900 280
940 220 (40 ч)
ХН60МЮВТ-ВД (ЭП539) Нагрев до 1210 * 10; 2 ч, возд. 4- нагрев 1050 * 10; 4 ч, возд. 4- С, 800 * 10; 16 ч. возд. 850 660 7 10 900 200
Нагрев до 1220 * 10; 4 ч, возд. 4- С» 950 * 25; 8 ч, аозд. 950 500 4 8 940 220
Примечания: 1. Термообработку сплава ЭИ929 допускается производить по режиму; нагрев до 1200 * 10 VC;
4 ч, возд. -f- нагрев, 1050 * 10 °C; 4 ч, возд. 4- С, 950 * 10; 2 ч, возд.
2. Для сплава ЭП539 допускается проведение дополнительной термообработки С« 900; 2—4 ч, возд.
3. 1 кгс/мм* "* 10 МПа.
ззо
Стали и сплавы специальных способов выплавка
Виды ’поставляемого полуфабриката. Сплавы по ТУ 14-1-223—72поставлягогся
в виде обточенных прутков 0 20—40 мм или в виде горячекатаных прутков
0 30—44 мм с допускаемыми отклонениями от —2,5 до + 1,5 мм в -зависимости
от диаметра. Сплвв ХН56ВМКЮ (ЭП109) поставляется 0 24 мм н выше.
Длина прутков должна быть кратной размеру заготовки детали, во не
менее 500 мм. Масса партии прутков должна быть не менее 150 кг.
Жаропрочные сплавы специальных способов вьшлавкн поставляются и по
другим техническим условиям. Например, сплав ХН50МВКТЮР-ВИ и ВД ввпде
сорта 0 20—70 мм поставляется по ТУ 14-1-70—71. Сплав ХНЗВВТ-ВД (ЭП703)
поставляется в виде листа толщиной 0,8—3,0 мм по ТУ 14-1-497—72.
Цены на некоторые марки жаропрочных сплавов, полученных обычной
jyroeofi плавкой н вакуумно-дуговой приведены в табл. 517 и 525.
ГЛАВА VI
МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩИЕ СТАЛИ
1. ОСОБЕННОСТИ СВОЙСТВ СТАЛЕЙ
Стали имеют высокую прочность за счет интерметаллидного упрочнения.
Прн закалке получается практически безутлероднстый мартенсит, а затем при
отпуске (примерно при 500 °C) происходит выделение ннтерметаллидных фаз.
При этом получаются следующие свойства: ов = 2200-4- Г550 МПа, о3,2 = 21 ООчг
^1500 МПа, 6= 84-6% ф= 454-30%, пн= 304-60 Дж/см? (табл. 581).
Мартенснтно-стареющие стали содержат 18—10% Ni и дополнительно леги-
рованы титаном («=»!%), алюминием (1—0,25%) и часто молибденом (5—3%)
и кобальтом (^10%) (табл. 580).
Наличие никеля и титана необходимо для образования интерметаллндных
фаз, вызывающих старение, типа NiTi нлв Ni3Ti или NiAl!(NiFeAl), Fe2Mo [9, 45]
и др. Содержание углерода должно быть минимальным (менее 0,03% С) (табл. 580),
иначе возможно образование не этих фаз, а карбидов, что ухудшит эффект диспер-
сионного твердения.
Прн высоком содержании легирующих элементов и низком содержании угле-
рода охлаждение во время закалки можно осуществлять с любой скоростью
без опасения образования немартенситных продуктов превращения аустенита.
После закалкн твердость стали равна HRC 30 и это позволяет ее легко механиче-
ски обрабатывать. После старения твердость повышается до HRC 52—53.
В наиболее распространенной по составу стали 03Н18К9М5Т (табл. 580) мартен-
ситное превращение начинается при 150—200 °C и заканчивается практически
полностью (менее 10% остаточного аустенита) при 20 °C. Окончательные проч-
ностные свойства формируются прн последующем отпуске (старении) при 520—
540 °C.
Из высокопрочных мартенситно-стареющнх наиболее широкое применение
получила сталь 03HI8K9M5T.
Для деталей, изготовляемых из листов и прутков малого сечег.ня (до 30 мм),
термообработка заключается в закалке с 820 °C и старении при 480—520 °C.
Для деталей большой толщины необходимо применять сложную термообработку;
вакалку с 1220 °C плюс З-кратную закалку с 940 °C н старение прн 520—540 °C,
3 ч. Закалку желательно производить в воде до потемнения поверхности и
дальше охлаждать на воздухе (табл. 581).
Сталь 03Н18К9М5Т можно подвергать азотированию. При этом получается
твердая поверхность и прочная сердцевина, позволяющая деталям выдерживать
большие контактные и растягивающие нагрузки без разрушения азотированного
слоя. Для минимального изменения размеров при азотировании целесообразно
предварительное старение прн температуре на 40—50 °C выше температуры азо-
тирования. Режим азотирования: 520 °C (50 ч), прн этом глубина слоя 0,15—
0,20 мм; твердость поверхности HRC 60, а сердцевины HRC 48—49 [45].
Недостатки стали 03Н18К8М5Т — сравнительно большая стоимость, слож-
ная термообработка для деталей, изготавливаемых из полуфабрикатов большой
толщины, и повышенное сопротивление горячей деформации.
Основными достоинствами мартенситно-стареющнх сталей являются способ-
ность упрочняться старением практически без поводки; значительно меньшая
чувствительность, чем у среднелегированных высокопрочных сталей, к острым
надрезам н трещинам; работоспособность до 450 °C и хорошая свариваемость,
в том числе и в упрочненном состоянии.
880. Химический состав сталей %
Сталь ТУ Ni Со Мо TI А1 Сг С SI Мп
не более
04Xi 1Н9М2Д2ТЮ •« (ЭП832) 14-1-1841-76 3.5—9.5 - 1,5-2,2 0.8-I.2 0.8—1,2 10,5- 12,5 0.01 0,2 0.2
03Н17К1 OBI омт-вд (ЭП836-ВД) 14-1-2199-77 15.0 — 17,0 10.0- 11.5 - 0.6 —0.9 Не более 0.15 Нс более 0.45 0.03 0.15 0.1
03Н18К9М5Т-ВД (ЭП637-ВД) 14-1-1898-76 17.7- 19.0 8.5 —9.5 4.6-5.5 0.5-0.8 - 0,1
02Н12Х5МЗ 02Н12Х5МЗ-ПД Не более 0,01% •Е 1,7—2,2% Си. *в 9.5 — 11.5% W: и 14-1-1717—76 S: 0.01% Р. более 0.005% N И.8- глз - 2,8 —3,3 Не боле* 0.2 Нс более 0.25 4.3 —5,2 0,02 0,12 0,12
Б81. Механические свойства сталей ♦’ (ТУ см. тлбл. БЯ(П
Сталь Режим термообработки (1. “О Об °0,2 л* я> flR' Дж/см’
МПа %
не менее
04 XI1 Н9М2Д2Т1О 3. 900—950, 1 ч, возд. + С. 500—550. 3 4. возд. 1550 1500 6 30 -
03Н17КЮВ1 ОМТ-ВД С, 500 ±10, 3 я. возд. 2200 2100 45 30
03Н18К9М5Т-ВД 3, 1220 ±10 ОТ 1 ДО 3 4, в + 3-кратная 3, 940 ±10, 1 ч, в + С. 520—540, 3 я. возд. 1950 1850 - 40 35
02HI2X5M3 02Н12Х5МЗ-ПД 3, 950, м + С, 550, возд. 1050 950 14 65 • 80/60 •"
ЧС4-ВИ •« ЧСБ-ВИ •• Состояние поставки Не более 1150 Не более 1050 - 7 9 - -
ЧС4-ВИ •’ ЧС5-ВИ •’ 3, 820 ± 10, 30 —G0 мин, возд. + С. 490 ± 10, 3 ч. возд. 1950 1600 - 6 8 - -
Примечания: 1. Для стали 03Х18К9М5Т-ВД закалка проводится на квадратнее заготовках толщиной 15 мм; старение на чистовик образцах с припуском под шлифовку. 2. Для стали 03Н17К1ОВЮМТ-ВД старение образцов производится: для испвттания на растяжение — с припуском под шлвфевку; для определения ударной вязкости — в чистовых размерах без канавки. 3. Для сталей типа 02Н12Х5МЗ прн температуре испытания 350 °C о0$2 = 7о0 МПа (75 кгс/мм2). 4. 1 кгс/мм2 « 10 МПа; I кгс-м/см2 *» 10 Дж/см5. Определены ня продольных контрольных образцах. *2 Свойства определены на поперечных образцах. •• В числителе — для образцов типя.1; в знаменателе — типа-IV.
Мартенситно-старсющие стола „ „ , ч
------------------- Особенности свойств сталей
334
Мартгнситно-стареющие стали
2. СТАЛИ МАРТЕНСИТНО-СТАРЕЮЩИЕ 04ХПН9М2Д2ТЮ (ЭП832),
ОЗН 17К.10В10МТ-ВД (ЭП836-ВД), 03Ш8К9М5Т-ВД (ЭП637-ВД),
02Н12Х5МЗ. 02Н12Х5МЗ-ПД, ЧС4-ВИ, ЧС5-ВИ
Сталь 04X11Н9М2Д2ТЮ— коррозионно-стойкая мартенснтно-старсющая;
поставляется по ТУ 14-1-1841—76 без термообработки.
Сталь 03Н18К9М5Т-ВД — высоколегированная мартенснтно-стареющая,
выплавляется методом вакуумно-дугового переплава; поставляется по
ТУ 14-1-1898—76 без термообработки.
Сталь 03Н17КЮВ10МТ-ВД получается методом плазменной выплавки
с последующим вакуумно-дуговым переплавом. Прутки из стали поставляются
без термообработки.
Нормы допустимых дефектов макроструктуры — центральная пористость,
точечная неоднородность, общая и краевая пятнистая ликвации и ликвационный
квадрат не должны превышать 1-го балла, а послойная кристаллизация в свет-
лый контур — 3-го балла, ГОСТ 10243—75.
Величина зерна стали должна быть не крупнее № 5 по ГОСТ 5639—65.
Загрязненность стали неметаллическими включениями должна быть не
более 1-го балла по всем видам неметаллических включений, ГОСТ
1778—70.
Стали 02Н12Х5МЗ н О2Н12Х5МЗ-ПД выплавляются в открытой дуговой или
пл азменно-дуговой печах.
Прутки нз стали поставляются по ТУ 14-1-1717—76 в отожженном состоя-
нии. Твердость металла после отжига должна быть не более НВ 286.
Загрязненность стали неметаллическими включениями должна соответ-
ствовать следующим нормам (в баллах по шкале ГОСТ 1778—70): оксиды стро-
чечные (ОС) — 2; силикаты (СХ, • СП) — 2; силикаты недеформнруе-
мые — 2.
Стали ЧС4-ВИ и ЧС5-ВИ — высокопрочные, получаются методом вакуумно-
индукционной выплавки.
Нормы механических свойств после старения (временное сопротивление и
относительное удлинение) и норма по относительному удлинению в состоянии
поставки (табл. 581) для стали ЧС5-ВИ факультативны.
Листы из стали поставляются по ТУ 14-1-1771—75 в следующих состояниях,
нормализованными, травленными, выправленными, с обрезанными кромками.
Рекомендуемый режим термообработки: нормализация при 850—900 °C:
общее время нагрева 7—10 мнн, охлаждение на воздухе.
Загрязненность стали неметаллическими включениями (сульфиды, оксиды
точечные, силикаты хрупкие, силикаты пластичные; силикаты, не деформиру-
ющиеся по максимальному баллу, не должны превышать 1-го балла, а нитриды
титана и оксиды строчечные — 2-го балла.
Химический состав и механические свойства мартенситно-стареющих сталей
приведены в табл. 580 и 581.
Поставляемый полуфабрикат. 1. Сталь 04X11Н9М2Д2ТЮ: горячекатаные,
кованые прутки и полосы диаметром или стороной квадрата 20—180 мм, длиной
не менее 500 мм, ТУ 14-1-1841—76.
2. Сталь ОЗН 18К9М5Т-ВД: кованые прутки круглого и квадратного сече-
ния 40—200 мм и полосы с учетом специализации молотов. Длина прутков и
полос не менее 500 мм, ТУ 14-1-1898—76.
3. Сталь 03Н17К10В10МТ-ВД: горячекатаные пруткн круглого сечения
0 50 мм, длиной не короче 500 мм, ТУ 14-1-2199—77.
4. Стали 02Н12Х5МЗ и 02Н12Х5МЗ-ПД: кованые пруткн круглого сече-
ния 0 90 — 200 мм, ТУ 14-1-1717—76.
5. Стали ЧС4-ВИ и ЧС5-ВИ: листы холоднокатаные толщиной 0,8—3,0 мм;
листы горячекатаные — 3,0—3,9 мм. Ширина листов 550—700 мм, предельное
отклонение по ширине ± 10 мм. Длина листов не менее 900 мм, ТУ 14-1-1771—75.
Стали мартенситностареющие 335
Сортамент стали должен соответствовать требованиям: горячекатаной круг-
лой — ГОСТ 2590—71*;
горячекатаной квадратной — ГОСТ 2591—71*;
кованой, круглой и квадратной — ГОСТ 1133—71;
кованой полосовой — ГОСТ 4405—75.
Б82. Цены на стали * по ТУ
Сталь Сорт диаметром, мм Сталь Лист ТОЛЩИНОЙ, ММ
90—200 0,8—3,0 >3.0
02Н12Х5МЗ-ПД 02Х12Х5МЗ •л Оптовая ц ** Цена холо •8 Цена горя 3110—3130 ЧС4-ВИ 3010—3030 ЧС5-ВИ енэ еа 1 т стали, руб. днокатаной стали, чекатаной стали. 8900—8120 •* 4370^4170 •« 7600 *а 3880 *3
ГЛАВА VII
ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫЕ СТАЛИ
Сталь предназначается для изготовления деталей, работающих в нагружен-
исм состоянии прн температуре до 600 °C в течение длительного времени и де-
лится на два класса: перлитный и мартенситный.
1. ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫЕ СТАЛИ ПЕРЛИТНОГО КЛАССА,
ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПОСЛЕ ЗАКАЛКИ ИЛИ НОРМАЛИЗАЦИИ
С ОТПУСКОМ
583. Химический состав*, % (ГОСТ 20072—74)
Сталь С Сг Мо V Другие элементы
12МХ 0,09—0.16 0.4 —0,7 0,4 —0,6 —
12Х1МФ 0,08—0,15 0.9—1,2 0,25— 0.15 —
25 XI МФ 0,22 — 0,29 1,5—1.8 0.35 0,30
25Х2М1Ф 2,1 —2.6 0.9—1.1 0,30— 0.50
18ХЗМВ 0,15—0,20 2.5—3,0 0,5—0,7 0. OS- О.15 0.5—0.8 W
20ХЗМВФ 0,15—0.23 2,8 —3,3 0,35— 0.55 0,60— 0,85 0.3—0,5 W
20Х1М1Ф1ТР 0.17—0.24 0,9—1.4 0,8—1.1 0,7—1,0 0.005 В 0.05—0,12 TI
20Х1М1Ф1ВР 0,16—0,25 1.0—1,5 0,005 В 0.05—0,15 Nh 0.05—0,10 Се
• 0,17—0,37% SI; нс более 0.30% NI. 0.03% S, 0.03% Р; 0,25—0,8% Мп
в зависимости от стали. Для бора и церия данные расчетные.
Теплоустойчивые стали перлитного класса
337
584. Назначение и температура применения (ГОСТ 20072—74)
Сталь Температура применения, °C Назначение
Стали с 12МХ весьма д 510 лительным срокомработы Трубы пароперегревателей, трубопроводов и нол- лекторных установок высокого давления, по- ковки для паровых котлов н паропроводов, детали цилиндров газовых турбин
12Х1МФ 570—585
25Х1МФ OHIO) 510 Плоские пружины, шпильки, болты и другие крепежные детали ельным сроком работы Трубы для гидрогенизационных установок
25Х2М1Ф (ЭИ723) Ста 16ХЗМВ (ЭГ1578) 520—550 ли с длит 450—500
20ХЗМВФ (ЭИ 415). (ЭИ579) Стали, ср 20Х1М1Ф1ТР (ЭП182) 500—560 ок работ 500—580 Цельнокованые роторы, диски, крупные турбин- ные поковки, болты. Трубы высокого давления химической аппаратуры и гидрогенизационных установок которых ГОСТом не определен Крепежные детали турбин и фланцевых соеди- нений паропроводов и аппаратуры
20Х1М1Ф1БР (ЭП44)
Примечание. Под длительным сроком работы условно понимают 1000—10 000 ч (до 20 000 ч), под весьма длительным сроком время, более 10 000 ч (обычно 50 000—100 000 ч).
666. Механические свойства* сталей (ГОСТ 20072—74)
Сталь Режим термообра- ботки (/, °C) °т °в 6 °Н’ Дж/см»
МПа %
не менее
12МХ Н, 910—930, возд. 4- Ов, 670—690, возд. 240 420 21 45 60
12Х1МФ Н, 960—980, возд. 4- Ов. 700—750, возд. 260 480 55 100
• Образцов, вырезанных из прутков диаметром или толщиной до 90 мм
включительно.
338
Теплоустойчивые стали
Продолжения табл. 585
Сталь Режим термообра- ботки (/, °C) ит °в • * сн* Дж/см1
МПа
не менее
25Х1МФ 3, 880—900, м + Ов. 640—660, возд. 750 900 14 50 60
3. 930—950, м 4- Ов. 620—660, возд. 680 800 16
25Х2М1Ф Н. 1030—1050. возд 4" 4* Ов, 680—720. возд. 12 50
18ХЗМВ 20ХЗМВФ 20Х1М1Ф1ТР 20Х1М1Ф1БР 3, 950—970, м 4* Ов, 660—680. возд. 3, 1030—1060. м 4-Ов. 660—700, возд. 3, 970—990. м 4- Ов. 680—720, возд. Н, 1030—1050, возд. 4- 4- Ов ступенчатый, 600» 3 ч, 700—720. 6 ч 450 750 650 900 18 12 15 14 40 120
60
680 800 50
Примечание. I кгс/мм’ «10 МПа; 1 кге-м/см2 « 10 Дж/см1.
586. Механические свойства при повышенных температурах [32]
Сталь Режим термообра- ботки (/, °C) Темпера- тура, “С °" б СН’ Дж/см1
МПа %
12МХ Н, 920 4- Ов. 680—690, возд. 20 500 550 280 24 0 230 460 410 370 32 22 190 96 79
12Х1МФ И, 950—1030 4- Ов, 680—760, возд. 20 560 580 330 220 210 510 310 25 20 22 150 ПО
25ХГМФ 3, 930—950, м 4* Ов. 620—660, возд. 20 500 550 810 590 500 900 640 560 16 19 20 80
25Х2М1Ф Н, 1030—1050 4* Ов, 650—680, возд. 20 500 550 710 620 540 840 680 580 16 66 70 100 170 440
18ХЗМВ 3, 980, м 4- Ов, 700— 710, возд. 20 450 500 530 420 390 680 540 480 24 21 250
Теплоустойчивые стали перлитного класса
339
Продолжение табл. 586
Сталь Режим термообра- ботки (/, °C) Темпера- тура, °C ”т °в б сн’ Дж/см1
МПа %
20ХЙМВФ Н, 1150 4- 3. 1000, м + Ов, 670, возд. 20 500 580 750 590 490 890 610 500 13 45 30 60
11
20Х1М1Ф1ТР Отж, 950 + 3, 980— 1050, м + Ов, 700. возд. 20 500 580 7?0 590 530 900 650 550 14 ПО 90 140
20Х1М1Ф1БР Н, 1100+ Ов. 725, возд. 20 525 580 «30 700 580 940 720 610 14 20 17 60 100 90
587. Коэффициент линейного расширения и теплопроводность сталей 132]
Сталь а-10е, мм/(мм-°С) | 1, Вт/(мм-°С)
при температуре, °C
20—400 20—500 20—600 400 500 600
12МХ 12,9 13.2 13,5 48,6 47,3 46,0
12Х1МФ 12,8 13.65 39.0 36,1 33,4
25Х1МФ 13.9 14.0 14,6 39,3
25Х2М1Ф 13,7 14,7 28,5 28,0 26,4
20ХЗМВФ 12.1 12,6 13.0 30.6 29,8 29,3
20Х1М1Ф1ТР 12.85 13.0 13.5 35,6 33.5 32^3
. 20Х1М1Ф1БР — — 14.5 50,2 52,7 56,0
БЯЯ. Предел ползучести и длительной жаропрочности -сталей (ГОСТ 20072*—74)
Сталь Режим термообработки U. °C) Темпе- ратура. 'С °10 000 g 8 D ”1/10 000 о о о о о
МПа
12МХ Н, 920, возд. + Ов, 680— 690, возд. 480 510 540 250 160 ПО 200 120 70 220 150 70 35
12Х1МФ -Н. 960—980, возд. + Св, 740—760, возд. 520 560 580 200 14-0 120 160 108 90— 100 180 118 90 130 84 62
25X1 МФ (ЭШС) 3, 880—900, м Ч- Ов, 640— : 669, ВОЗД. 500 550 260—290 100—150 - so 80 30
340
Теплоустойчивые стали
Продолжение табл. 588
Сталь Режим термообработки (Г. СС) Т емпе- ратура. аю ООО ооо ootg | ! 000 01/1о 000 00l/ID
МПа
25Х2М1Ф Н, 1050, возд. 4- Ов, 680— 700, возд. 550 160—220 — - 70
18ХЗМВ (ЭН578) 3, 890—910, м 4- Ов. 680— 680, возд. 450 500 550 - - 230 120 75 160
20ХЗМВФ 1ЭИ415) 3, 1030—1080, м 4- Ов, 660—700, возд. 500 550 580 340 200 140 300 160 100 180 130 150 100 50
20ХЗМВФ То же 550 350 (100 ч) - - -
При «« 10 МПа. мечаиие. 1 ккал/(ы«ч« °C) »= 1,163 Вт/(м- °C); 1 кге/мь 1 “
Б89. Технологические свойства l32i
Сталь Свариваемость Об р абат ываемость резанием
12МХ РДС, АДС под газовой защитой и КТС; рекомендуется подогрев до 300 °C и последующая термообра- ботка. Применяются электроды ЦУ-2ХМ Твердый сплав = 1,6); быстрорежущая сталь Ко = >= 1,4 при НВ 138
12Х1МФ То же. Применяются электроды ЦЛ-20 и ЦЛ-27 Твердый сплав = 1,9); быстрорежущая сталь (Ко — = 1,9)
25Х1МФ РДС н АрДС. Сваривается трудно -
25Х2М1Ф РДС, необходим подогрев и по- следующая термообработка Твердый сплав = 0,6); быстрорежущая сталь (^ = = 0.2 при НВ 290—300)
18ХЗМВ КТС, РДС — тип электрода Э360А; сварочная проволока Св-ХЗМВБ -
20ХЗМВФ РДС, необходим подогрев до 500 °C и последующая термообработка. Электроды с обмазкой цЛ-30 Твердый сплав = 0,8); быстрорежущая сталь = « 0,4 при НВ 260—270)
Теплоустойчивые стали мартенситного класса
341
Продолжение табл. 589
Сталь Свариваемость Обрабатываемость резанием
20Х1М1Ф1ТР Контактная сварка Твердый сплав (Ко = 0,9): быстрорежущая сталь (Ко = = 0.5 при НВ 255—262)
20Х1М1Ф1БР Контактная сварка То же
Примечание. Все стали при рабочих температурах не чувствительны к охрупчиванию при старении за время работы до 6000 ч.
2. ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫЕ СТАЛИ МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА,
ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПОСЛЕ ОТЖИГА
690. Назначение и температура применения (ГОСТ 29072—74)
Сталь Температура применения, °C Назначение
15X5 600 Трубы, детали насосов, лопатки турбомашин, подвески котлов
15Х5М 15Х5ВФ Корпуса и внутренние элементы аппаратуры для неф- теперерабатывающих и крекинговых заводов- Трубы, детали насосов, задвижки, крепеж. Прн 600 °C могут работать весьма длительный срок
12Х8ВФ 500 Трубы печей, аппаратов и коммуникаций нефтезаво- дов. Прн 500 °C может работать длительный срок
Б9Г. Химический состав в % (ГОСТ 20072—74)
Сталь С S1 Сг W V
1БХ5 I5X5M 15Х5ВФ 12Х8ЕФ •* 0,45— •• Не бо Не более 0,15 Не более 0,5 4,5—6.0 - -
0,3—0,6 Не более 0,6 4 NI, 0,025% S, 0.4 0,7 0,6—1,0 0,4 —0,6 0.8—0.G
0,08—0.15 0,60% Мо. лее 0.5% Мп, 0.6® 7.0—8,о .03% Р.
342
Теплоустойчивые стали.
£92. Механические свойства * сталей (ГОСТ 20072—74)
<терчообработка: отжиг 840—860 °C, охлаждение с печыо)
Сталь рт рв *• ч> пн’ Дж/см*
МПа %
не менее
15X5 15Х5М 15Х5ВФ 12ХБВФ 170 400 24 50 100
220 22 120
170 100
Примечание. 1 кгс/мм2 «== 10 МПа; 1 кгс-м/см* «=> 10 Дж/см2,
♦ Образцов, вырезанных нз прутков диаметром нлн толщиной до 90 мм
включительно-
693. Механические свойства ** при повышенных температурах (32] (термообработка:
отжиг 860—870 *С)
Темпера- <4 С8 б •1
Ci аль тура, °C МПэ %
15X5 20 226 440 30,6 80
500 102 274 26,6 79.5
600 «3 162 36.0 85.0
15Х5М 20 234 524 31.4 77
550 153 319 37,4 82,7
600 122 246 42,4 89.9
12Х8ВФ •« 20 600 734 14,2 73,4
500 860 482 11,8 77,9
600 197 354 19,9 91.3
•• После Н. 1050 °C 4- Ов, 700 °C, возд. Образцы из трубы толщиной 13 мм.
• « Образцы для стали 15X5 из трубы толщиной 6— нз поковки, 0 270—290 мм. 8 мм; для стали 1&Л5М —
Теплоустойчивые стали мартенситного класса
343
594. Предел ползучести и длительной жаропрочности сталей (ГОСТ 20072 —74)
Сталь Темпера- тура ИС- пытания, °C °ю ооо «100 ооо ° 1/10 000 ° 1/100 000
МПа
15Х5М « 480 540 180 100 150 75 105 65 70 40
15Х5ВФ •» 500 550 600 120 S9 65 92 70 52 85 50 38 60 38 28
Примечание. 1 кгс/мм£ 10 МПа. ** После Н, 950—980 °C, возд. + Ов, 840—880. возд. ** После Отж, 850—870 °C, охлаждение с печью до 700 °C.
БОБ. Технологические свойства [32]
Сталь Температура ковки, °C Обрабатываемость резанием
начала конца
’ 15X5 15Х5М 15Х5ВФ 12Х8ВФ 1180 1150—1180 1150 950 900—950 850 Твердый сплав = 1,2) Быстрорежущая сталь (Ко=1,1) ПРН НВ 2* 187 Твердый сплав (Ко = 2.5) Быстрорежущая сталь (А'о = 2,0) прн НВ <170
Примечания: I. Стали 15X5 и 15Х5М склонны к воздушной закалке. 2. Все стали свариваются трудно. Способ сварки — РДС; необходим по- догрев и последующая термообработка.
Виды поставляемого полуфабриката и цена сталей 12МХ, 12Х1МФ.25Х1МФ,
25Х2М1Ф, 18ХЗМВ, 20ХЗМВФ, 20Х1М1Ф1ТР, 15Х5М. 1. Круглая и квадрат-
ная стали (кроме 20Х1ЛИФ1ТР и 15Х5М) размером 5—250 мм, цена для разных
марок стали 239—507 р. за I т (0 20 мм) {37].
2. Круглая и квадратная сталь 20Х1М1Ф1ТР размером 20—200 мм, цена
547—537 р. за 1 т соответственно. Сталь поставляется по ГОСТ 20072—74;
сортамент по ГОСТ 2590—71*, 2591—71*, 1133—71.
3. Лист из стали 12МХ толщиной 4—160 мм, ТУ 14-1-642—73.
4. Лист из стали 12Х1МФ толщиной 6—50 мм, ЧМТУ 1-609—69.
5. Лист из стали 20ХЗМВФ толщиной 1,8—20 мм, ТУ 14-1-702—73.
6. Лист из стали 15Х5М толщиной 0,8—2 мм, ТУ 14-1-410—72.
Цена на сталь толщиной 6—7 мм от 292 р. (12МХ) до 350 р. (20ХЗМВФ)
ва I т [38].
Сортамент на листовую сталь по ГОСТ 19903—74*t 19904—74.
ГЛАВА VIII
МАГНИТНЫЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ
Магнитные стали и сплавы оцениваются магнитными характеристиками,
измеряемыми в двух системах: СГСМ н СИ.
В электромагнитной системе СГСМ, в которой отградуированы многие изме-
рительные приборы н приведены характеристики магнитных материалов, магнит-
ная индукция оценивалась формулой: В = Н + 4л/, где В в гауссах (Гс), а коэр-
цитивная сила Н в эрстедах (Э).
В настоящее время призвана и действует международная система единиц СИ.
В системе СИ В — р0 (/ -|- //), где р0 — магнитная постоянная, равная
магнитной проницаемости вакуума: р0 — 4л- КГ’ Г/м (генри на метр); Н — вы-
ражается в амперах на метр (А/м), а В в тесла (Т).
Между этими единицами существует следующая зависимость:
1 Э = = 79,6 А/м 80 А/м; 1 Гс = 1O'J Т.
4л
Магнитная проницаемость в системе СИ
Следовательно,
I Гс/Э = 4л-10-7 Г/м.
Например, для сталей 10895 и 20895 рмаИс = 3000 Гс/Э = 3000-4л-10-7 =
= 0,0038 Г/м = 3,8 мГ/ы (см. табл. 596).
В дальнейшем в справочнике коэрцитивная сила Нс будет приводиться
в двух измерениях в Э н в А/м; магнитная проницаемость р соответственно в Гс/Э
н в мГ/м (нли Г/м); магнитная индукция в Т (тесла).
Для измерения удельного сопротивления р проводниковых материалов кроме
единицы СИ О.м-м часто используют внесистемную единицу О.м-мм2/м:
I Ом-м = 10е мкОм- м= 10° Ом-мм2/м.
I. МАГНИТОМЯГКИЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ ДЛЯ ПРИБОРО-
И ЭЛЕКТРОМАШИНОСТРОЕНИЯ
1.1. Выбор магнитных сталей н сплавов н нх характеристика
Согласно ГОСТ 19693—74 к магнитомягким относятся материалы с Нс <
< 4 кА/M, а к магнитотвердым — материал с Нс > 4 кА/м.
Термины «магнитомягкий* и «магнитотвердый» ие относятся к характери-
стике механических свойств материала. Существуют механически мягкие, но
магнитотвердые материалы, и наоборот.
Магнитомягкие материалы, отличающиеся легкой намагничиваемостыо и
перемагничиваемостью и характеризуемые узкой петлей гистерезисного цикла,
используются дли самых разнообразных целей: для изготовления сердечников
реле постоянного н переменного тока, электрических машин и измерительных
Магнитные стали и сплавы
345
приборов, сердечников дросселей и магнитных усилителей, магнитных экранов
и т. д. Для того чтобы получать большие магнитные потоки при малой площади
материалов (малой массе) рекомендуется применять магнитомягкие материалы
с высокой магнитной проницаемостью и индукцией насыщения.
Магнитомягкие мвтериалы можно разделить на три группы:
I, Сталь электротехническая тонколистовая и сортовая нелегированная
(ГОСТ 3836—73* и 11036—75) (техническое железо).
2. Сталь электротехническая кремнистая (ГОСТ 21427.0—75* до
ГОСТ 21427.3—75 и ГОСТ 21427.4—78)
3. Сплавы прецизионные магнитомягкие (ГОСТ 10160—75 и 10994—74*).
Для магнитопроводов на постоянном токе и невысоких технических частотах
(сердечники реле, трансформаторы, электрические машины) наиболее подходя-
щими являются различные сорта нелегированных сталей и электротехнических
сталей.
Малое удельное электросопротивление железа р^0,1 Ом*мм?/м ограни-
чивает его применение в мощных устройствах на переменном токе из-за роста
потерь на вихревые токи с повышением частоты. Поэтому в переменных полях
низков частоты (примерно до 25 кГц) применяют электротехнические кремнистые
стали, содержащие до 4,8% Si. Растворяясь в железе, кремний сильно искажает
кристаллическую решетку и повышает электротехническое сопротивление.
Например, прн увелнчени кремния до 4,8% сопротивление у сплава достигает
0,7 Ом мм2/м, т. е. увеличивается в 7 раз по сравнению с железом.
В кремнистых сталях часто используется анизотропия магнитных свойств
для создания текстурованной электротехнической стали. Например, в текстуро-
ванной стали для сплава с 4%Si в кристаллических ячейках зерна значения piMaKO
по направлениям ребра куба, диагонали грани и диагонали куба относятся как
3:2:1 (191. Это достигается холодной прокаткой, которая, поворачивая зерна,
ориентирует их ребрами, т. е. направлениями легкой намагничиваемое™, таким
образом повышаются магнитные свойства вдоль направления прокатки листа
(ленты).
Для применения электротехнических кремнистых сталей на более высоких
частотах рекомендуется выбирать листы толщиной до 0,1 мм и менее. Уменьше-
ние толщины листа резко снижает потери на вихревые токн.
Для динамомашнн часто выбирают кремнистые стали с содержанием крем-
ния до 3%; для трансформаторов — от 3 до 4,8%.
Если изготовить сплавы с весьма малыми магнитострикцией и магнитной
анизотропией, то их проницаемость будет чрезвычайно велика. Эю третья группа
магнитомягких сплавов часто называется пермаллоями. Сплавы этой группы при-
меняются для работы в слабых полях.
Наиболее высокими значениями рнаЧ и рмакс обладает пермаллой, содержа-
щий 78,5% Ni.
Пермаллои весьма чувствительны к деформациям (наклепу). Молибден
(3—5%) уменьшает чувствительность к деформациям, медь (более 5%) повышает
постоянство в определенных интервалах напряженности; хром (1—3%), крем-
ний (1—2%), марганец (более 1%), а также н молибден увеличивают электро-
техническое сопротивление, обеспечивая возможность использования пермаллоев
в переменных полях. Свойства пермаллоев существенно зависят от термообра-
ботки (табл. 612—614). Наиболее высокую магнитную проницаемость сплавы по-
лучают при высокотемпературном нагреве в атмосфере водорода (для укрупне-
ния зерна, удаления примесей углерода и устранения остаточных напряжений).
Использование термомагннтной обработки, когда охлаждение при термо-
обработке ведется в продольном магнитном поле, позволяет получить очень вы-
сокую магнитную проницаемость. Эффективность магнитной обработки тем больше
чем выше лежит точка Кюри сплава. Так, у сплава 68НМП при термообработке
его в магнитном поле не менее 800 А/м для холоднокатаной ленты II класса
магнитная проницаемость повышается до 750 мГн/м (табл. 613). Сплавы этой
группы рекомендуются для. изготовления сердечников магнитных усилителей
346
Магнитные стали и сплавы.
коммутирующих дросселей выпрямительных установок, элементов вычисли-
тельных счетно-решающих машин и др. Отожженные образцы для сохранения
магнитных свойств не должны подвергаться ударам, изгибам, рихтовке, шлифовке,
а также чрезмерной затяжке иля сдавливанию обмоткой.
Мал о никелевые пермаллои, содержащие от 65 до 35% никеля, отличаются
повышенным удельным электросопротивлением. Оин предназначены для сердеч-
ников импульсных трансформаторов и различных магнитных средечников аппа-
ратуры связи, работающих на звуковых частотах.
Малоинкелевые пермаллои с повышенной видукилей насыщения (не менее
1,5 Т) прнменвются для изготовления сердечников маломощных силовых транс-
форматоров, дросселей, работающих прн повышенных индукциях.
При вырубке и резке заготовок для сердечников из термообработанного ма-
териала его проницаемость снижается в 10—15 раз.
Поэтому штамповка, резка и укладка осуществляются обычно до термооб-
работки. Сердечники прн монтаже не стягивают, а свободно укладывают в же-
сткие каркасы.
1.2. Сталь электротехническая нелегированная тонколистовая
Сталь изготовляется горячекатаной и холоднокатаной следующих марок:
10848, 20848, 10895, 20895, 10880, 20880, 10864. 20864, 20832 (ГОСТ 3836—73*).
В стандарте учтены требования рекомендаций СЭВ по стандартизации PC 1307—68.
Марки обозначаются пятизначным числом. Значение знаков в марке: 1 —
горячекатаная изотропная; 2 — холоднокатаная изотропная; 0—содержание
кремния не более 0,03%; 8 — группа по основной нормируемой характери-
стике— коэрцитивной силе; четвертый и пятый знакп — значение коэрцитив-
ной силы, А/м.
Назначение. Для изготовления сердечников электромагнитов, электромаг-
нитных реле, работающих на постоянном токе, измерительных приборов, дина-
мических репродукторов, мембран в телефонах, магнитных экранов и т. п.
В табл. 596 приведены магнитные свойства после отжига.
Химический состав стали (не более): 0,04% С; 0,3% S1; 0,3% Мп.
Механические свойства после отжига: о1( — 270 МПа при 24%.
Б0Б. Магнитные свойства, определенные на термообработанных образцах
(ГОСТ МЭВ-73*)
Ис ^макс Магнитная индукция (1) при напряженности магнитного ноля, А/м
Сталь А/М э мГ/м Гс/Э 500 1000 2500 5000 10 000 к> ооо
не более не ыенес
10896 20895 10880 20880 10864 20864 1084а 20848 20832 «5.0 80,0 64.0 43.0 32,0 1,2 1.0 0,8 0.6 0,4 3,8 0,0 5.6 6,0 6,3 3000 >000 4Б00 4800 500С 1,38 I.SC 1.62 1.71 1.81 2,05
При меча н в я цитивнаи сила. 2. Рекомендуется вое времв охлаждения 1. Контролируемой характеристикой явлветоя коэр- максимальпан температура отжига 950’°C в максималь- до 600 °C 10 ч.
Магнитные стали и сплавы
347
Физические свойства: р = 0,14-0,12 Ом- мм2/м; Л = 70,8 Вт/(м-°С).
Технологические свойства: хорошая пластичность при холодной деформации
и хорошая свариваемость.
Поставляемый полуфабрикат и цена..!. Ленты горячекатаные и холодноката-
ные толщиной 0,5—3,9 мм и шириной 500—1250 мм по ГОСТ 3836—73*. Сорта-
мент по ГОСТ 19903—74*. Цена 222—353 р. за тонну для толщины 0,5 н 158—
261 р. для толщины 3,9 мм (38].
2. Лента холоднокатаная толщиной 0,1—2,0 мм. Сортамент по
ГОСТ 503—71*.
1. 3. Сталь сортовая электротехническая иелегированная
Сталь изготовляется 12 марок. Знаки в марке означают: первый — 1 — горя-
чекатаная, 2 — калиброванная; второй — 0 — иелегированная без нормиро-
вания коэффициента старения, 1 —иелегированная с заданным коэффициентом
старения; третий — 8 — группу по основной нормируемой характеристике
(коэрцитивной силе); четвертый и пятый знаки — значите коэрцитивной силы
в А/м (ГОСТ И036—75).
Коэффициент старения определяют на образцах, взятых для определения
магнитных свойств и подвергнутых старению в течение 120 ч при 120 °C. Коэф-
фициент старения (процент увеличения коэрцитивной силы образца после старе-
ния) сталей 11880, 21880, 11895 и 21895 не должен быть более 10%.
Стали 11864 н 21864 изготовляются о нормированным коэффициентом ста-
рения .
Назначение. Для изготовления сердечников электромагнитов, электромагнит-
ных реле, работающих на постоянном токе. В зависимости от назначения горя-
чекатаная и кованая стали делятся на подгруппы: а — для горячей обработки
давлением; б — для механической обработки (точения, строгания и т. д.).
Химический состав стали (не более): 0,035% С; 0,3% Мп; 0,3% Si, 0,02% Р;
0,03% S; 0,3% Си.
597. Магнитные свойства стали (ГОСТ 11036—75)
Сталь ", •» Магнитная индукция *2 (Т) при напряженности магнит- ного поля, А/м
Новое Старое А/м э 500 1000 2500
обозначение чей не не более не менее
10895. 20895 11895, 21895 Э12 95 1,2 1.32 1,45 1.54
10880, 20880 11880^ 21880 ЭЮ 80 1.0 1,36 1.47 1.57
10864. 20864 11864. 21864 Э8 64 0,8 1,40 1,50 1,60
*х В разомкнутой цепи *’ В замкнутой цепи.
Термообработка. Отжиг без доступа воздуха при температуре не выше 950 °C;
время охлаждения до 600 °C ие более 10 ч, далее на воздухе. Допускается при-
менять повторный отжиг.
348
Магнитные стали и сплавы
Б8Ь. Механические свойства (ГОСТ 11030—7Б)
Столь ов, МПа % НБ
не менее не более
Горячекатаная • Калиброван нал 270 350 60 131
• На термически обработанных образцах.
Поставляемый полуфабрикат и цена. Сортамент, форма и размеры стали
должны соответствовать требованиям следующих стандартов: горячекатаной —
ГОСТ 2590—71*, 2591—71*, 4405—75; кованой ГОСТ 1133—71 и 4405—75;
калиброванной — ГОСТ 7417—75.
Цена стали 10880 размером 5—250 мм колеблется в пределах от 335 до 175 р.
еа тонну 137].
1. 4. Сталь электротехннческан тонколистовая кремнистая
По действующим стандартам (от ГОСТ 21427.0—75 до ГОСТ 21427.3—75
и ГОСТ 21427.4—78) изготовляют 44 марки горячекатаной и холоднокатаной
электротехнической стали.
Сталь подразделяют: а) по структурному состоянию и виду прокатки иа
классы:
1 — горячекатаная изотропная;
2 — холоднокатаная изотропная;
3 — холоднокатаная анизотропная с ребровой текстурой.
Номера этих классов представляют первую цифру в марках стали;
б) по содержанию кремния:
0 — до 0,4% вкл. (нелегированная).
1 — св. 0,4 до 0,8% вкл.;
2 — св. 0,8 до 1,8% вкл.;
3 — св. 1,8 до 2,8% вкл.;
4 — св. 2,8 до 3,8% вкл.;
5 — св. 3,8 до 4,8% вкл.
Номера представляют вторую цифру в марких стали;
в) по основной нормируемой характеристике иа следующие группы:
О—удельные потерн при магнитной индукции 1,7 Т и частоте 50 Гц
(Р ?
1—удельные потери при магнитной индукции 1,5 Т н частоте 50 Гц
(г/го)'
2 — удельные потери при магнитной индукции 1,0 Т и частоте 400 Гц
(^1 ,о/4Со);
6 — магнитная индукция в слабых магнитных полях при напряженности
поля 0,4 А/м (Во
7 — магнитная индукция в средних магнитных полях при напряженности
поля 10 А/м (В,о).
Перечисленные номера групп по основной нормируемой характеристике
представляют третью цифру в марках стали. Таким образом, первые трн цифры
в обозначении марки характеризуют тнп стали. Четвертая цифра в марке стали
означает порядковый номер типа стали. В таблицах также приводится старое
обозначение марок стали. Классификация дана по ГОСТ 21427.0 75.
1
Магнитные стали и сплавы
349
Сталь электротехническая холоднокатаная анизотропная тонколистовая.
Стандарт иа эту сталь (ГОСТ 21427.1—75) соответствует СТ СЭВ 102—74.
Сталь изготовляют марок: 3411, 3412, 3413, 3414, 3415, 3416, 3404, 3405,
3406, 3421, 3422, 3423, 3424, 3425. Содержание кремния в сталях 2,8—3,8%;
7= 7650 кг/м8; р= 0,50 Ом-мм2/м.
599. Назначение и общая характеристика
Сталь Назначение
3411 0310), 3412 0320). 3413 (ЭЗЗО), 3414 (ЭЗЗОА) Магнитные цепи электрических машин, транс- форматоров и приборов, при частоте 50 Гц л В = 1,5 Т. Пластичность низкая
3404, 3405, 3406, 3421 0340), 3422 (Э350). 3423 0360), 3424 (Э360А), 3125 (Э360АА) То же, прн частоте 50 Гц и В = 1,7 Т. То же, при частоте 400 Гц и В = 1,0 Т. Пластичность низкая
600. Магнитные свойства холоднокатаной анизотропной стали толщиной 0,35 мм
(ГОСТ 21427.1—7Б)
Сталь Удельные потерн, Вт/кг Магнитная индукция (Т) при напряженности магнит- ного поля, А/м
f’l.O/SO р|.5/50 r1.7/S0
не более 100 250 2500
нс менее
3411 (Э310) 3412 0320) 3413 (ЭЗЗО) 3414 (ЭЗЗОА) 3415 3416 0,80 0,70 0,60 0,50 0,46 1,7Б 1,50 1.30 1,10 1,03 0.89 2.50 2,20 1,90 1.60 1,50 1.3 1.60 1.61 1,61 1.70 1.71 1,70 1.75 1.85 1,85 1,88 1.90 1,90
Примечания: I. Рекомендуемый режим отжига: нагрев при 800—
820 °C с выдержкой от 2,5 до 10 мин в атмосфере, предохраняющей от окисления.
2. Для стали 3416 магнитные свойства даны для толщины 0,28 мм.
Виды поставляемого полуфабриката приведены иа с. 354.
Лента стальная электротехническая холоднокатаная анизотропная. Ленту
изготовляют из сталей 3421, 3422, 3423, 3424 н 3425 по ГОСТ 21427.4—78.
Сталь подразделяют иа термически обработанную (ТО) и термически необ-
работанную (нагартованную) — БТО; по виду покрытий: с термостойким электро-
изоляционным покрытием — ЭТ н без покрытия — БП.
Термостойкое электроизоляционное покрытие ленты должно удовлетворять
следующим требованиям:
толщина на одной стороне леиты должна быть не более 0,005 мм (5 мкм);
электрическое сопротивление, приведенное к 1 см? поверхности при давлении
в контактах 0,5 МПа (5 кгс/см2), должно быть ие менее 100 Ом- см2;
не отслаиваться на наружной стороне при загибе образца на 90е вокруг
оправки 0 10 мм;
350
Магнитные стали и сплавы
сохранять электроизоляционные свойства после выдержки при 800 ± 10 °C
®Л1еченнА>^ 4 в нейтральной атмосфере или после выдержки прн температуре
820 ± 10 °C в течение 2,5 мни на воздухе.
Назначение. Для магнитных цепей электрических аппаратов и приборов,
в том числе для силовых и измерительных трансформаторов повышенной ча-
стоты (400 Гц). Пластичность стали низкая.
Образцы термически обработанной ленты из сталей, указанных в табл. 601,
перед определением магнитных свойств должны быть подвергнуты отжигу по
режиму:^нагрев в атмосфере, предохраняющей от загрязнения (водород, ней-
тральный газ, вакуум с остаточным давлением не выше 133 Па), до 750—850 °C,
выдержке 1—4 ч, охлаждение со скоростью не более 500°С/ч до 200 °C, далее
произвольно.
Магнитные свойства ленты приведены в табл. 601.
601. Магнитные свойства холоднокатаной а»ткзотропной ленты (ГОСТ 21427.4—78)
Сталь ♦ Тол- щнна, мм Удельные потери, Вт/кг Нс' А/см Магнитная индукция, Т. при напряженности магнитного поля. А/м
р1,0/400 ₽1,5/400 80 400 1000 2500
:ic более нс менее
3421 (3310) (3340) 0.2 0.05 10.0 21.0 0.28 O.3G 0.85 0.75 1,35 1.25 1.45 1.70
3422 (Э350) 0.15 0,05 9.0 Я;5 20.0 19,0 0.32 0.3G 0.95 0,90 (.40 1,35 1,55 1.75
3423 (3360) 0,15 0.08 8.0 7.5 19,0 17.0 0.2G 0.28 1.10 1.05 1.55 1.50 1,65 1,82
3424 (Э360А) (3360) 0,15 0,05 7,5 18,0 16.0 0.32 1Д0 1.10 1,55
3425 (Э360ЛЛ) • В скобкг 0.15 0,05 х да по старое обо 17.0 15,0 значение. 1.35 1,30 1,65 1.75
Стали (табл. 601) содержат 2,8—3,8% Si; р = 0,50 Ом-мм’/м.
Поставляемый полуфабрикат: лента толщиной 0,05 мм и шириной 5—40 мм;
лента толщиной 0,08 мм и шириной 5—71 мм; лента толщиной 0,15 мм и шири-
ной 5—80 мм; лента толщиной 0,20 мм.
Сталь электротехническая холоднокатаная изотропная тонколистовая. Стан-
дарт на эту сталь (ГОСТ 21427.2—75) соответствует СТ СЭВ 101—74.
Сталь изготовляют марок: 2011; 2012; 2013; 2U1; 2112; 2211; 2212; 2311;
23*2, 24! I и 2412.
Назначение. Для магнитных цепей электрических машин (якорей и подко-
сов машин постоянного тока); для роторов и статоров асинхронных двигателей
промышленной частоты мощностью до 100 кВт. Пластичность стали удовлетво-
рительная.
Магнитные стали и сплавы
351
602. Содержание кремния м удельное сопротивление холоднокатаной
изотропной стали (ГОСТ 21427.2 — 75)
Сталь S1. % V, кг/м8 Р. Ом*мм*/м
201 , 2012, 2013 Менее 0,4 7S50 0,14
211 , 2112 0,4 —0.8 7820 0.17
221 , 2212 0,8—1,-8 7600 0,25
231 , 2312 1,8—2.8 7750 0,40
241 « 2412 2,8—3,8 7650 0.50
Магнитные свойства стали приведены в табл. 604, а виды поставляемого
полуфабриката — ва с. 354_
Сталь электротехническая горячекатаная изотропная тонколистовая. Сталь
изготовляют в виде листов следующих марок: 1211, 1212, 1213, 1311, 1312,
1313, 1411, 1412, 1413, 1511, 1512, 1513, 1514, 1521, 1561, 1562, 1571 и 1572
(ГОСТ 21427.3—75).
Магнитные свойства сталей 1211—1514 приведены в табл. 604.
603. Назначение и общая характеристика
Сталь * Назначение
Стали типа 121, 131, 141 н 151
1211 (Э11) 1212 012) 1213 (ЭЛ 3) Для магнитных цепей электрических машин (якорей н полюсов машин гостоянкого тока), для роторов и статоров асинхронных двигателей промышленной частоты мощностью до ПВО «Вт. Пла- стичность гсталей удовлетворительная
1311 021) 1312 022) 1313 Для роторов и статоров асинхронных двигателей промышленной частоты мощностью 100—400 к Вт. и роторов синхронных двига- телей более высокой мощности. Пластичность сталей удовлетво- рительная
14 Г1 031) 1412 032) 1413 033) Для магнитных цепей электрических машин (роторов в статоров асинхронных электродвигателей промышленной частоты -и повы- шенной мощности). Пластичность сталей пониженная
15П 0411 1512 (342) 1513 043) 1514 О43А) 1523 044) 1561 (345) 1562 (Э46) 1571 (Э47) 1572 040) В скобт Для магнитных цепей крупных электрических машин, силовых трансформаторов, аппаратов и приборов. Пластичность сталей низкая С» вл ь тв па 152 Для двигателей повышенной частоты, высокочастотных генера- торов. Пластичность низкая Стали типа 156 и 157 Для рэдиотрансформаторов* трансформаторов тока, ыеждулам- повых трансформаторов, сердечников дросселей магнитных уси- лителей. Пластичность сталей низкая ах даиы старые обозначения сталей.
352
Магнитные стали и сплавы
604. Магнитные свойства горячекатаной и холоднокатаной изотропной стали
толщиной 0.5 мм
Сталя Удельные потерн, Вт/кг Магнитная индукция (Т) при напряженности магнитного поля, А/м
р1.0/50 р1,5/50 1000 2500 5000 . 10 000 30 000
не более не менее
Горячекатан 1211 (Э11) 1212 (3121 1213 (313) 1311 (321) 1312 (322) 1313 1411 (Э31) 1412 (Э32) 1413 033) 1511 (Э41) 1512 (Э42) 1513 (343) 1514 (Э43А) Холод н о к а т a f 2011 (30100) 2012 (Э0309) 2013 2111 ОЗЮО) 2112 (91ООСА А) 2211 (Э1300) 2212 2311 02200) 2312 2411 (Э3100) 2412 я II з о т 3,3 3,1 2,8 2.5 2.2 2,1 2,0 1.8 1.55 1.55 1,40 1,25 1,15 а я изо 3.5 2.9 2,5 3,5 2,6 2,6 2,2 1,9 1.75 1.6 1.3 р о п н а я 7,7 7.2 6,5 6.1 5,3 4,8 4.4 3,9 3,5 3,5 3,1 2.9 2,7 тропна 8.0 8.5 5,6 8.0 6.0 5,8 5,0 4,4 4,0 3.6 3.1 стал 1.3 1,29 1,29 1,29 ста 1.49 1,50 1,54 1,45 Ь (ГОСТ 21427.3—75) 1.53 | 1.64 | 1.76 2,0
1.5 1,62 1.75 1.98
1.48 1,59 1.73 1,95
1,46 1.57 1,72 1.71 1,94 1,92
1,48 1,46 1.45 1,44 л ь (ГС 1,60 1.62 1,55 1,58 1.60 1.55 1,60 1,54 1,56 1.49 1,50 1.59 1.57 1,55 1,55 )СТ 214 1,70 1,72 1.75 1,67 1,68 1,65 1.68 1,64 1,66 1.73 1,70 1,69 27.2—7. 1.80 1.82 1,65 1,78 1,77 1,76 1.77 1.74 1.94 1,90 1,89 ) 2,02 2,05 2,00 2.02
1,40 1.46 1,38 1,40 1,37 1,35 2,00 1,96
1.60 1.73 1,70 1.96 1.95
Примечания: 1. Стали 2111. 2112. 2211. 2212. 2311. 2312, 2411 и 2412 поставляют в термически обработанном состоянии на магнитные свойства. 2. Магнитная индукция для толщин стали, близких к 0,5 мм (0,35-^0.65 мм), практически одинакова.
Магнитные стали и сплавы
353
60S. Магнитные свойства стали 1Б21 (ГОСТ 21427.3—75)
Сталь Толщи- на, мм Удельные потери, В-/к г, не более Магнитная индукция (Т) при напряженности магнитного поля, А/м, не менее
₽0,75/4СС Р|/4ОТ 500 1000 250G
1521 0,35 0,22 0,20 0.10 10,75 8,0 7,2 6.0 19.5 14,0 12,5 10,5 1.21 1.20 1.20 1.19 1,30 1,29 1.29 1,28 1,44 1,42 1.42 1.40
606. Магнитные свойства сталей 1561 и 1662 (ГОСТ 21427.3—75)
Сталь Толщи- на, мм Магнитная индукция, Т (мкТ), при напряженности магнитного поля, А/м, не менее
0.2 0,4 0.8
15Б1 0,35 0.20 0,00010(100) 0,00022 (220) 0,00023 (230) 0,00065 (650) 0,00060 (600)
1562 0,35 0,20 0,00012 (120) 0,00028 (280) 0,00030 (300) 0,00076 (760) 0,00075 (750)
007. Магнитные свойства сталей 1571 в 1Б72 (ГОСТ 21427.3—75)
Сталь * Толщи- на, мм Магнитная индукция (Т) прн напряженности магнитного поля, А/м
10 20 50 70 200 1000
не менее
1571 (Э47) 0.20 0.35 0,03 0,035 0,10 0,14 0,38 0,48 0,58 0,61 0.90 0,92 1,29 1,30
1572 (Э48) • В скобка 0,20 0,35 даны ста 0.04 0.0-.5 рве ©6osi 0,14 0,17 ачевия ст 0,48 0,57 алей. 0,62 0,71 0.92 1,02 1,29 1,30
Листовую сталь поставляют в термообработаниом состоянии.
Сталь типа 141, 151, 152, 156 и 157 изготовляют о протравленной поверх-
ностью; сталь типа 121 и 131 поставляют без травления.
354
Магнитные стали а сплавы
60S. Плотность н удельное электрическое сопротивление стали (ГОСТ 21427.3—75)
Стиль S1. % V. кг/м8 Р, Ом.мм8/м
травленой нетравлеиоА
'211. 1?12. 1213 1311. 1312, 1313 1411, 1412, 1413 0.8—1,8 1,8—2,8 2.8—3,8 7800 7750 7650 7750 7700 0,25 0.40 0.50
1511, 1512, 1521 1513; 1514; 1561 1562. 1571, 1572 3,8—4,8 7550 - 0.60
009. Физические |< технологические свойства сталей
Параметр Содержание кремния, %
До 0.4 0.4—0,8 0.3—1,8 1,8—2,8 2,8—3,8 3,8—4.8
Г, Cm-mmVn С, 14 0,17 0,25 0.4 0 0,50 0,60
Свариваемость Хорошая Средняя Плохая
Поставляемый полуфабрикат и цены. 1. Холоднокатаная анизотропная сталь
(ГОСТ 21427.1—75);
а) рулонная сталь толщиной 0,28; 0,30; 0,35 н 0,50 мм и шириной 750,
860 и 1000 мм;
б) резаная лента тех же толщин и шириной 170, 180. 190, 200, 240, 250,
300, 420, 465 и 500 мм.
2. Холоднокатаная изотропная сталь (ГОСТ 21427.2—75):
а) рулшшая сталь толщиной 0,35, 0,50 и 0,65 мм и шириной 500, 530,
600, 670, 1000 мм;
б) резаная лента тех же толщин и шириной 90, 95, 107, 123, 138, 140,
150, 156. 160, 170, 175, 187, 200, 215, 226, 233, 250 , 260. 280, 300, 322, 325,
360. 400, 445, 500 мм.
3. Горячекатаная сталь (ГОСТ 21427.3—75): листы толщиной 0,1, 0,2, 0,35,
0,50, 0,65 н 1,00 мм; шириной 500, 530, 600, 700, 750, 800, 860 и 1000 мм и
длиной 600—2000 мм.
Цена за тонну листов электротехнической стали колеблется от 180 р. (марка
1211) до 330 р. (марка 2111) —для толщины 0,5 мм и сечения 750X1500 ым.
1.5. Прецизионные магнитомягкие сплавы (сплавы типа пермаллой)
Эти сплавы могут быть двойные железоипкелевые, с содержанием 40—
80% Ni, железо кобальтовые и тройные железоннкелькобальтовые. Многие сплавы
имеют высокую начальную магнитную проницаемость в слабых полях (в 10 раз
большую, чем у технического железа), что очень важно для приборов (радио,
телефон ’телеграф). Коэрцитивная сила пермаллойных сплавов составляет от
нескольких сотых до десятых долей эрстеда. Индукция насыщения в аависвмостн
от состава колеблется от 0,63 до 2,2 Т (табл. 612)
Магнитные стали и сплавы
355
Б10. Основные свойства и назначение сплавов с высокой магнитной проницаемостью
(ГОСТ 10160—75 в 10904 — 74*)
Труп- па Сплавы ♦ Основные свойства и назначение
1 79 НМ 80НХС 83НФ Наивысшая магнитная проницаемость в слабых полях. Для сердечников малогабаритных трансформаторов, дросселей и реле, для магнитных экранов. Малых толщин (0,05—0.02 мм) — для сердечников импульсных трансформаторов, магнитных усилителей и бесконтактных реле; сплав 80НХС — для сер- дечников магнитных головок
2 50НХС Повышенная магнитная проницаемость и повышенное удель- ное электросопротивление (0,9 Ом-мм’/м). Для сердечников импульсных трансформаторов и аппаратуры связи звуков н высоких частот, работающих без подмагни- чивания или с небольшим подмагничиванием; для сердечников магнитных головок
3 45Н 50Н Повышенная магнитная проницаемость в наивысшая индук- ция насыщения из всей группы железоникелевых сплавов (Bs не менее 1.5 Т). Для сердечников междуламповых и малогабаритных силовых трансформаторов, дросселей, реле и деталей магнитных цепей, работающих при повышенных индукциях без подмагничива- ния или с небольшим подмагничиванием
4 50НП 68 НМЛ 34НКМП 35НКХСП 40НКМП Высокая магнитная проницаемость и индукция насыщения (не менее 1,15—1,5 Т). Сплавы обладают анизотропией ма- гнитных свойств. Сплав Б0НП с кристаллографической тек- стурой и прямоугольной петлей гистерезиса. Остальные спла- вы — с магнитной текстурой и прямоугольной петлей гисте- резиса. Для сердечников магнитных усилителей, коммутирующих дросселей выпрямительных установок, элементов вычисли- тельных аппаратов счетно-решающих машин
б 27КХ Высокая магнитная индукция насыщения (2,35 Т) в средних и сильных полях. Высокая точка Кюри (950 °C). Для роторов в статоров электрических машин н других маг- нитопроводов, работающих при высоких температурах и меха- нических нагрузках
49К2Ф Сплавы 49КФ, 49К2Ф. 49К2ФА с высоким магнитным насы- щением (~2,35 Т), высокой магнвтострикцией и точкой Кюрн 950 °C. Для пакетов ультразвуковых преобразователей телефонных мембран
49КФ Для сердечников и полюсных наконечников магнитов в соле- ноидов
49К2ФА Высокая индукция технического насыщения. Для трансформаторов, магнитных усилителей, роторов и ста- торов электрических машин
6 47НК 47НКХ 64Н Низкая остаточная магнитная индукция и постоянство ма- гнитной проницаемости в широком интервале полей. Сплевы обладают магнитной текстурой
4 ОН КМ Для сердечников кету шеи постояиной индуктивности, дрос- селей фильтров, широкополосных трансформаторов
612, Магнитные свойства сплавов* (ГОСТ 10160—75)
Сплав Вид продукции Класс Толщина или диа'метр, мм ^нач М’макс НС Bs
мГ/м Гс/Э мГ/м Гс/Э А/м Э Т(10“* Гс)
79 НМ Холоднокатаные листы и ленты 1 0,35—1.0 31 25 000 190 150 000 1.6 0.2 0.75
Холоднотянутая проволока 0,05—0.10 5.3 5 000 50 40 000 6,4 0.08
Горячекатаные листы Прутки 3—22 8—100 25 20 000 100 80 000 3,2 0.04
79НМ Холоднокатаные ленты II 0,05—0,08 150 120 000 1.6 0,02 0,73
80НХС Холоднокатаные ленты 0,05—0.03 0,35 — 0,50 38 63 30 000 50 000 190 310 150 000 250 000 0,63
0,8 0.01
Горячекатаные листы I 3—22 8-100 25 20 000 8S 70 000 3,2 0,04
Прутки
50НХС Холоднокатаные ленты [I 1 0.02 — 0,05 0.8 —1.0 3.8 3 000 31 25 25 000 20 000 12 10 0,15 0.12 1,0
50Н Холоднокатаные ленты П1 0,05 — 0.20 12,5 10 000 75 60 000 0,4 0,05 1.52
Горячекатаные листы Прутки I 3—22 8—100 3.1 2 500 25 20 000 24 0,30 1,5
45Н Холоднокатаные ленты 0,8—2.5 3,5 2 300 31 25 000 16 0.20
Горячекатаные листы Прутки 3 — 22 8-100 2.5 2 000 23 18 000 24 0.30
49К2ФА Ленты и листы 0,1 - - 6.9 5 500 140 1,75 2.2
0,2 120 1.5
64 Н Холоднокатаные ленты Н 614). 0,01 — 0.10 2.7 2 200 3.2 2 640 — - —
36КНМ | Прутки • После термообработки (см. табл 15-80 — — 7,5 1 6 000 40 0.5 1.45
Магнитные стали и сплавы Q Магнитные .стали и сплавы
358
Магнитные стали и сплавы
613. Магнитные свойства * сплавов с прямоугольной петлей гистерезиса
(ГОСТ 10160- 75)
Сплав Толщина, мм **макс Н( BS Т(10-« Гс) 1 Коэффициент прямоугольно- стн в поле напряженности 800 А/м (10 Э)
м Г/м Гс'Э А/м Э
не менее нс более нс менее
50НП 0.01 0.05—0,10 44 75 35 000 60 000 20 15 0.25 0.18 1.5 0.87 0.90
34 Н КМП 0,01 0.2—0.5 50 230 40 000 180 000 16 6.4 0,20 0.08 1.5 0.92 0.90
35НКХСП 0.01 0,2-0.' 63 380 50 000 300 000 16 4 0.20 0.05 1.3 0.92
40 Н КМП 0,01 0.10 250 750 200 000 600 000 4,8 1.6 0,06 0,02 1,35 0.91 0.94
68НМП 0.02 0.1—0.2 250 750 200 000 600 000 4.0 1.6 0,05 0,02 1.15 0,90 0.93
Примечание. Свойства приведены для холоднокатаной ленты
11 класса после термообработки (см. табл- 614).
“ Свойства для промежуточных толщин не указаны.
614. Режим отжига в вакууме или водороде *2 образцов из магиитомягкнх сплавов
(ГОСТ 10160—76)
Сплавы Температура и скорость кагрева Время выдержки при темпе- ратуре нагрева, ч Температура и скорость охлаждения
68 НМЛ, 35НКХСП. 34 Н КМП 1-я операция: отжиг 1125±25 °C. скорость не более 500 °С/ч; 2-я операция: отпуск 600 °C в продольном ма- гннтном поле не менее 800 А/м (10 Э) 3 До 600 °C, не более 200 °С/ч: от 600 °C — ско- рость не нормируется
40НКМП 0,5—4 До 200 °C, 26—100 ”С/«
79 НМ 50НП 50 Н 45 Н 1125±25°С; скорость на- грева ве более 500 еС/ч 8-6 До 600 °C, ие более 200 °С/ч; От 600 до 200 °C, не ме- нее 400 °С/ч
80НХС •* 50НХС •« 3—6 - До 400—500 °C. не более 200 °С/ч; от 400 до 200 °C. не менее 400 °С/ч
Сплавы для постоянных магнитов машин и приборов
359
Продолжение табл. 614
Сплавы Температура и скорость нагрева Время выдержки при темпе- ратуре нагрева, ч Температура и скорость охлаждения
49К2ФА ♦» 320±20 °C: скорость на- грева не более 500 °С/ч 3—6 До 4 00 °C. 100°С/ч. да- лее — под вакуумом до температуры менее 150 °C
64 Н 550—600 °C 0.5—1 До 500 °C, 50 °С/ч; от 500 до 380 °C—10 °С/ч; далее с печыо
86КНМ 1100 РС 10 До 700 °C. 100°С/ч, да- лее до 200 °C, не менее 200 °С/ч
** Среда отжига — вакуум с остаточным давлением не выше 1,33 Па. *2 Вакуум сдавлением 1,33 Па нли чистый водород сточкой росы не выше —40 °C.
Виды поставляемого полуфабриката из сплавов типа пермаллой и цена.
I. Холоднокатаная лента: а) из сплавов 79НМ, 80НХС, 50НХС, 50НП, 34НКМП,
35НКХСП, 79НЗМ толщиной 0,005—2,5 мм (чаще не более 0,5 мм); б) из сплавов
40НКМ, 47НК, 64Н толщиной 0,01—0,10 мм; в) из сплавов 83НФ, 68НМ, 68НМП,
47НКХ толщиной 0,02—0,2 мм; г) из сплава 50Н толщиной 0,05—2,5 мм;
д) из сплавов 27КХ, 16Х, 49К2Ф толщиной 0,2—0,7 (1,5) мм.
Холоднокатаная лента поставляется шириной 20—250 мм и длиной 1—30 м
в рулонах и отрезках.
2. Холоднотянутая проволока нз сплава 79НМ, 0 0,05—0,1 мм.
3. Горячекатаные листы из сплавов 79НМ, 80НХС, 50Н толщиной 3—22 мм.
Цена от 6020 р. (сплав 79НМ) до 3080 р. (сплав 80НХС).
4. Прутки; а) из сплавов 79НМ, 80НХС, 50Н сечением 8—100 мм;
цена от 6570 р. (сплав 79НМ) до 3340 р. (сплав 50Н); б) из сплавов 27КХ
размером 75—100 мм; в) из сплава 49КФ и 36КНМ размером 10 (15) — 80 мм.
Все сплавы поставляются по ГОСТ 10160—75; сортамент по ГОСТ 2590—71*»
2591—71* и 1133—71.
2. СПЛАВЫ ДЛЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ РАЗЛИЧНЫХ МАШИН
И ПРИБОРОВ
Магнитотвердые материалы классифицируют по основному способу полу-
чения. В соответствии с этим можно указать следующие группы.
1. Литые сплавы на основе Fe—Ni—Al и Fe—Ni—Al—Co, легированные
медью, титаном, ниобием и некоторыми другими элементами.
2. ,Порошковые магнитотвердые материалы, получаемые прессованием по-
рошков с последующей термообработкой.
3. Прочие магнитотвердые материалы. Магнитотвердые материалы приме-
няют: 1) для изготовления постоянных магнитов; 2) для записи информации
(например, для звукозаписи).
Основными характеристиками магиитотвердого материала являются коэр-
цитивная сила Нс (более 4 кА/м), остаточная магнитная индукция В, и магнит-
ная энергия (Bfi)KbK0. При данных Вг и Нс магнитная энергия (5Н)макс бУ№т
360
Магнитные стали и сплавы
угольной*126* Ч6М бЛНЖе Ф°Рма кРнв°й размагничивания приближается к прямо
Форму кривой размагничивания оценивают коэффициентом выпуклости
V_________________________________ Ф^Рмакс
ВТНС ’
Современные магнитотвердые материалы имеют Вг ~ 0,44-1,35 Т; Нс =
« 5-1034-4- Ю6, А/м; v = 0,34-0,8.
2.1. Сплавы магнитотвердые литые для постояных магнитов
По ГОСТ 17809—72 выпускаются 25 марок сплавов. В табл. 616 и 617 при-
ведены химический состав, магнитные свойства н режим термообработки боль-
шинства марок сплавов.
Сплавы Fe—Ni—Al—Со являются важнейшими материалами для постоянных
магнитов. Большую роль в образовании высококоэрцитивного состояния этих
сплавов играет механизм дисперсионного твердения.
Наиболее распространенными являются сплавы, легированные медью и
кобальтом.
Магнитная текстура являетси результатом термомагнитной обработки.
Термомагнитная обработка целесообразна только для сплавов с большим содер-
жанием кобальта. Например, для сплавов, содержащих 12% Со, термомагинтная
обработка увеличивает магнитную энергию приблизительно на 20% а для
сплавов, содержащих 20—25% Со — в ряде случаев на 80% и более [61]. Прн
этом Нс практически не меняется, растут В, и коэффициент выпуклости кривой
размагничивания материала.
Термомагнитная обработка понижает температуру начала дисперсионного
распада с 950 °C (в сплаве без кобальта) до 800 °C (в сплаве, содержащем 24%
Со); повышает точку Кюри сплава соответственно с 730 до 850 °C.
Дальнейшее существенное повышение магнитных свойств сплавов Fe—
Ni—Al—Со возможно путем создания магнитов с особой макроструктурой
в виде столбчатых кристаллов.
Магнитная энергия при этом повышается на 60—70%, увеличивается и
коэрцитивная сила Нс,
Основной недостаток сплавов Fe—N1—Al—Со— высокая твердость и хруп-
кость. Поэтому обрабатываются они лишь шлифованием или электроискровым
способом.
BI6. Примерное назначение магнитотвердых литых сплавов (ГОСТ 17809—72)
Сплавы Назначение п характеристика
ЮНД4 ЮНД8 Для постоянных магнвтов с невысокими магнитными свойствами. Сплавы самые дешевые
ЮНДК18 ЮНДК15 Для магнитов с относительно высокими магнитными свойствами, когда сплав не должен обладать магнитной анизотропией
ЮН13ДК24 ЮН14ДК24 ЮН15ДК24 Когда сплав должен обладать высокими магнитными свойствами в направлении магнитной текстуры. Сплавы хорошо технологи- чески освоевы и имеют широкое применение
ЮН13ДК.25БА ЮН14ДК25БА ЮН15ДК25БА 1ОН13ДК25А Для магнитных систем с наименьшей массой и габаритами. Сплавы с направленной кристаллизацией в виде столбчатых кристаллов, обладающие большой магнитной энергией
Сплавы для постоянных магнитов и приборов
361
Продолжение табл. 615
Сплавы Назначение и характеристика
ЮНДК3575 Для сильно разомкнутых магнитных систем, когда требуется высокая Н
ЮНДК35Т5АА ЮНДК40Т8АА Для магнитов, свойства которых должны быть оптимальными в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Достигается это наличием в сплаве монокристаллической структуры, которая обеспечивает более высокие магнитные свойства (магнитную энер- гию и НА по сравнению со сплавами с направленной кристалли- зацией; улучшены также механические свойства
Примечание. В обозначениях марок сплавов буквы означают; А — столбчатая кристаллическая структура; АА — монокристаллическая структура.
616. Химический состав (%) и магнитные свойства сплавов Fe—Nl—Al—Со
(ГОСТ 17809—72)
Сплавы А1 N1 Си Со Другие элементы кА/м Вг 7 <ВН>М.КС/2’ кДж/ма
ие более не менее
ЮНД4 ЮНД8 14,0 11,3 25,0 28.4 4 8,2 - 0,3 71 40 44 0,5 0.6 3.6 5,1
гонте 16,0 35 - 0,5 71 1.5 S1 58 0,43 4.0
ЮНДК15 9,5 20 4 15 0.3 71 48 0,75 6.0
ЮНДК18 ЮНДК18С ЮН’13ДК24С ЮН13ДК24 ЮН14ДК24 ЮН15ДК24 ЮН14ДК24Т2 10 7,5 8,0 8,5 8,5 8,5 9 19 15 13 13,5 14,5 15,5 15 4 2 2,5 19 20 0,8 S1 0,25 S1 55 44 36' 40 48 52 60 0.9 1.1 1,3 1.25 1,20 1,15 1,10 9.5 14,0
24,5 18.0
3,5 •*
4 2 71 15,0
ЮН13ДК25А ЮН14ДК26А 8 8,5 13,5 14,5 3,5 4,0 26 0,з"~Т1 44 52 1,4 1,35 2В
ЮН13ДК25БА 8,1 13,0 3,5 0,8 Nb 0,6 S1 48 1.4
ЮНДК31ТЗБА 7.2 13,5 31,5 3,5 71 1,5 Nb 98 1,15 32
ЮНДК34ТБ ЮНДК3575 ЮНДК3575АА 7*2 7,2 7,5 14,5 4,0 3,7 3,5 35,0 5,5 Ti 92 110 115 0,75 0,75 1,05 14 18 40
35,5
ЮНДК38Т7 ЮНДК40Т8 ЮНДК40Т8АА 7,3 8,5 7.7 14,0 3,7 40 42 40 7,2 71 9,0 71 8,0 71 135 0,75 0,70 0,90 1В
14.5 4,0 145
32
12 Журавлев В. Н. и др.
362
Магнитные стали и сплавы
°’]- Рекомендуемые режимы термообработки сплавов Fc—Ni — Л I — Со
(ГОСТ 17S09—72)
Сплавь Режим термообработки
ЮНД1 юндь юнтс Охлаждение с 1250 °C, 180—300 °С/мнн Охлаждение с 1270 °C, м-рОв» 600°—2 ч Охлаждение на возд.
ЮНДК15 Охлаждение с 1280 до 700 °C, 60—300 °С/мнн + Ов, 650—1ч+Ов, 590е, 2 ч
ЮНДК18 ЮНДК18С Ю1115ДК24 ЮН14ДК24Т2 Охлаждение с 1280 °C в-магнитном поле напряженностью не ме- нее 160 кА/м до 600е, 50—200 еС/мии~рОв, 620, 2 ч-РОв, 590, 8 ч
ЮН13ДК25А ЮН14ДК25А ЮН13ДК25БА ЮН14ДК25БА ЮН15ДК25БА Охлаждение с 1280 °C в магнитном поле напряженностью не менее 160 кА/м до 900 °C. 200 °С/мин и до 000 °C, 25 еС/мнн + Ов. 610, 5 ч + Ов, 590. 8 ч 4- Ов, 560, 12 ч
ЮНДК35Т5 ЮНДК35Т6БА ЮНДК35Т5АА Охлаждение с 1250 до 800 °C, 150 °С/миц и выдержка в изотер- мической ванне при 795 °C -J- 5 °C, 10 мни в магнитном поле на- пряженностью не меиее 240 кА/м -Р Ов, 64 0, 5 ч + Ов, 560. 20 ч
Примечание. Приведенным режимам термообработки предшествует нагреь до указанной температуры н выдержка.
2.2. Магниты иа порошков
Металлокерамические магниты получают из металлических порошков прес-
сованием их без связывающего материала и спеканием при высокой температуре.
По магнитным свойствам они лишь немного уступают литым магнитам, но дороже
последних.
Металлопластические магниты изготовляют, как н металлокерамические,
из металлических порошков, но прессуют их вместе с изолирующей связкой и
подвергают нагреву до температуры, необходимой для полимеризации связыва-
ющего вещества. По сравнению с литыми магнитами они имеют пониженные
магнитные свойства, но по весу — более легкие, поэтому их целесообразно при-
менять в движущихся узлах приборов.
Бариевые магниты. Промышленность выпускает две группы бариевых маг-
нитов: изотропные (БИ) и анизотропные (БА), Бариевые магниты по сравнению
с литыми обладают очень большой коэрцитивной силой и малой остаточной
индукцией. Например, магнит ЗБА2, предназначенный для магнитных, перио-
дически фокусирующих систем имеет Нс 240 кА/м и Вг 0,35 Т. Магнит 2,4БА
применяется для электродвигателей, эксплуатируемых при температуре до
—50 °C, имеет Нс 224 кА/м и Br О.ЗЗТ.
Удельное электрическое сопротивление р бариевых магнитов в миллионы
раз выше, чем р металлических материалов, что позволяет использовать бариевые
магниты в магнитных цепях, подвергающихся воздействию полей высокой ча-
стоты. Эти магниты примерно в 10 раз дешевле магиптов из ЮНДК24.
Недостатки бариевых магнитов: высокая хрупкость и твердость и самое
главное — большая зависимость магнитных свойств от температуры.
Сплавы для постоянных магнитов машин и приборов
363
Кобальтовые магниты также изготовляются из порошков (феррита кобальта).
Из микропорошков изготовляются магниты Мп—Bi и Fe—Со. Магнитные
свойства порошка Мп—Bi соответствуют свойствам лучших металлических ма-
териалов для постоянных магнитоь.
2.3. Прочие магнитотаердые материалы
Из этой группы рассмотрим следующие деформируемые материалы: сплавы
системы Fe—Со—V, легированные мартенситные стали, пластически деформи-
руемые сплавы и материалы для магнитных леит.
Деформируемый сплав изотропен, имеет высокие магнитные (Яс не менее
40 000 А/м, Вг не менее 1,0 Т) и механические свойства, высокую устойчивость
к климатическим, вибрационным и ударным воздействиям. У деформируемого
сплвва ниже твердость и лучше обрабатываемость, чем у литого. Повышенная
пластичность деформированного сплава при высоких температурах позволяет
применять горячую вырубку и штамповку заготовок магнитов.
Сплавы системы Fe—Со—V (ГОСТ 10994—74*). Назначение и характеристика.
Сплавы 52К10Ф, 52К11Ф, 52К12Ф, 52К13Ф применяются для малогабаритных
постоянных магнитов. Сплавы 52КЮФ н 52К11Ф, кроме того, применяются для
активной части гистерезисных двигателей.
В зависимости от содержания ванадия и температуры отпуска может быть
получено необходимое соотношение коэрцитивной силы и остаточной индукции
в пределах (4,8-32)-103 А/м и 1,2—0,65 Т. Сплавы приобретают магнитные
свойства после холодной деформации 70—90% и последующего отпуска; сплавы
анизотропны. Проволока нз сплава 52К13Ф после специальной термомеханиче-
ской обработки обладает коэрцитивной силой (32 — 40)-103 А/м при индукции
0.8-1,0 Т.
Сплавы систем Fe—Со—V—Сг и Fe—Со—V—Ni (ГОСТ 10994—74 *). Назна-
чение и характеристика. Сплавы 35КХ4Ф, 35КХ6Ф, 35КХ8Ф, 25КФ14Н,
35КФ10Н предназначаются для активной части гистерезисных двигателей. Это
сплавы с заданными параметрами частной (в поле максимальной проницаемости)
петлн гистерезиса. Приобретают магнитные свойства после холодной деформации
и отпуска. Сплавы 35КХ4Ф, 35КХ6Ф и 35КХ8Ф анизотропны, но могут изго-
товляться с пониженной анизотропией. Сплавы 25КФ14Н и 35КФ10Н имеют
прямоугольную петлю гистерезиса при изотропности свойств.
Химический состав сплавов приведен в табл. 618.
618. Химический состав * сплавов, % (ГОСТ 10994—74 *)
Сплавы С SI Мп Сг Ni V Со
не более
52КЮФ (52КФ11) 52К11Ф (52КФВ) Б2К12Ф (52КФБ) 52К13Ф (Б2КФА) 0,12 0,50 0,5 Не более 0,5 Не более 0.7 9,8—11.2 10,5 — 11.5 11,6 — 12,5 12,6 — 13.5 52,0—54.0
25КФ14Н (25КФН14) 35КФ10Н (35КФН10) .35КХ4Ф (35КХФН) 35КХ6Ф (35КХФ6) 35КХ8Ф (35КХФ8) 0,06 0,30 0,4 — 13,5—14,5 9,5—10.5 3,5—4,Б 24,5—25.5
34,3—8Б,8
7,5—8.5 -
Б,5—6,6 7.5—8,5
♦ Не более 0,02% S; в первых 4 сплавах 0.025% ₽; в остальных — 0.02% Р.
Во всех сплавах Fe «— остальное.
12*
364
Магнитные стали и сплавы
Легированные мартенситные стали. В качестве постоянных магнитов исполь-
зуются стали с содержанием углерода до 1%. Улучшение магнитных свойств
достигается легированием хромом, вольфрамом, молибденом и'*кобальтом. Наи-
лучшимн характеристиками обладают кобальтовые стали. Введением кобальта
удалось повысить коэрцитивную силу более чем в 4 раза.
В табл. 619 приведен химическим состав сталей, а в табл. 620 —термооб-
работка и магнитные свойства.
Пластические деформируемые сплавы. В ряде случаев необходимо иметь
магнитотвердый материал в виде лент, листов, проволоки для изготовления
штамповкой и резкой мелких магнитов измерительных приборов, стрелок компа-
сов, лент магнитной записи и т. д.
61B. Химический состав* мартенситных сталей (ГОСТ 6862 — 71*)
Сталь с Сг Со №. не более Другие элементы
ЕХЗ ЕВ6 0,90—1,10 0,68—0,78 2,8—3,6 0.3—0,5 - 0,3 5,2—6,2 W
ЕХ5К5 ЕХ9К15М2 0,90—1,05 5,5—6,5 8,0—10.0 5,5—6,5 13,5—16.5 0,6 1,2—1,7 Мо
*0,2 —0,4% Мп; 0,17 — 0,40% SI; не более 0.03% Р; не более 0,02% S; остальное — Fe.
620. Термообработка и магнитные свойства мартенситных сталей (ГОСТ 6862—71)
Сталь Рекомендуемый режим термообработки ((. °C) "с’ А/м (Э) ВГ Т (Гс)
ЕХЗ Н, 1000—1050, >0—15 мин. возд. + 3, 800—840, 10—20 мин, м нлн.м через воду 4- С, 24 ч. возд. 4- Он 100—120 4—5 ч 4775 (60) 0,95 (9500)
ЕВ6 Н, 1000, 15 мин, возд.+3, 800—840, 15 мнн, в илн возд. + С, 24 ч, возд. 4- Он 100— 120 °C. 4—5 ч 4775 (60) 1,00 (I0C00)
ЕХ5К5 Н, 1200, 5—10 мнн. возд. + Ов, 700, 1 ч, возд. 4- 3, 930—950, 15 мнн. м + С, 100— 120. 4—5 ч 7162 (90) 0,85 (8500)
ЕХ9К15М2 Н, 1200, 5—10 мнн, возд. + Ов. 700, 1 ч, возд. + 3,10 000, 10 мни, м нли возд. + С, 100—120, 4—5 ч 11 937 (150) 0,80 (8000)
Примечание. Прн нагреве образцов под нормализацию и закалку должны быть приняты меры по защите нх от обезуглероживания.
Такие материалы созданы на основе следующих металлических систем:
Си—Ni—Fe (сплавы Кунифе); Си—Ni-Co (сплавы Куни ко) и Co-V-Pc (Ви-
каллой). Например, сплав Купифе (20% Ni; 60% Си) имеет Нс = 40 000 А/м
£,.=0,55 Т; (В//)макс/2 = 6400 Дж/м». Сплав Викаллой (52% Со 14/о V)
имеет магнитные свойства соответственно 48 000 А/м, 1,0 Т, 14 000 Дж м 119].
Сплавы для постоянных магнитов машин и приборов
365
Материалы для магнитных лент — носителей магнитной записи информации.
Наибольшее распространение имеют сплошные металлические ленты из корро-
зионно-стойкой стали, биметаллические ленты и ленты на пластмассовой основе
с порошковым рабочим слоем. Ленты на пластмассовой основе имеют более ши-
рокое применение.
Рабочий слой (или толщина металлической ленты) должен быть возможно
более тонким, а сама лента гладкой н гибкой для обеспечения максимального
взаимодействия (магнитного контакта) между магнитными материалами ленты
и головки. Остаточная намагниченность материала должна быть возможно более
высокой.
К коэрцитивной силе предъявляют противоречивые требования: для умепь-
и еннясаморазмагннчив ши я необходимо по возможности более высокое значение Нс
(не менее 24 кА/м) (61J, а для облегчения процесса стираиня записи желательна
малая Нс. Требования высокой остаточной намагниченности и минимальной
чувствительности к саморазмагпичиванию панлучшим образом удовлетворяются
при прямоугольной форме размагничивающего участка петли гистерезиса, т. е.
желательно иметь максимальное значение коэффициента выпуклости.
Эластичные магниты. В последнее время появились магниты на резиновой ос-
нове. Они могут быть любой формы, которую допускает технология резины (в виде
шнуров, «длинных полос, листов и т. п.). Такой материал легко режется ножни-
цами, штампуется, сгибается, скручивается. Известно применение «магнитной
резины» в качестве листов магнитной памяти для вычислительных машин, магни-
тов для отклоняющих систем в телевидении, корректирующих магнитов и др.
Сплавы на основе редкоземельных металлов (РЗЛ1). ГОСТ 21559—76 «Мате-
риалы магнитотвердые спеченые» нормирует свойства четырех марок материалов:
КС37, КС37А, КСП37, КСП37А; буква £ означает кобальт, С — самарий, П —
празеодим. Они характеризуются следующими параметрами: Вг = 0,774-0,90 Т;
Н£ = 5404-500 кА/м; удельная магнитная энергия к»макс 554-72,5 кДж/м3.
Внд поставляемого полуфабриката из сталей ЕХЗ, ЕВ6, ЕХ5К5 и
ЕХ9К15М2 и цеиа: сортовая сталь, размером 5,0—50 мм; цеиа — от 362 до
187 р. за 1 т (сталь ЕХЗ) и 4370—3610 р. за 1 т (сталь ЕХ9К15М2). Цена сталей
ЕВ6 и ЕХ5К5— соответственно 847 и 1410 р. за 1 т (0 50 мм).
ГЛАВА IX
СПЛАВЫ С ВЫСОКИМ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕМ
ДЛЯ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПЕЧЕЙ,
РЕОСТАТОВ И ТОЧНЫХ ПРИБОРОВ
Сплавы для электронагревательных элементов печей длительно работают на
воздухе при высоких температурах (до 1000—1200 сС), поэтому должны обладать
высоким удельным сопротивлением р и иметь высокую окалнностонкость. К таким
сплавам относятся нихромы типа Х20Н80 и хромали 0Х231О5А.
При использовании сплавов для электроизмерительных приборов н образ-
цовых резисторов помимо высокого удельного сопротивления требуются также
высокая стабильность значения р во времени, малый температурный коэффициент
электросопротивления и малый коэффициент термо-ЭДС в паре сплава с медью.
Например, манганин — широко применяемый для изготовления образцовых
резисторов имеет температурный коэффициент электросопротивления весьма
малый (порядка 0,3- Ю“* 1/°С), коэффициент термо-ЭДС в паре с медью всего
лишь 1 мкВ/°С. В то же время нихром Х15Н60 имеет соответственно температур-
ный коэффициент 1,5-10“4 1/°С и коэффициент термо-ЭДС 15 мкВ/°С.
Кроме того, для многих случаев применения требуется технологичность
сплавов — возможность изготовления из них тонкой гибкой проволоки (до
0 0,02 мм). Желательно также, чтобы сплав был дешевым и не содержал дефи-
нитных компонентов.
На сплавы высокого омического сопротивления распространяется
ГОСТ 12766.1—77-М 2766.5—77; иа сплавы с заданным электрическим сопро-
тивлением — ГОСТ 10994—74*. В табл. 621 и 622 приведены назначение, харак-
теристика и химический состав сплавов.
621. Назначение и характеристика сплавов
Сплав Р при 20 °C, Ом. мм*/м Оптималь- ная рабочая температура, °C Назначение н характеристика
Сплав! высокого омического сопротивления (ГОСТ 12766.1—77-^-12766.5—77)
Х13Ю4 1,18—1,34 900 Изготовляется проволока н лента для нагревательных элементов бытовых приборов и реостатов, Окалнностоек в окислительной атмосфере н в ат- мосфере. содержащей серу н серни- стые соединения
0X23 Юо 1.29 — 1,45 1150 Изготовляется проволока н лента; для промышленных и лабораторных печей, бытовых приборов, реостатов и спиралей свечей накаливания. Ока- лниостойкость такая же, нак н у ста- ли Х13Ю4
0Х23ЮБА 1,30—1.40 1175 Оналвностойкость и назначение такое же, как для стали 0Х23Ю5, но о боль- шим сроком службы ’
Сплавы с высоким электросопротивлением
367
Продолжение табл. 621
Сплав 0 при 20 *С, Ом- мм*/ы Оптималь- ная рабочая температура. Назначенве и характеристика
Х27Ю5Т 1,37—1,47 1260 Изготовляется проволока и лента для высокотемпературнь.х промышлен- ных и лабораторных печей. Окалино- стойкость такая же, как у стали Х13Ю4
Х15Н60 1,04 — 1,16 060 Изготовляется проволока и левта для бытовых приборов, реостатов, промышленных н лабораторных пе- чей
Х25Н20 0,83—0,96 000 Изготовляется проволока для про- мышленных и лабораторных печей, бытовых приборов. Сплавы Х15Н60 н Х25Н20 окалнвостойкк в окисли- тельной атмосфере, водороде, ваку- уме. Неустойчивы в атмосфере, со- держащей серу и сернистые соедине- ния, более жаропрочны, чем хромо- алюминневые сплавы
Х20Н80 1,03—1.16 10Б0 Изготовляется проволока, лента для промышленных н лабораторных пе- чей, микропроволока для малогаба- ритных элементов электрических со- противлений, проволока и левта для реостатов. Окалиностойкость и жа- ростойкость такая же, как у сплава Х15Н60
Сплавы а заданным ( электрвч е с к и м сопротивлением
ГОСТ 10994—7 4 *)
Х20Н80-ВИ Х15Н6О-ВИ — —504-4-60 Ответственные детали внутривакуум- ных приборов, соединителей в изде- лиях электронной техники н мнкро- проволока для резисторов неответ- ственного назначевня. Сплавы имеют высокое удельное сопротивление
Н50КЮ 20—500 Предназначен для термодатчнков н термочувствительных элементов, ра- ботающих в интервале температур 20—500 °C. Сплав обладает высо- ким постоянным температурным ко- эффициентом электрического сопро- тивления, до 55-10-’ 1/°С в интер- вале вышеуказанных температур
Манганин МНМцЗ-12 0,42—0,48 200 Для изготовления датчиков, кото- рыми измеряют высокие гидроста- тистическне давления, образцовых сопротивлений в магазинах, уравно- вешенных мостах, добавочных сопро- тивлений и шунтов электроизмери- тельных приборов высокой точности
Константан МНМц40-1,5 0,48—0,62 450 Для изготовления реостатов, потен- циометров, а также самолетных на- гревательных устройств: антиобледе- нителей, обогревателей приборов м аккумуляторов, костюмов экипажа и т. п.
Прн меча ине. Сплавы мангавнн тренные ГОСТ (табл. 621). н константан не входят в рассыо-
368
Сплавы с высоким электросопротивлением
622. Химический состав*1. % (ГОСТ 12766.1—77^-12766.6—77, ГОСТ 10994 — 74*)
Сплав С Мп Si Сг Ni А1
ie более
XI3104 0,15 0,7 1.0 12,0—15,0 3.5—5.5
0X23105 0,06 0,5 0.7 21,5—24,5 Не более 0,6 4.5—5.5
0Х23Ю5А X27IO5T 0,05 0,05 0,3 0,3 0.6 Ю *5 СЛ — с сл 1 1 to Ю CD О «Л 4,6—5.3 5.0—5,8
Х25Н20 0,15 2,0 1.0 24,0—27,0 17—20 —
Х15Н60 0,15 1,5 0.4 — 15.0—18,0 55—61 Не более
Х20Н80 0,15 0,7 1,5 20,0—23,0 Остальное 0.2
Х20Н80-ВИ 0,06 0,3 0,4 20—23 Основа Не более 0,1
Н50К10 •• 0,03 0.3 0,15 — 50—52 —
Примечание. В сплаве Х20Н80-ВИ: не более 0,01% S. 0,01% Р.
1,6% Fe.
Остальное Fe; не более 0.02 — 0,03% Р, 0,015 — 0,020% S.
•а 10—11% Со; не Солсе 0,015% S, 0,015% Р.
Виды поставляемого полуфабриката. 1. Из сплавов X13104, 0X23105,
0Х23105А, Х27Ю5Т:
а) лента холоднокатаная толщиной 0,2—3,2 мм; горячекатаная толщиной
1,2—3,2 мм;
б) проволока холоднотянутая 0 0,2—10 мм (Х13Ю4, Х25Н20); 0 0,3—
7,5 мм (0Х23Ю5А); 0 0,5—5,5 (Х27Ю5Т). То же, горячекатаная 0 6—12 мм,
прутки 0 13—25 мм.
2. Из сплавов Х15Н60, XI5HG0-H, Х20Н80, Х20Н80-Н:
а) лента холоднокатаная, толщиной 0,1—3,2 мм; горячекатаная, толщиной
1,2—3,2 мм;
б) проволока 0 0,1—10 мм (холоднотянутая) 0 6—12 мм (горячекатаная),
прутки 0 13—16 мм.
Примечание. Ширина холоднокатаной ленты 4—100 мм, горяче-
катаной — 20—200 мм.
Цена сортового сплава марок Х15Н60 и Х15Н6О-Н 2920 Зэ20 р, за 1 т;
сплава Х20Н80-Н — 3730—4540 р. за 1 т.
ГЛАВА X
СПЛАВЫ С ЗАДАННЫМ ТЕМПЕРАТУРНЫМ
КОЭФФИЦИЕНТОМ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ
ДЛЯ ПРИБОРОВ И РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ
АППАРАТУРЫ
Выбор и общая характеристика сплавов. Сплавами с заданным температурным
коэффициентом линейного расширения (ТКЛР) называются сплавы, сохраняющие
в некотором интервале температур практически постоянными свой объем, т. е.
имеющие малый коэффициент температурного линейного расширения. Такое
аномальное поведение сплавов объясняется тем, что при изменении температуры
в них возникают магнитные превращения, сопровождающиеся объемными изме-
нениями, компенсирующими термическое расширение, обусловленное тепловыми
колебаниями атомов.
Сплавы можно разделить на три группы:
1. С минимальным ТКЛР (36Н, 36НХ, 39Н и др.).
2. С низким ТКЛР (29НК, ЗОНКД, 38НКД и др.).
3. Со средним ТКЛР (47НЗХ,- 47НД, 47НХР и др.).
Для детален с высокой стабильностью размеров в интервале температур
—60-^+100 °C выбирают сплавы с ТКЛР, близким к нулю (типа инвар). Напри-
мер, сплав 36Н нли 32НКД. Для деталей и труб в криогенной технике применяют
сплавы 39Н и 36НХ, структура и свойства которых стабильны до температуры
жидкого гелия. Для нагруженных деталей высокоточных приборов, а также для
точных пружин применяют сплав 35НКТ, приобретающий в результате закалки
и старения ив = 1050 МПа. Сплавы этой группы для повышения стабильности
размеров в течение длительного времени после закалки н отпуска подвергают
длительному старению прн 100 °C в течение не менее 48 ч.
Сплавы с низким и средним ТКЛР предназначают для вакуумноплотинх
соединений со стеклом, керамикой, сапфиром и др. Эти сплавы имеют ТКЛР,
близкий к ТКЛР соответствующих диэлектриков.
Из этой группы сплавов наиболее широко применяется в промышленности
сплав 29НК (ковар). Сплав технологичен, хорошо обрабатывается резанием,
сваривается, штампуется.
Для сплавов 47НД и 52Н, применяемых для герметизированных магнито-
управляемых контактов (герконов), кроме ТКЛР нормируются и характеристик*!
магнитных свойств: соответственно магнитная индукция должна быть не меиее
1,3 и 1,35 Т, а Нс — не меиее 16 А/м (для обоих сплавов). У сплава 58Н
(инвар-стабиль) должна быть высокая стабильность размеров и ТКЛР во вре-
мени,так как его применяют для эталонов длины и линеек, встраиваемых в препи-
виониые станки.
Поставляемый полуфабрикат н цены иа сплавы с заданным ТКЛР
(ГОСТ 14082—78*). Из сплава 36Н: пруткн шлифованные 0 1—7,5мм и горяче-
катаные 0 8—200 мм. Полосы толщиной 2—22 мм. Из сплавов 2914К,
29НК-ВИ, ЗЗНК, ЗОНКД, 30НКД-ВИ, 47НД, 47НД-ВИ: прутки шли-
фованные 0 1—7,5 мм; горячекатаные, 0 8—200 мм; полосы, толщиной
2—22 мм.
Цены на сплавы: 2680—2360 р. за т. (сплав 36Н, 08—200 мм); 6310—5580 р.
ва I т (сплав ЗЗНК, 0 8—140 мм). На остальные сплавы цены проме-
жуточные.
370
Сплавы с заданным коэффициентом линейного расширения
623. Назначение и коэффициент линейного расширения сплавов * (ГОСТ 10994—74 *)
Сплав ТКЛР. 10е °C"*, ие более Интервал темпера- тур. °C Примерное назначение
Сплавы с минимальным ТКЛР
ЗОН 1.5 — 604--Н00 Детали, требующие постоянства размеров
32НКД 1.0 — 604- + 100 Детали очень высокой точности, тре- бующие постоянства размеров
зенх 1—2 20—100 н + 204—253 Для конструкций и трубопроводов, ра- ботающих при криогенной температуре
зон 4.0 + 204—258
35НКТ 3.5 20—60 н +204—60 Для деталей приборов, работающих прн повышенных нагрузках. Сплав имеет ов > 1050 МПа
32 НК-В И 29 НК 1.5 Сп 4,5—6,5 20—100 и + 204—60 Лавы с нм -704-+420 Для деталей с полированной поверх- ностью н налой жесткостью формы з к и м ТКЛР Для вакуумноплотных спаев со стеклами С49-1, С52-1, С48-1, С47-1
ЗОН КД 3,3—4,6 -604-+ 400 Для спаев с тугоплавким стеклом С38-1 и дли спаев со стеклом С40-1
38НКД 7—7,8 Для спаев со стеклом П-6, С72-4 н с сап- фиром
47 НХ 8—9 —704- + 450 Дли спаев с термическим стеклом 16Ш, С72-4 в др.
4ВНХ 8,5—9,5
ЗЗНК 0—9 Для соединений с керамикой, слюдой и стеклом С72^4
42Н 42НА 4,5—5,5 —704-+340 Дли электровакуумной техники
34НК 5,2—7.0 20-^550 Для спая о керамикой 22ХС нли с тон- кими пленками стекла С84-2
Сплавы с заданным коэффициентом линейного расширения
371
Продолжение табл. 623
Сплав ТКЛР. 10' °С“1, не более Интервал темпера- тур, °C Примерное назначение
С п л а вы со с р е д н в м ТКЛР
47НЗХ 9,5—10.5 —70-7-4-440 Для соединений в тонкими пленками стекла «Лензос» в др.
47НД 9—11 —70-J-4-440 Для спаев со стеклом С93-2, С93-4 и др. Для соеднневкя с керамвкой и слюдой, для пружин герметических контактов. Сплав с высокой проницаемостью и ин- дукцией насыщения 1,4 Т
47НХР 8,5—11 —70-*--1-330 Для спаев со стеклами С90-1, С93-2, С94-1, С95-2 н др.
18ХТФ 18ХМТФ 11—11.4 —70^-4-55 0 Для спаев со стеклами С90-1, С93-4, С95-2 н герметизированных контактов
52Н 11 — 11,5 —70-т- 4- 500 Для спаев со стеклами С90-1» С93-2, C94-I, С95-2. Сплав о высокой прони- цаемостью и индукцией насыщении 1,5 Т
58Н-ВИ 11,5±0,3 20—100 Для эталонов длины и линеек, встраи- ваемых в прецизионные станки. Сплав с высокой стабильностью размеров
• Прнведан коэффициент линейного расширения для данного интервала
температур.
ПРИЛОЖЕНИЕ
КОНТРОЛЬ ТВЕРДОСТИ
1. Перевод твердости по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу и Шору
По Бри- неллю По Роквеллу но йнккерсу HV о а о е По Бри- неллю По Роквеллу По Виккерсу HV По Шору
ж ж и НВ i шкалы X ж о шкалы
HRA HRC j HRB HRA HRC HRB
2,20 782 89 72 1220 107 3,54 295 66,0 31,5 299 42
2,25 744 87 69 1114 100 3,58 288 66,0 31,0 292 ——
2,30 713 8Ь 67 1021 96 3,60 285 66,0 30,0 — 288 40,5
2,34 688 84,5 65,0 940 98 3,66 275 65,0 29,0 — 278 МММ
2,37 688 83,5 64,0 _м 912 94 3,70 269 65,0 28,0 мм 271 38,5
2,39 659 83,0 63,0 — 867 93 3,74 263 64,0 27,0 мм 265 37
2,42 643 82,5 62,0 _м> 846 92 3,80 255 64,0 26,0 — 256 36,5
2,4Б 627 82,0 61,0 — 818 91 3,85 248 63.0 25,0 — 250 35
2,48 611 ___ 60,0 ___ 773 88 3,90 241 63,0 24,0 100 242 34,Б
2,50 601 81,0 59,0 758 86 3,95 235 62,0 32,0 99 235 *—м
2,54 582 80,5 58,0 704 83 3,96 234 62,0 23,0 99 234 мм
2,56 573 80,0 57,0 мм— 693 мм 4,00 229 62,0 22,0 98 229 32,Б
2,60 555 79,0 56,0 МММ 6БЗ 79,5 4,06 222 61,0 21,0 97 222 ММ*
2,61 551 79,0 55,0 ММ 644 — 4,10 217 61,0 20,0 9/ 217 31
2,65 634 78,5 54,0 м-> 618 76,5 4,15 212 60,0 19,0 96 213 Мм
2,68 522 78,0 53.0 694 4,18 209 60,0 <— 95 208 ММ
2.70 514 — — ММ 686 73,Б 4,20 207 60.0 18,0 95 206 29,5
2,72 507 77,0 52,0 —— 570 мм 4,22 204 60,0 — 94 203 м—«
2,75 495 76.0 51,0 —— 556 71 4,25 201 59,0 — — 201 29
2,76 492 76,0 50,0 —— 549 — 4,30 197 58,0 — 93 196 ,—*
2,79 481 — 50,0 мм— 535 68 4,32 195 58,0 — 92 194 ММ
2,81 474 76,0 49,0 мм 528 — 4,34 193 58,0 мм —— 192 27,5
2,87 454 75,0 48,0 . , 500 — 4,36 191 58,0 —* — 190 мм
2,86 451 74,5 47,5 — 495 — 4,40 187 57 М~— 91 186 27
2,90 444 74,0 47,0 мм 484 63,5 4,45 183 56 89 183 26,5
2,91 441 74,0 46.0 ММ 478 ___ 4,48 180 56 89 179 2Б
2,95 429 73,0 45,0 . 461 61,5 4,52 177 56 ММ 88 176 М*-,
2,96 426 73,0 45,0 —. 457 —— 4,60 170 55 — 86 169 24,5
2,98 420 73,0 44,0 449 — 4,65 167 54 — 85 166 24
3,00 415 73,0 44,0 —— 442 59,5 4,72 161 53 м- 84 160 23
’ 3,02 409 72,0 43,0 —- 434 —, 4,80 156 52 —мм 82 155 22
3,03 404 72,0 43,0 427 57 4,91 148 51 м*м 79 147 21
3,06 398 72,0 42,0 —— 419 —- 4,95 146 50 78 147 21
3,08 393 72,0 42,0 413 м— 6,00 143 50 77 143 20,5
3,10 388 71,0 41,0 ~~~ 406 55,5 5,05 140 — —м 77 •— —
’3,12 383 71,0 41,0 • 401 — 5,15 134 — *—* 74 МММ
3,14 378 71,0 4 0,0 —— 39Ь 54 5,21 130 — ММ. 72 —
3,16 373 70,5 40,0 м— 389 ММ 5,40 121 •— 68
3,20 363 70,0 39,0 37/ 62 5,50 116 —м — 6Б ММ мм
3,22 359 70,0 39,0 —— 372 5,59 112 — 63 —•
3,24 ЗБ4 69,0 38,0 —— 366 50 5,68 108 — — 61 ММ*
3,30 341 69.0 37,0 ЗЬ1 49 5,78 104 —— м- 58
3.36 329 68,0 36,0 Мм 337 - — 5,87 100 *— е—’ Б5
3,40 321 68,0 36,0 мм 328 46 5,99 96 Б2
3,44 313 67,0 34,0 М— 319 44 6,16 90 мм м— 48 Г—
3,48 306 67,0 33,0 311 —— 8,48 80 —— 40 М мм
З.Б2 298 67,0 32,0 — 302 6,63 76 38
Приложение
373
Продолжение приложения
2. Числа твердости при испытании алмазной пирамидой (по Виккерсу)
с нагрузкой 98.1 Н
Диагональ отпечатка, мм HV Диагональ отпечатка, мм HV Диагональ отпечатка, мм HV
0,11 1533 0,27 254 0,54 63,6
0,12 1288 0,28 236 0,56 Б9,Б
0,13 1 097 0,30 206 0,58 65,1
0,14 946 0,31 193 0,60 Б1 ,Б
0,15 824 0.33 170 0,62 48,2
0,16 724 0,34 160 0,64 45,3
0,17 642 0,36 143 0,68 40,1
0,18 572 0,37 136 0,72 35,8
0,19 514 0,40 116 0,76 32,1
0,20 464 0,42 105 0,80 29.0
0,21 421 0,44 95,8 0,84 26,3
0,22 383 0.46 87,6 0,88 24,0
0,23 351 0,48 80,5 0,92 21,0
0,24 322 0,50 74,2 0,96 20,1
0,25 297 0,52 68,6 1.00 18,Б
Прн определении твердости по Виккерсу должны соблюдаться следующие усло-
вия: нагрузка должна быть тем меньше, чем тоньше слой; расстояние между центрами
отпечатков нлн краем соседнего отпечатка должно быть ве менее 2,Б дливы диагонали
отпечатка: погрешность оптических шкал измерения — не более 0,002 мм: разность дли
диагоналей “» не превышать 2%. Поверхность испытуемой детали должна быть гладкой
н блестящей; радиус кривизны не должен быть менее Б мм (для криволинейных поверх-
ностей).
Таблица может быть использована для любой нагрузки Р путем умножения чвсел
Р
твердости таблицы на коэффициент —. Например, если диагональ отпечатка получи-
лась равной 0,3 мм, то при Р = 50 Н HV 103; при Р *=• 200 Н HV 412 нт. д.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
I. Алексеенко М. Ф., Орехов Г. Н. Бористая сталь 15Х2ГН2ТРА — заменитель
12ХНЗА. 12Х2Н1А и 18ХНВА. — Сталь, I960, №6, с. 548—552.
2. Ассонов А. Д. Современные методы термической обработки. M.J Машино-
строение. 1964. 190 с.
3. Бабаков А. А., Приданной М. В. Коррозионпостойкне стали и сплавы МЛ
Металлургия. 1971, 319 с.
4. Борздыка А. М., Цейтлин В. 3. Термическая обработка жаропрочных сталей
н сплавов. М : Машиностроение, 1964, 248 с.
5. Браун М. П. Свойства комплекснолегированных сталей для изделий крупных
сечений. М. — Киев: Машгпз, 1963, 340 с.
6. Габриэлянд Д. И. Прецизионные сплавы. М.; Металлургия, 1972, 104 с.
7. Гольдштейн Я. Е., Заславский А, Я- Конструкционные стали повышенвой обра-
батывгсмостн. М.: Металлургия. 1977, 248 с
8. Гудков С. И. Механические свойства стали прн низких температурах. MJ
Металлургия. 1967, 266 с.
9. Гуляев А. П. Металловедение. М.: Металлургия, 1977, 648 с.
10. Давыдова Л. Н. Полосы прокаливаемое™. — Металловедение и термическая
обработка металлов, 1962, Ke 1. с. 31—35.
11. Дятлова В. Н. Коррозионная стойкость металлов и сплавов. Справочник.
М.: Машиностроение, 1964, 352 с.
12. Журавлев В. Н- Снижение веса машиностроительных конструкций. 2-е изд.
перераб. и доп. М. — Свердловск, Машгиз, 1961, 239 с.
13- Журавлев В. Н., Николаева О. И. Машиностроительные стали. Справочник.
М.: Машиностроение. 1968, 331 с.
14. Кальнср В. Д., Ковригин В. А., Старокожев Б. С. Новые способы химико-
термической обработки конструкционных сталей в автомобилестроении. — Металло-
ведение и термическая обработка металлов, 1978, № 7. с. 67—69.
15. Карбонитрндное упрочнение низколегированных сталей. М. И. Гольдштейн,
Л. И. Гладштейн, С. А. Голованенко и др. — Сталь. 1977, Кс 9, с. 833—836.
16. Качанов И. Н. Прокаливаемость стали. М.: Металлургия, 1978, 192 с.
17. Козловский И. С, Факторы, определяющие выбор конструкционных сталей. —*
Металловедение я термическая обработка металлов, 1963, № 5, с. 33—40.
18. Козловский И. С. Химико-термическая обработка шестерен, M.i Машиностро-
ение. 1970, 232 с.
19. Коровский Ш. Я- Авиационное электрорадиоматерналоведейле. М.5 Машино-
строение, 1972, 355 с.
20. Лахтин Ю. М., Леонтьев В. П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1972,
611 с.
21. Лахтни Ю. М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Ме-
таллургия, 1976, 407 с.
22. Лившиц Л. И. Экономия металлопроката и сварочных материалов прн изгото-
влении металлоконструкций. — Промышленное строительство, 1978, № 3, с. 23 24.
23. Лмтвинеико Д. А., Матросов Ю. И. Низколегированные нормализованные
стали с карбонитрндным упрочнением для газопроводных труб большого диаметра. Ме-
талловедение п термическая обработка металлов, 1977, № 7, с. 41 44.
24. Лупаков И. С., Столяров А. Г,. Релаксационная стойкость витых цилиндри-
ческих пружин из стали 12XI8H9T. — Металловеденье и термическая обработка метал-
лов, 1961, № 11, с. 34—36.
25. Марочник стали н сплавов. Д. И. Бережковский, Л. Г, Голеньшнва, Л. В. Го-
луб и др. М.: Изд. ЦНИИТМАШ, 1977, 483 с.
26. Материалы в машиностроении. Справочник в 6-тн т. Т. 2/Под ред. И. В. Куд-
рявцева' М.: Машиностроение, 1967. 497 с.
27. Материалы для сварки низколегированных сталей. ИЭС нм. Е. О. Патона.
Б. С. Касаткин, В. Ф. Мусняченко, Л. И. Миходуй и др. — Киев. Информационно^
письмо № 33 (1135), 197В, 4 с.
Список литературы
375
28. Металловедение и термическая обработка сталк. Справочник в 2-х т. Т. 2/Под
ред. М. Л. Бернштейна, А. Г. Рахита дта. М.; Металл у ргнадат, 1962, с. 765—1656.
29. Михайлов-Михеев П. Б. Справочник по металлическим материалам турбвно-
я моторостроения. М. — Л.: Машгиз, 1961, 838 с.
30. Натанзом Е. И. Новый технологический процесс обработки ведомых шесте-
рен заднего моста автомобиля ГАЗ-51 ва новом оборудовании. — Автомобильная про-
мышленность, 1962, Кв 8, с. 40—44.
31. Низколегированные строительные стали массового назначения с карбонитрнд-
ным упрочнением. А. В. Рудченко, Л. И. Гладштейн. С. А. Голованенко и др. — Сталь,
1977, № 10.
32. Общемашииостроительные типовые н руководящие материалы в области техно-
логии и организации производства. Марочник стали для машиностроения. М. Изд. ИМЕТ,
1965, 594 с.
33. Остроумов В. П., Карпунин В. А. Повышение динамической прочности пру-
жин. М. — Свердловск: Машгиз, 1961, 112 с.
34. Поверхностная закалка прн глубинном индукционном нагреве тяжелонагру-
женных деталей машин. К. 3. Шепеляковскнй, Н. А. Ольшанский, В. Д. Кальнер и др.
М‘.: изд. ЗИЛ ЦБТИМС, 1968, 25 с.
35. Повышение механических свойств облегченных профилей проката нз углеро-
дистых и низколегированных сталей. Е. 3. Фрейдензон, Н. К- Рябоконь, В. Д. Скакун
н др. — Сталь, 1962, № 3, с. 262—264.
36. Попов В. А. Холодная высадка металлов. M.J Машгиз, 1955, 99 с.
37. Прейскурант № 01-02. Оптовые цены на сталь н прокат черных металлов,
Ч. I. Сортовая и фасонная сталь. М.: Пре йену рантнздат, 1974, с. 154.
38. Прейскурант № 01-02. Оптовые цены ва сталь н прокат черных металлов.
Ч. II. Листовая н широкополосная сталь. М.: Прейскурантнэдат, 1975, 145 с.
39. Прейскурант № 01-02. Оптовые цены на сталь и прокат черных ме-
таллов Ч. III. Фасонная сталь специального назначения. М.': Прейскурантнэдат,
1974, 125 с, '
40. Прецизионные сплавы. Справочннк./Под ред. Б. В. Молотилова, МЛ Метал-
лургия, 1974, 447 с.
41. Раузмн Я. Р. Термическая обработка хромистой стали. M.I Машгиз, 1959.
С. 53—104.
42. Рахштадт А. Г. Пружинные стали н сплавы. 2-е нзд., МЛ Металлургия, 1971,
496 с.
43. Романовский в. П. Справочник по колодной штамповке. 6-е нзд перераб. н доп.
Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.
44. Сахни С. И., Соколов О. Г. Упрочнение сталей 30ХНМА в ЗОХГСНА. — Ме-
талловедение и термическая обработка металлов, 1962, № 1, с. 14—20.
45. Справочник металлиста. 3-е нзд./Под ред. А. Г. Рахштадта, В. А. Брострема,
Т. 2. М.‘ Машиностроение, 1976, с. 64—395.
46. Справочник по машиностроительным матервалам в 4-х т. Т. J/Под ред. Г. И. По-
година-Алексеева. М.: Машгвз, 1959, 907 с.
47. Стали с пониженным содержанием никеля. Справочннк./Под ред. М. В. Прн-
данцева, Г. Л. Лившица. М.: Металлургн'здат, 1961, 200 с.
48. Стародубов К. Ф., Барковский Ю. 3. Свойства низкоуглеродистой стали после
закалки и отпуска. — Металловедение и термическая обработка металлов, 1961, № 5
с. 15—18.
49. Тарасов А. М. Опыт применения борнстой цементуемой сталв 20ХГР дли
автомобильных деталей. — Сталь, 1961, № 1, с. 64—68.
50. Тихонов А. К., Шкурка Н. В. Состояние хнмико-термнческой обработки на
ВАЗе. — Металловедение н термическая обработка, 1978, № 8, с. 15—18.
51. Толстобров Г. М., Солодарь М. Б., Плишкнн Ю. С. Эффективность проектных
решений стального каркаса главного корпуса завода «Атоммашэ. — Промышленное
строительство, 1977, № 11с. 36—39.
52. Туфанов Д. Г. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей. — Металло-
ведение и термическая обработка металлов. 1963, № 7, с- 33—40.
53. Химушни Ф. Ф. Жаропрочные стали н сплавы. 2-е нзД. МЛ Металлургия,
1969. 749 с.
54. Шахов М. А., Иванов К. Н. Новая высокопрочная стал ь 36ХН1М(В)ФА с низ-
ким содержанием никеля. ЛДНТП, 1961, 19 с.
55. Шепелнковсннй К. 3. О повышении эффективности электротермообработкн
в машиностроении. — Металловедение н термвчесная обработка металлов. 1978, № 8,
с. 67—70.
56. Шепелнковскмй К. 3. Программирование индукционного нагрева прв терми-
ческой обработке. — Электротермия, 1968, -Vs 75—76, 220 с.
Список литературы
Ь7. Шспедяковский К. 3. Упрочнение деталей машин поверхностной вакалкой
прн индукционном нагреве. М-J Машиностроение, 1972, 287 с.
Б8. Шпееров Я. А., Вихлевщук В. А. Низколегированные полуспокойиые стали
повышенной прочности и хладостойкости для ответственных сварных конструкций. ИЭС
ин Е. О. Патона. Киев. — Информационное письмо, 4978, Ks ?8 (ИЗО), 3 с.
59. Шубин Р. П., Гринберг М. Л. Нитроцементация деталей машин. Мл Машино-
строение. 1975. 207 с.
60. Экономические аспекты применения упрочненного толстолистового и фасон-
ного проката в строительных металлоконструкциях в мостах. Е. Г. Будаев, И. Л. Еру»
кимовнч, Р. В. Ильина и др. Изд. Днепропетровский металлургический институт. 1973.
10 с.
61. ЭлектрорадноматериалЫ. Учебное пособие для втузов./Под ред, Б. М. Таресва.
М.: Высшая школа, 1978, 336 с.
УКАЗАТЕЛЬ ГОСТов
гост Страница ГОСТ Страница
5.1316—72 262 3848—68 269
82—70* 21, 225 4041—71 * 165, 172, 173
103—76 97, 159, 225, 263, 316 4405—75 159, 263, 322, 333, 348
350—71* 503—71* 535—79 801—78 977—75 1050—74** 12, 18, 20, 173, 174, 227, 228, 266, 264 165, 176, 177, 347 20 230, 232, 233, 324, 325 186—190, 229 34—36, 38, 40, 73, 76, 84, 87, 88, 93—98, 144. 172, 174, 177, 178, 183, 227, 229, 264 4543—71* 4693—77 5520—79 5521—76 35, 38, 39, 45—47, 49. 50, 53, 56, 58. 60, 64, 65, 68, 69, 84, 85, 87, 88, 93, 97, 99, 102, 105—109, III—114, 116, 118, 178, 183.317, 319, 320 97, 159, '262 227, 264, 266 20. 210, 217, 225
1051—73* 1133—71 184 76, 97, 159, 225, 233, 262, 319, 322, 325. 335, 343, 348, 359 5582—75* 5582—75* 237, 239, 241, 243, 246—248, 254 , 256, 262, 263, 281, 285, 289 311
1414—75 1435—74 1497—73* 1542—71 1577—70* 1778—70 2009—55 133—138, 147 149 166, 187 71, 95, 116, 165, 178, 179 95, 116, 266 334 187 5632—72* 160, 162, 235, 237, 238, 241, 242, 244, 245, 247, 248, 250—255, 257—259, 261, 266, 269, 271, 272, 275, 276, 282, 289, 291, 296, 304, 305, 306, 308— 311, 321, 323, 324
2176—77 186, 187, 199, 201, 206, 208, 209 5639—65 5640—68 166, 176, 315, 334 166
2246—70* 2283—79 216 150, 154, 157, 159 5781—75 20, 21,? 210, 223, 224, 225
2590—71* 21-. 76 , 97, 147, 159, 185, 225, 233, 262, 316, 320, 322, 325, 335, 343, 348, 359 5949—75 236, 238, 239, 241. 243, 246, 247, 248, 254, 255, 262, 272, 273, 277, 279, 280—282, 285, 286,
2591—71* 21, 76, 116, 147, 159, 225,-233, 262,316,320. 322. 335. 343, 348. 359 6713—75* 289, 305, 307, 309. 311, 322, 323 217
2860—65* 78 6862—71* 364
2879—69 3212—57* 97, 147, 159, 185, 263, 316 187 7350—77 237, 241, 246—248, 252, 254, 256, 262, 263, 281, 285, 289, 311
3836—73* 345—347 7417—75 97, 147, 159, 185, 233,
378
Указатель ГОСТов
ГОСТ Страница торт Страница
7419.0—78 263, 316, 348 11150—75 187
159 11268—76 165, 179, 180, 181
' “119.8—78 7511—73 159 11269—76 165, 179, 180
21 12766.1—77 366, 368
5239—72* 21, 225 12766.2—77 366, 368
82*10—72 21, 225 12766.3—77 366, 368
8278—75* 21 12766.4—77 366, 368
8281—80 21 12766.5—77 366, 368
8282—76 21 14082—78* 369
8283—77 21 14085—79 20
8479—70* 16, 40, 80, 82, 88, 103, 113, 119, 123, 128, 130 14637—79 20 14892—69** 226. 227
8509—72* 8510—72* 21, 225 21, 225 14955—77 97, 147, 159, 185, 263, 319, 325
8559—75 8560—78 97, 147, 159, 263 97, 147, 159, 185, 263, 316 14959—79 16523—70* 94, 148, 150, 153, 155— 159 20, 95, 165, 173—176
8597—57** 225 17809—72 360—362
9045—70* 165, 167, 170, 171, 227 19281—73 210, 219, 220, 225
9454—78 9467—75 187, 214, 215 216 19282—73 213, 214, 218—221, 225, 227, 228, 264, 266
9559—75 316 19693—74 344
9651—73 187 19771—74* 21
9940—72* 9941—72* 10145-62 247, 254, 256, 262, 289, 311 247, 254, 256, 262, 289, 311 269 18772—74 19903—74 19904—74 21 21, 172, 179, 180, 225, 263, 343, 347 170, 179, 180, 225, 263, 343
10160—75 10243—75 345. 355, 357, 358, 359 324, 334 20072—74 264, 270, 336, 337, 339, 342—343
10510—80 10702—78 165, 178, 180 45, 116, 132, 182—184 21354—75 24, 25, 26, 27, 28, 30-32
10884—71 210, 224 21427.0—75* 345, 348
10885—75* 264—268 21427.1—75*349, 354
10994—74* 160, 162, 345, 355, 356, 363, 366, 367, 368, 370 21427.2—75* 350—352, 354 21427.3—75 345, 348, 351—354 21427.4—78 345, 348-350
11036—75 345, 347, 348 21559—76 365
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
Азотируемые стали — Марки 69
— Механические свойства 69—70
— Назначение 69
— Предел выносливости 70
— Температура критических точек 70
— Технологические свойства 71
Б
Безникелевые стали — Марки 125
— Механические свойства 125-
— Назначение 125
— Режимы термообработки 126
— Технологические свойства 126
— Химический состав 126
В
Выплавка стали — Применение 312—
314
— Специальные способы 312—314
Высокопрочные стали для ответствен-,
ных деталей турбин — Виды постав-
ляемого полуфабриката 132
— Коэффициент линейного расшире-
ния 127, 130
— Марки 127—128
— Механические свойства 128—131
— Модуль нормальной упругости 130
— Назначение 127—128
— Предел выносливости 131
— Режимы термообработки 128
— Температура критических точек
128, 130
— Теплопроводность 130
— Технологические свойства 129, 132
— Ударная вязкость 131
— Цены 132
Д
Двухслойные стали для деталей хими-
ческой аппаратуры — Виды поставляе-
мого полуфабриката 268
— Марки 269
— Механические свойства 267
— Назначение 264, 265
— Сочетание марок сталей двухслой-
ных листов 266
— Технологические свойства 267—268
— Толщина листов и коррозионно-
стойкого слоя 268
Деформационное старение 166
Длительная прочность 269—270
Дрессировка — Определение 165
Ж
Жаропрочность — Определение 269—
270
Жаропрочные сплавы на никелевой
и железоникелевой основе, выплав-
ляемые в вакуумных печах для работы
при температуре 700—940 °C — Виды
поставляемого полуфабриката 330 —
Марки 326—327 — Механические свой-
ства 328—329 — Назначение 326 —
Химический состав 327
— для работы при температуре 650—
850 °C — Виды поставляемого полу-
фабриката 296 — Длительная проч-
ность 293—294 — Коэффициент линей-
ного расширения 294 — Марки 289—
290 — Механические свойства 292 —
Модуль нормальной упругости 294 —
Назначение 289—290 — Предел проч-
ности 293—294 — Твердость 293 —
Теплопроводность 294 — Технологиче-
ские свойства 295 — Химический
состав 292 — Цены 296 — для
работы при температуре 900 —
1000 °C — Виды поставляемого полу-
фабриката 301—302 — Длительная
прочность 299—300 — Коэффициент
линейного расширения 300 — Марки
296—297 — Механические свойства
299 — Модуль нормальной упругости
301 — Назначение 296—297 — Предел
ползучести 299—300 — Теплопровод-
ность 301 — Технологические свойства
301 — Химический состав 298 — Цены
302
Жаропрочные стали — Выбор 270
— для работы при температуре 350—
380
Предметный указатель
580 СС — Виды поставляемого полу-
фабриката 281 —Длительная проч-
ность 273 — Коэффициент линейного
расширения 274 — Марки 271 — Меха-
нические свойства 272—273 — Модуль
нормальной упругости 274 — Предел
ползучести 273 — Срок работы 271 —
Технологические свойства 274 — Хи-
мический состав 272 — Цена 282
— для работы прн температуре до
600 СС — Виды поставляемого полу-
фабриката 281 —Длительная проч-
ность 279 — Коэффициент линейного
расширения 280 — Марки 275 — Мо-
дуль нормальной упругости 280 —
Механические свойства 277 — Модуль
нормальном упругости 280 — Назна-
чение 275 — Предел ползучести 279 —
Технологические свойства 281 — Хи-
мический состав 276 — Цены 282
— для работы при температуре 650—
850 °C — Виды поставляемого полу-
фабриката 289 — Длительная проч-
ность 286—287 — Коэффициент линей-
ного расширения 287 — Марки 282—
283 — Механические свойства 285 —
Назначение 282—283 — Предел пол-
зучести 286—287 — Теплопроводность
287 — Технологические свойства 288 —
Химический состав 284 — Цены 289
Жаростойкие сплавы на железоникеле-
вой и никелевой основе — Марки 310 —
Назначение 310 — Химический состав
311
Жаростойкие стали — Виды поставляе-
мого полуфабриката 305 — Выбор
303 — Характеристика 303—304
— с температурой окалинообразоваиия
700—850 °C — Марки 304 — Механи-
ческие свойства 307 — Назначение
304 — Химический состав 305
— с температурой окалинообразоваиия
900—1000 °C — Виды поставляемого
полуфабриката 311—Марки 306 —
Механические свойства 307 — Назна-
чение 306 — Технологические свойства
307 — Цены 311
— с температурой окалинообразоваиия
] 050—1150 °C — Виды поставляемого
полуфабриката 311—Марки 308 —
Механические свойства 309 — Назна-
чение 308 — Свариваемость 310 —
Технологические свойства 310-—Хи-
мический состав 309 — Цены 311
Жвростойкость (окалиностойкость) —
Определение 303
Жидкотекучесть — Показатель 9
3
Закалка поверхностная с нагревом
ТВЧ — Выбор сталей 25, 34—35
— Режим нагрева 25, 34
— Режим охлаждения 34, 35
К
Кальций содержащая сталь — Виды
поставляемого полуфабриката 147 —
Группы 143 — Марки 143 — Назначе-
ние 143—144 — Обрабатываемость
146 — Химический состав 144 — Цен л
147
— специальная — Марки 145 — Меха-
нические свойства 145—Химический
состав 145
Карбонитридное упрочнение низколе-
гированных сталей 211
Коррозионно-стойкие сплавы иа нике-
левой основе для применения в агрес-
сивных средах — Виды поставляемого
полуфабриката 262
— Марки 261
— Назначение 261—262
— Сортамент 262—263
— Химический состав 262
— Цены 262
Коррозионно-стойкие стали для при-
менения в слабоагрессивных средах
для тяже лона груженных деталей —
Виды поставляемого полуфабриката
241 — Коррозионная стойкость 238,
240 — Марки 238 — Модуль нормаль-
ной упругости 240 — Назначение 238 —
Механические свойства 239 — Техно-
логические свойства 240—Химиче-
ский состав 238
— повышенной пластичности — Виды
поставляемого полуфабриката 241 —
Коррозионная стойкость 236 — Марки
235 — Механнчесиие свойства 236 —
Назначение 235 — Технологические
свойства 237 — Химический состав
235 —Цены 241
— повышенной твердости — Виды по-
ставляемого полуфабриката 241 —
Коррозионная стойкость 238 — Коэф-
фициент линейного расширения 240 —
Марки 237—238 — Механические свой-
ства 239 — Модуль нормальной упру-
гости 240 — Назначение 237—238 —
Технологические свойства 240 — Хи-
мический состав 238 — Цены 241
— применяющиеся как заменители вы-
соконикелевых сталей типа Х18Н9 —
Коррозионная стойкость 243 — Марки
Предметный указатель
381
241—242 — Механические свойства
242—243 — Назначение 241—242 —
Технологические свойства 244 — Хими-
ческий состав 242
Коррозионно-стойкие стали для при-
менения в солевых средах — Виды
поставляемого .полуфабриката 247 —
Коррозионная стойкость 245 — Марки
244—245 — Механические свойства
246 — Назначение 244—245 — Режимы
термообработки 246 — Технологиче-
ские свойства 246 — Химический со-
став 245 — Цены 247
Ко рроз пои но-стойкие стали для при-
менения в средах повышенной и вы-
сокой агрессивности для сварных кон-
струкций, работающих в кислотах —
Коррозионная стойкость 259 — Кор-
розионные среды 260 — Марки 257—
258 — Механические свойства 259 —
Назначение 257—258 — Режимы тер-
мообработки 259 — Технологические
свойства 261 — Химический состав 258
— повышенной сопротивляемости меж-
кристаллитной коррозии — Виды по-
ставляемого полуфабриката 256 —
Коррозионная стойкость 255 — Марки
254—255 — Механические свойства
256 — Назначение 254—255 — Режимы
термообработки 256 — Технологиче-
ские свойства 256 — Химический со-
став 255 — Цены 256
Коррозионно-стойкие стали для при-
менения в средах средней агрессив-
ности для сварной аппаратуры — Виды
поставляемого полуфабриката 254 —
Коррозионная стойкость 251—252 —
Марки 250—251 — Механические свой-
ства 253 — Назначение 250—251 — Ре-
жимы термообработки 253 — Техноло-
гические свойства 253 — Химический
состав 254 — Цены 254
— рекомендуемые как заменители вы-
соконикелевых сталей типа Х18Н10Т—
Виды поставляемого полуфабриката
254 — Коррозионная стойкость 249 —
Коэффициент линейного расширения
249 — Марки 247—248 — Механиче-
ские свойства 248 — Назначение 247—
248 — Режимы термообработки 248 —
Технологические свойства 249—250 —
Химический состав 248
Коррозионно-стойкие стали специаль-
ных способов выплавки — Виды по-
ставляемого полуфабриката 322, 324
— Коррозионная стойкость 324
— Макроструктура 322—323
— Марки 321
— Механические свойства 321, 323
— Назначение 321, 323
— Режимы термообработки 321
— Содержание газов 321
— Химический состав 321
— Цены 322
Конструкционные стали — Выбор 77
— Закалка поверхностная с нагревом
ТВЧ 80
— Предел выносливости 78—79
— Прокаливаемость 77
— Сопротивление износу 79
— Циклическая прочность 78
Коэффициент старения 347
Л
Легированная конструкционная
сталь — Категории 36
— Технические требования 35—36
Легированные мартенситные стали для
постоянных магнитов — Виды постав-
ляемого полуфабриката 365
— Магнитные свойства 364
— Марки 364
— Режимы термообработки 364
— Химический состав 364
Легированные стали для деталей с вы-
сокой прочностью и вязкостью сердце-
вины — Виды поставляемого полуфаб-
риката 116
— Длительная прочность 115
— Коэффициент линейного расшире-
ния 112
— Марки 97—98, 101, 106, 109, 111
— Механические свойства 98—100,
102—104, 107, 109—110, 112
— Модуль нормальной упругости 112
— Предел выносливости 104, ПО, 115
— Полосы прокаливаемости 99—100,
105, 108, 111, 114
— Режимы термообработки 99, 102,
112
— Температура критических точек
98—99, 103, 107, НО
— Теплопроводность 112
— Технологические свойства 101,
105—106, 108, 111, 116
— Химический состав 97—98, 102,
106, 109, 112
— Цены 117
Легированные стали специальных спо-
собов выплавки — Виды поставляемо-
го полуфабриката 320 — Макрострук-
тура 320 — Механические свойства
320 — Назначение 319 — Режимы тер-
мообработки 320 — Содержание серы
382
Предметный указатель
г фосфора 319 — Химический состав
319 — Цены 320
— повышенного качества — Виды по-
ставляемого полуфабриката 319 —
Марии 316—317 — Механические свой-
ства 318 — Назначен не 48, 55, 69,
109 — Твердость 318 — Химический
состав 316—317 — Цены 319
Лента стальная магннтомягкая элек-
тротехническая холоднокатаная ани-
зотропная — Виды поставляемого по-
луфабриката 350
— Магнитные свойства 350
— Марки сталей 349
— Назначение 350
Листовая сталь для холодной штам-
повки — Величина действительного
ферритного зерна 166 — Выбор 167
— Деформационное старение 166—167
— Испытание иа вытяжку сфериче-
ской лунки 165
— Испытание на растяжение 166
— Полосы скольжения 166
— Состав н структура 165—166
— Твердость 165
М
Магнитомягкая электротехническая
сталь — Выбор 344—346 — Группы
345
— горячекатаная изотропная тонколи-
стовая — Виды поставляемого полу-
фабриката 354 — Магнитные свойства
352—353 — Марки 351 — Назначение
351 — Технологические свойства 354 —
Физические свойства 354
— кремнистая тонколистовая — Мар-
ки 349
— нелегироваиная тонколистовая —
Виды поставляемого полуфабриката
347 — Магнитные свойства 346 — Мар-
ки 346 — Механические свойства 346 —
Назначение 346 — Технологические
свойства 347 — Цены 347
— сортовая нелегированиая — Виды
поставляемого полуфабриката 348 —
Магнитные свойства 347 — Марки
347 — Назначение 347 — Режимы тер-
мообработки 347
— холоднокатаная анизотропная тон-
колистовая — Виды поставляемого
полуфабриката 350 — Магнитные
свойства 349—350 — Марки 349 —
Назначение 349—350
— холоднокатаная изотропная __тон-
колистовая — Магнитные свойства
352 — Марки 350 — Назначение
350 — Содержание креминя 351 —
Удельное сопротивление 351
Магнитомягкие сплавы прецизионные
(сплавы типа пермаллой) 354 — Виды
поставляемого полуфабриката 359
— Магнитные свойства 357—358
— Марки 355—356
— Назначение 355—356
— Основные свойства 355—356
— Режимы отжига 358—359
— Химический состав 356
Магнитотвердые сплавы для постоян-
ных магнитов в виде лент-носителей
магнитной записи 365
— литые — Магнитная текстура 360 —
Марки 361 — Назначение 360—361 —
Режимы термообработки 362 — Термо-
магнитиая обработка 360 — Химиче-
ский состав 361
— на основе редкоземельных металлов
365
— пластические деформируемые 364
— порошковые 362—363
— системы Fe—Со—V — Марки 363
— системы Fe—Со—V—Сг и Fe—Со—
V—Ni — Марки 363 — Химический со-
став 363
— эластичные 365
Магниты порошковые бариевые —
Группы 362 — Свойства 326
— кобальтовые 363
— металлокерамические 362
— металлопластические 362
Мартенситно-стареющие сгали — Ви-
ды поставляемого полуфабриката 334
— Марки 332, 334
— Механические свойства 333
— Сортамент 335
— Характеристики 331, 334
— Химический состав 332
— Цены 335
Н
Низколегированные стали — Выбор
210 — Особенности 210
— для армирования железобетонных
конструкций — Виды поставляемых
полуфабрикатов 225 — Классы 223 —
Марки 233 — Механические свойства
224 — Химический состав 233 — Цены
225
— для крупных ЛИСТОВЫХ конструк-
ций — Марки 221 — Механические
свойства 222 — Назначение 221 —
Технологические свойства 223 — Хи-
мический состав 222
— для судостроения, аппаратов хи-
Предметный указатель
383
мической промышленности, вагоно-
строения и мостостроения — Коррози-
онная стойкость 218 — Марки 217 —
Механические свойства 218—220 — На-
значение 217 — Ударная вязкость
220—Химический состав 218 —
Чувствительность к старению 220
— с карбонитрндным упрочнением —
Категория прочности 211—212 — Кор-
розионная стойкость 217 — Критиче-
ские температуры хрупкости 215 —
Марки 212—213 — Механические свой-
ства 214 — Механическая обработка
216 — Назначение 212 — Обработка
давлением 216 — Режимы термообра-
ботки 216 — Свариваемость 216 —
Способы сварки 216 — Химический со-
став 213—Хладностойкость 215 —
Экономичность процесса 217
Нитроцементируемые стали — Выбор
22
— Допускаемое контактное напряже-
ние 25, 30—33
— Предел контактной выносливости
24, 26—29
— Строение упрочненного слон 23
О
Отливки—Группы 187, 189
— Классификация 186
— Контролируемые показатели 187
— Назначение 187—188, 191—192,
196—197, 200, 202—204, 207—208
— Сортамент 187
— Стали для отливок 186
— Химический состав 188, 193—194,
198, 201, 204, 208
П
Переплав вакуумно-дуговой — Харак-
теристика способа 313
— электрошлаковый 312
Плавка вакуумио-индукцнонная — Ха-
рактеристика способа 312
— плазменно-дуговая 313—314
Подшипниковые стали для деталей
подшипников, находящихся под вы-
сокими динамическими нагрузками —
Технологические свойства 233 — Це-
ментация 233
— для шарико- и роликоподшипни-
ков — Виды поставляемого полуфабри-
ката 233 — Марки 230 — Механиче-
ские свойства 231 — Назначение 230 —
Прокаливаемость 232 — Режимы за-
калки 231 — Режимы отжига, норма-
лизации и отпуска 231 — Твердость
232 — Температуры критических то-
чек 230 — Условный относительный
износ 232 — Химический состав 230 —
Цены 233
— коррозионно-стойкая шарикопод-
- шипниковая — Коррозионная стой-
кость 234 — Марки 233 — Назначение
233 — Температуры критических точек
234 — Режимы термообработки 234 —
Технологические характеристики 234
— специальной выплавки — Виды по-
ставляемого полуфабриката 325—Дол-
говечность 325 — Карбидная неодно-
родность 324 — Марки 324 — Назна-
чение 324 — Неметаллические вклю-
чения 324 — Усталостная прочность
325 — Цены 326
Поковки крупные — Выбор стали 80,
82, 119
— Механические свойства сталей 88,
103, 113, 123, 125, 130
— Рекомендуемые температуры от-
пуска 90
Полосы скольжения 166
Предел ползучести 269
Прецизионные сплавы см. Магнитсм
мягкие сплавы прецизионные
Р
Раковины усадочные — Показатель
склонности 9
Резаиие — Обрабатываемость сталей и
сплавов
Рессорио-пружинные стали легирован-
ные, работающие в обычных усло-
виях — Виды поставляемого полуфаб-
риката 159 — Коэффициент линейного
расширения 156 — Марки 153, 156»
158 — Механические свойства 153—
154 — Назначение 153, 156, 158 —
Полосы прокаливаемости 155—157 —
Предел выносливости 154, 157 — Сор-
тамент 159 — Технологические свой-
ства 155, 157, 159 — Режимы термо-
обработки 155, 157 — Химический со-
став 153, 156, 158
— работающие при повышенных тем-
пературах и в условиях коррозии —
Марки 160—161 — Механические свой-
ства 163-r-164 — Назначение 160 — Ре-
лаксационная стойкость внтых ци-
линдрических пружин 163'—Режимы
термообработки 164
— углеродистые, работающие в обыч-
ных условиях — Виды упрочнения
пружин 151—Динамическая проч-
ность пружин 151 — Испытание пру-
жин на релаксацию 151 — Коэффи-
384
Предметный указатель
инент линейного расширения 149—
150 — Марки 148 — Модуль нормаль-
ной упругости 150 — Назначение 148 —
Предел выносливости 149 — Теплопро-
водность 149 — Технологические свой-
ства 152 — Химический состав 148—
149
С
Свариваемость стали — Группы 6
— Режимы подогрева сталей перед
сваркой 6
— Режимы термообработки сталей
после сварки 7
Сварка сталей — Режимы термообра-
ботки сталей после сварки 7
— Технологические особенности 7—8
Св ниецсо держащие стали легирован-
ные — Марки 137 — Назначение в ав-
томобилестроении 137 — Режимы тер-
мообработки 138 — Скорость резания
сталей при точении 138 — Стойкость
инструмента при точении сталей 139 —
Твердость 138 — Химический состав
137
— сернистомарганцовистые — Марки
134 — Механические свойства 135 —
Химический состав 134
— среднеуглеродистые — Контактная
выносливость зубчатых колес 142 —
Обрабатываемость стали прн точении
142 — Предел усталости 141
— цементуемые — Мезанические свой-
ства 140 — Усталостная прочность 141
Сплавы с высоким электросопротивле-
нием — Виды поставляемого полуфаб-
риката 368 — Назначение 366—367 —
Характеристики 366—367 — Химиче-
ский состав 368
— с заданным температурным коэф-
фициентом линейного расширения —
Виды поставляемого полуфабриката
369 — Выбор 369 — Группы 369 — Ко-
эффициент линейного расширения
370—371 — Марки 370—371 — Общая
характеристика 369
Сталь для холодной штамповки см.
Листовая сталь для холодной штам-
повки
Сталь для крупных поковок — Выбор
80, 82, 119
— Категории прочности 82
— Марки 80—82
— Механические свойства 83, 103,
113, 123, 125, 130
— Назиачеине 80—81
Стали, выплавляемые с обработкой син-
тетическим шлаком — Виды поставляе-
мого полуфабриката 319
— Марки 316—317
— Механические свойства 318
— Преимущества 316
— Содержание серы 318
— Твердость 318
Стали высокой пластичности и свари-
ваемости — Длительная прочность 43
— Коэффициент линейного расшире-
ния 38
— Марки 36
— Механические свойства 36, 39—42
— Назначение 36—37
— Предел выносливости 43
— Предел ползучести 44
— Твердость после химико-термиче-
ской обработки 40
— Температура критических точек 37
— Технологические свойства 44
— Режимы термообработки 36
— Ударная вязкость при отрицатель-
ных температурах 42
— Химический состав 38
Стали для литых деталей котлострое-
ння — Группы 187 — Классификация
186 — Свойства 186
— кавитационные и износостойкие —
Марки 207—208 — Механические свой-
ства 209 — Назначение 207 — Режимы
термообработки 209 — Технологиче-
ские свойства 209
— конструкционные легированные —
Марки 191, 193—194 — Механические
свойства после термообработки 195—
Назначение 191—192 — Температура
критических точек 192 — Технологи-
ческие свойства 196 — Ударная вяз-
кость 192 — Химический состав 193—
194
— конструкционные углеродистые —
Коэффициент линейного расширения
189 — Марки 187—188 — Механиче-
ские свойства 189—190 — Назначение
187—188 — Температура критических
точек 189 — Теплопроводность 189 —
Технологические свойства 191 — Удар-
ная вязкость 190 — Химический состав
188
— коррозионно-стойкие, жаростойкие
и жаропрочные — Длительная проч-
ность 202, 207 — Марки 196—197, 200,
205 — Механические свойства 199,
201—202, 206 — Назначение 196—197,
200, 202—204 — Режимы термообра-
ботки 199, 201, 206 — Технологиче-
ские свойства 207 — Химический со-
Предметный указатель
38.5
став 201, 205
Стали для районов с холодным клима-
том — Технические требования 226
— для деталей машин — Виды по-
ставляемого полуфабриката 227, 229 —
Мар ки 228 — Общая хар а ктер исти ка
228
— для сварных конструкций — Виды
поставляемого полуфабриката 227,
229 — Марки 227 — Технологические
свойства 227
Сталь для холодной высадки — Марки
182 — Технические требования 182 —
Химический состав 183
— горячекатаная отожженная — Ви-
ды поставляемого полуфабриката 185—
Степень осадки в холодном состоянии
184— 185 — Твердость 183
— калиброванная в нагартованном со-
стоянии — Виды поставляемого полу-
фабриката 185 — Механические свой-
ства 184 — Степень осадки в холодном
состоянии 184—185 — Твердость 183
Стали — Обрабатываемость резанием 8
— Свойства литейные 9
— Флокепочувствнтельность 8—9
— Хрупкость отпускная 9
Стали, применяющиеся в условиях из-
носа при трении — Коэффициент ли-
нейного расширения 46 — Марки 45 —
Механические свойства после термо-
обработки 46 — Назначение 45 — Ре-
жимы термообработки 46 — Твердость
после химико-термической обработки
46 — Технологические свойства 48 —
Химический состав 45
— повышенной прочности, вязкости и
прокаливаемое™ — Влияние цемента-
ции на механические свойства 52-—
Коэффициент линейного расширения
50 — Марки 48 — Механические свой-
ства 51 — Предел выносливости 53 —
Режимы термообработки 51 — Техно-
логические свойства 54
Стали регламентируемой прокаливае-
мое™ — Деформация конических зуб-
чатых колес из стали 58 (55ПП) и
ЗОХГТ после термообработки 76
— Испытание на усталость 75
— Марки 71
— Механические свойства 72—73
— Назначение 71
— Режимы поверхностной аакалки при
глубинном иагреве зубчатых колес из
стали 58 (55ПП) 74
— Предел контактной выносливости 76
— Сравнение прочности сталей при
кручении 75
— Сравнительные испытания цилин-
дрических зубчатых колес при изгибе
74
— Температура критических точек 76
— Технологические свойства 76
— Ударная вязкость 73
— Химический состав 73
Стали с добавками титана для тяжело-
нагруженных зубчатых колес — Марки
53, 59 — Механические свойства 56—
57, 60—62 — Назначение 55, 59 —
Режимы термообработки 56, 61 — Пре-
дел выносливости 57, 62 — Темпера-
тура критических точек 60 — Техноло-
гические свойства 59, 63 — Химиче-
ский состав 56, 60
— с микродобавками бора для дета-
лей, работающих иа трение и при
ударных нагрузках — Марки 63 — Ме-
ханические свойства 65, 67 — Назна-
чение 63—64 — Предел выносливости
66 — Режимы газовой нитроцемента-
ции 65 — Режимы термообработки
65 — Статическая прочность после га-
зовой нитроцементации 65—66 — Тем-
пература критических точек 64 — Тех-
нологические свойства 68 — Ударная
вязкость 66 — Химический состав
64 — Чувствительность к отпускной
хрупкости 67
Стали с пониженным содержанием ни-
келя для тяжелонагружениых деталей
машиностроения см. Хромоникелевле
стали
Т
Теплоустойчивые стали мартенситного
класса — Виды поставляемого полу-
фабриката 343 — Длительная проч-
ность 343 — Марки 341 — Механиче-
ские свойства 342 — Предел ползу-
чести 343 — Температура применения
341 — Технологические свойства 343 —
Химический, состав 341
— перлитного класса — Виды поста-
вляемого полуфабриката 343 — Дли-
тельная прочность 339—340 — Ко-
эффициент линейного расширения
339 — Механические свойства 337—
339 — Назначение 337 — Предел пол-
зучести 339 — 340 — Температура
применения 337 — Технологические
свойства 340—341
Толстолистовая сталь для холодной
штамповки — Категории 172, 179
— Марки 172, 179—180
386
Предметный указатель
— Назначение 172, 179
— Нормируемые показатели механи-
ческих свойств 179
— Нормируемые характеристики 173
— Толщина справки при испытании
на изгиб 173
Тонколистовая сталь для холодной
штамповки — Глубина выдавливаемой
лунки 181 — Категории 180 — Марки
168 — Механические свойства 169,
180 — Назначение 180 — Нормируе-
мые показатели механических свойств
181 — Режимы светлого отжига 168
— горячекатаная — Режимы отжига
169—170
— холоднокатаная — Виды постав-
ляемого полуфабриката 170 — Глуби-
на сферической лунки прн испытании
на вытяжку 171 — Категории 170—
171 — Марки 170 — Механические
свойства 171 — Микроструктура 171 —
Назначение 170—Химический состав
170
Трещинообразование — Коэффициент
устойчивости 9
ТУ 1-463—72 322
14-22—72 322
14-1-21—71 311
14-1-70—71 330
14-1-95—71 241, 322
14-1-195—73 316, 318
14-1-196—73 314, 315
14.1.223—72 301, 302, 313, 326,
327, 328, 330
14-1-232—72 233
14-1-272—72 296
14-1-336—72 315, 318
14-1-339—72 256
14-1-342—72 116
14-1-386—72 233
14-1-402—72 302
14-1-410—72 343
14-1-434—72 301
14-1-475—72 322
14-1-493—72 301
14-1-497—72 330
14-1-592—73 296
14-1-594—73 324, 325
14-1-595—73 324, 325
14-1-642—73 343
14-1-656—73 256, 321, 322
14-1-660—73 233
14-1-667—75 233
14-1-702—73 343
14-1-816—73 296
14.1-859—73 296
14-1-1436—75 216
ТУ 14-1-1717—76 332, 334
14-1-1771—75 334
14-1-1841—76 332, 334
14-1-1898—76 332, 334
14-1-1971—76 320
14-1-2165—77 322, 323, 324
14-1-2199—77 332, 334
14-4-468—73 216
У
Углеродистая сталь обыкновенного ка-
чества для металлоконструкций и де-
талей машин — Группы 12 — Катего-
рии 35 — Классификация и назначе-
ние 12 — Марки 12 — Сортамент 21 —
Термическое упрочнение 18—19 —
Технические требования 35—36 — Це-
ны 20
— группы А — Марки 12 — Механи-
ческие свойства 15—16 — Назначение
н общая характеристика 13—14 —
Нормируемые показатели 16
— группы Б — Абарки 17 — Норми-
руемые показатели 17 — Химический
состав 17
— группы В — Марки 18 — Механи-
ческие свойства 18 — Нормируемые
показатели 18 — Ударная вязкость
18—19 — Химический состав 17—18
Углеродистые конструкционные стали
повышенного качества (горячекатаные
и калиброванные) — Виды поставляе-
мого полуфабриката 316
— Марки 314—315
— Механические свойства 315
— Назначение 314
— Содержание серы 315
— Твердость 315
— Химический состав 315
Углеродистые стали для деталей с вы-
сокой прочностью н вязкостью сердце-
вины — Виды поставляемого полуфаб-
риката 95—97
— Длительная прочность 91
— Коэффициент линейного расшире-
ния 87
— Марки 83, 87, 93
— Механические свойства 84—85, 88—
90, 94—95
— Модуль нормальной упругости 87
— Назначение 83, 86, 93
— Режимы термообработки 94
— Предел выносливости 95
— Сортамент 97
— Температура критических точек 85г
88, 94
— Теплоемкость 87
П редметный. указатель
387
— Теплопроводность 87
— Технологические свойства 86, 92,
96
— Ударная вязкость 84, 90
— Химический состав 84, 93—94
— Цепы 97
Углеродистые стали свинецсодержа-
щие — Марки 134 — Механические
свойства 135 — Твердость 135 — Хи-
мический .состав 134
— сериистоселенистые — Механиче-
ские свойства 136 — Сравнительная
обрабатываемость — Химический со-
став 135
’— сернистые — Марки 133 — Меха-
нические свойства 134 — Назначение
133 — Технологические свойства
134 — Химическим состав 134
Ф
Флокеиочувствительность — Группы
8—9
X
Хладностойкость стали 215
Хромистая серинстоселенистая
сталь — Механические свойства
136 — Сравнительная обрабатывае-
мость 136 — Химический состав 135
Хромомарганцевоинкелевые стали —
Диаграмма прокаливаемости 120
— Механические свойства после термо-
механической обработки 120
Хромоникелевые стали — Коэффици-
ент линейного расширения 122, 127
— Марки 117, 121, 125, 127—128
— Механические свойства 118—120,
122, 124—125, 128—131
— Назначение 117, 121, 125, 127—
128
— Предел выносливости 119, 124, 131
— Полосы прокаливаемости 119—120,
123
— Режимы термообработки 122, 125,
128
— Температура критических точек
122, 125, 128, 130
— Теплопроводность 122, 130
— Технологические свойства 121, 125
129, 132
— Ударная вязкость 118, 123, 131
— Химический состав 118, 121, 125,
127—128
Хрупкость отпускная 9
Д
Цементуемые стали — Выбор 22 —
Строение упрочненного слоя 22—23
Ч
ЧМТУ 1-13—66 254
1-115—67 281
1-181—67 289
1-187—67 282
1-225—67 254
1-226—67 254, 256
1-286—68 262
1-377—68 281
1-414—68 281
1-456—68 296, 302, 311
1-494—68 289
1-515—68 296
1-609—69 343
1-760—69 311
1-847—69 289
1-878—70 302
1-901—70 241
1-913—70 262
1-914—70 296
1-933—70 262
1-991—70 241
1-Ю008—70 302
Ш
Широкополосная универсальная кон-
струкционная легированная сталь —
Марки 180
— Механические свойства 180
— Назначение 179
— Нормируемые показатели механи-
ческих свойств 179
Э
Электротехническая сталь см. Магни-
томягкая электротехническая сталь
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие к третьему изданию ................, ,
Условные обозначения ........*.**,*........♦ • • • •
Принятые сокращения ................................................ ’
Общие сведения О свариваемости стали, ’ обрабатываемости резанием', 'флокеко-
чувствитсльиостн налнтейных свойствах .......................
Основные единицы Международной системы СИ и перевод единиц других систем
в единицы системы СИ .....................................
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
КОНСТРУКЦИОННЫЕ УГЛЕРОДИСТЫЕ И ЛЕГ ИРОРАННЫЕ СТАЛИ
Глава 1. Сталь углеродистая обыкновенного качества для металлоконструк-
ций к деталей машин...................................................
I. Классификация и назначение.......................................
2. Сталь группы А......................................................
3. Сталь группы Б .... ,...............................................
4. Сталь группы В......................................................
Глава II. Стали для деталей с повышенной твердостью поверхности и вязкой
сердцевиной (цементуемые, азотируемые и упрочняемые ТВЧ1
1. Рациональный выбор сталей...........................................
I.I- Выбор цементуемых и нмтроцементуемых сталей для зубчатых передач
1.2. Выбор сталей для поверхностной закалки с нагревом ТВЧ.......
2. Технические требования иа углеродистую и легированную конструкционную
сталь ..................................................................
3. Стали высокой пластичности н свариваемости 05кп. 08кп, 08пс, 08, Юкп, Юпс,
10, Юкп, Юпс. 16. 20кп, 2 One, 20, 25, ЮГ. ЙОГ, 25Г, ЮГ2................
4. Стали, применяющиеся в условиях износа прн трении (поршневые пальцы,
шлицевые валы, зубчатые колеса) ........................................
4.1. Стали ЮХ, ЮХА, 20Х, 18ХГ. ЮХФ, 20ХФ.........................
4.2. Стали 20ХН, 12ХН2, 12ХНЗА, 20ХНЗА, I2X2H4A, 20Х2Н4А,
ИХ2НЗМА, I8X2H4MA. 20ХН2М, 15Н2М, 20Н2М, ЮХМ. 20ХМ по-
вышенной прочности, вязкости и прокаливаемости
Б. Стали с добавками титана для тяжслонагружеиных зубчатых колес с высокой-
прочностью сердцевины зуба . ....................
5.1. Стали 18ХГТ. 25ХГТ, 25ХГМ. 30ХГ£Г.............................
5.2. Стали 15ХГН2ТА. 20ХГНТР, ЮХ2ГН2ТА, 15Х2ГН2ТРА. 25Х2ГНТА
6. Стали с микродобавками бора для деталей, работающих на тренне н при удар-
ных нагрузках (червяки, кулаки шарнира, зубчатые колеса автомобилей) .
Стали 20ХГР. 27ХГР, 20ХНР, 20ХГНР................................
7. Азотируемые стали для деталей с большой твердостью и износостойкостью по-
верхности 38X210, 38Х2М1ОА..............................................
8. Стали регламентируемой прокаливаемости — 58 (55ПП), 47ГТ, ШХ4РП для
деталей, подвергаемых высоким изгибающим, крутящим и контактным нагруз-
кам (зубчатые колеса, крестовины, детали подшипников качения) ......
12
12
12
17
IB
22
22
25
45
45
48
55
55
59
63
63
69
71
Глава III. Улучшаемые стали для деталей типа валов, шатунов, осей и зуб-
чатых колес . ............................................
1. Выбор конструкционной стали
2. Выбор стали для крупных поковок .....................• •
3. Стали углеродистые и легированные для деталей с высокими прочностью и вяз-
костью сердцевины.................................... •
3.1. Стали 30, 35, ЗОГ, 35Г...........................
3.2. Стали 40, 45, 40Г, 45Г, 50Г..• ••••••............
3.3. стали 50. 55,60, 65. 70, 75, 80. 85 .............
3.4. Стали 60 Г. 65 Г, ...............................
3 5. Стали 30Г2, 35Г2. 40Г2, 45Г2. ..................
3.6. Стали 30Х.35Х, 38ХА, 40Х, 45Х. 50Х. ЗОХРА........
3.7. Стали 33ХС. 38 ХС, 40ХС...... -•••••............
3.8. Стали 20ХГСА, 25ХГСА, ЗОХГС, ЗОХГСА. 35ХГСА . . . . . . . .
3.9. Стали ЗОХМ. ЗОХМА, 35ХМ, 38ХМ, 35ХГФ, 40ХФА, 40ХГТР . . .
77
80
83
83
86
93
98
98
101
106
109
111
Оглавление
389
4. Стали с пониженным содержанием никеля н безвикелевые для тяжелонагружен-
вых деталей машиностроения (группа валов, шатунов, зубчатых колес) , . • 117
4.1. Стали 40ХН, 45ХН, 50ХН, ЗОХНЗА, 38ХГН, 30ХГСН2А....... 117
4.2. Сталл 30ХН2МА, 38X2Н2МА, 40ХН2МА, 40Х2Н2МА, 25X2Н4МА,
20ХН4ФА .................................................... 121
4.3. Стали 45ХН2МФА, 40ХМФА, ЗОХЗМФ . ..................... 12В
5. Высокопрочные стали*для ответственных деталей турбин и компрессорных ма-
шин ............................................................ 127
5.1. Стали 38ХНЗМФА, 30ХН2МФА, 36Х2Н2МФА, 38XH3MA.......... 127
6.2. Стали 34XHIM, 34ХН1МА, 34XH3M. 34XH3MA, 35ХН1М2ФА ... 129
Глава IV. Автоматные стали............................................... 133
I, Стали углеродистые сернистые АП, А12, А20, АЗО, А35, А 40 Г,........... 133
2' Стали серинстомарганцовистые свинецсодержащие н .углеродистые свннецсо-
держащве АС!4, АС35Г2, АС45Г2, АС40..................................... 134
3. Стали углеродистые н кромнетая серннстоселеннстая А35Е, А45Е, А40ХЕ . . 135
4. Сталь легированная свннецсодержащая марок АС12ХН, АС14ХГН, АС19ХГН#
АС20ХГНМ, АСЗОХМ. АС38ХГМ, АС40ХГНМ ...................................... 137
5. Сталь кальцнйсодержащая ...............................................143
Глава V. Рессорно-пружинкые стали 148
]. Углеродистые и легированные стали для пружин н рессор, работающих в обыч-
ных условиях .................................................... 148
1.1. Стали 65, 70. 75, 86, 60Г, 65Г. 70Г. У7—У13, У7А —У13А......... 148
1.2 Стали 55С2, 55С2А, 60С2, 60С2А, 70СЗА........................... 153
1.3. Стали 50ХГ, БОХГА, 55ХГР, 50ХФА, 50ХГФА........................ 156
1.4. Стали 60С2ХА, 70С2ХА. 60С2ХФА. 65С2ВА, 60С2Н2А................. 158
1.6. Стали 9ХФ, 13Х, Р9, Х6ВФ....................-.................. 159
2. Стали и сплавы для пружин, работающих прн повышенных температурах в
в условиях коррозии ....... ............................ ............ 160
Глава VI. Стали для холодной штамповки ................ 165
1. Основные требования и выбор листовой стали для холодной штамповки . . . 165
2. Режимы термообработки тонколистовой стали ....................... . 158
3- Сталь тонколистовая холоднокатаная ннзкоуглеродистая качественная для
холодной штамповки ................................................. 170
4. Сталь горячекатаная толстолистовая конструкционная качественная углеро-
дистая для холодной штамповки ....................................... 172
5. Сталь листовая углеродистая качественная и обыкновенного качества общего
назначения ......................................................... 174
6. Лента стальная холоднокатаная нз ннякоуглеродвстой стали ........ 176
7. Сталь листовая легированная конструкционная общего назначения . ..... 178
8. Сталь толстолистовая и широкополосная универсальная конструкционная
легированная высококачественная специального назначения .............. 179
9. Сталь тонколистовая конструкционная легированная высококачественная спе-
циального назначения .............................. ................. 180
Г л в в а VII. Стали для холодной высадкн . .............................. 182
Глава VIII. Стали для литых деталей котлотурбостроення и химической про-
мышленности ............................................................. 186
1. Особенности свойств и классификация сталей для отливок............ . 186
2. Конструкционные углеродистые и легированные литейные стали ...... 187
2.1. Стали конструкционные углеродистые ............................. 187
2.2. Стали конструкционные легированные ............................. 19!
3. Высоколегированные литейные стали со специальными свойствами ..... 196
3.1. Стали коррозионно-стойкие...................... ............• 196
3.2. Стали коррозионно-стойкие и жаростойкие ............. 200
3.3. Стали коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные... 202
3.4. Стали кавитационные и износостойкие ............................ 207
Глава IX. Низколегированные стали......................................... 210
1. Особенности н выбор низколегированных сталей ........................... 210
2, Новые стали с карбонитрндным упрочнением для мостов, металлоконструкций
цехов, кранов, доменных печей н резервуаров нефтехранилищ — !4Г2АФ(Д),
15Г2СФ(Д), 16Г2АФ(Д), 18Г2АФ(Д)пс. 15Г2АФДпс, 12Г2СМФ, 12ГН2МФА1О,
12ХГН2МФБА1О .............................................................. 211
3. Стали для судостроения, аппаратов химической промышленности, Вагоностро-
еиия^и^)мостостроения — 09Г2, 10Г2С1Д, ЮХСНД. 15ХСНД, 09Г2С, 09Г2Д,
4. Стали для крупных листовых конструкций, корпусов сосудов, котлов п трубо-
проводов — !4Г2, 16ГС, 17ГС, 17Г!С, 14ХГС, !2ГС............................ 221
390
Оглавление
Б. Стали для армирования железобетонные ковстпукций — !8Г'3С
25Г2С. 80С. 20ХГ2Ц. 23Х2Г2Т.................. . . . . . ~ .
Глава X Стал» для районов с холодным климатом .
Глава XI. Стали для подшипников ...................... . .
1. Стал» ШХ15, ШХ15СГ для шарике- в роликоподшипников . . »
2. Коррозионно-стойкая подшипниковая сталь 95X18 ..........
ЮГТ,
35 ГС.
223
226
2>Ю
230
233
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
СТАЛИ И СПЛАВЫ С ОСОБЫМИ СВОЙСТВАМИ
Глава ! Коррозионно-стойкие стали для общего п химического машнностьо-
С,1ИИ ...................................................................... 235
Стали для применения в слабоэгрсссивных средах .......................
1.1. Стали повышенной пластичности — 06X13, 12X13, 20X13, 25XI3H2
(311474) ...................................., „.............
1.2. Стали 30X13 к 10X13 повышенной твердости и стали 14Х17Н2 (3112*68)
к 20XI7H2 для тяжелонагруженпых деталей......................
1.3. Стали 12X17. 15Х17АГ14 (ЭЛ213), ЮХ14АГ15 (ДИ-13), 10Х14ГННЗ
(ДИ-6), ЮХ14Г14Н4Т (ЭИ7П), 12Х17Г9АН4 (ЭИ876), 20Х13Н4Г9
(ЭИ100). применяющиеся как заменители высоконнксленых сталей
типа Х|6Н9 . . . . ..........................................
2. Стали для применения в солевых средах........................... ,
Стали 09Х15Н8Ю (ЭН904). D7X16H0 (ЭП286). 08Х17Н5МЗ (ЭИ925),
09Х16Н4Б (ЭП56) высокой прочности и стали 09X17H7IO, 09Х17Н7Ю1
08Х10Н20Т2 для морской воды..................
3. Стали для применения в средах средней агрессивности.................
3.1. Стали 08Х17Т (ЭИ645). 06X18'11. 15Х25Т (ЭИ439), 15X28 (ЭИ349)
08Х22Н6Т (ЭП53). 12X21 НБТ (ЭИ8П). 06Х18Г8Н2Т (КО-3), рекомен-
дуемые как заменители высоконикелевых сталей типа XI8HI0T . . .
3.2. Стали 07Х21Г7АН5 (ЭП222), 12Х18Н9, 08X18HI0. 17XI8H9,
I2X18H10E (ЭП47), I2X18H9T. I2X18H10T, 12Х18Н12Т. 08Х18Н12Б
(ЭИ402). 06X18H1I (3HG84). рекомендуемые для сваркой аппаратуры
4. Стали для применения в средах повышенной и высокой агрессивности ....
4.1. Стали 08Х18НЮТ (ЭИ914), 08XI8HI2T, 04Х18Н10 (ЭИ84 2. ЭП550),
03Х18Н11, 03Х18Н12 повышенной сопротивляемости межкристаллит-
ной коррозии . ........................................................
4.2. Стали н сплавы — 10Х17Н13М2Т (ЭИ448), ЮХ17Н13МЗТ (ЭИ432).
08X17HI5M3T (ЭИ580), 03X17H14M3, 03X1GH15M3 (ЭИ844).
03Х16Н15МЗБ (ЭИ844Б). 08Х17Н13М2Т. 03X21Н21М4ГБ (ЭИ35).
08X21 Н6М2Т (ЭП54). 15Х18Н12С4ТЮ (ЭИ654), 06ХН28МДТ (ЭИ943),
03ХН28МДТ (ЭП516), 0GXH28MT (ЭИ628) для сварных конструк-
ций. работающих в кислотах разных концевтранпй н температур . .
б. Сплавы ка никелевой основе для весьма агрессивных сред. Сплавы ХН65МВ
(ЭП567) и Н70МФ (ЭП496)................................................
235
235
237
24!
244
247
247
250
254
254
257
261
Глава II. Двухслойные стали для деталей химической аппаратуры . . • . .
264
Глава III. Жаропрочные стали и сплавы для деталей котлотурбипостроения
и газовых турбин ..............................................•............ 269
1. Основные определения я выбор жаропрочных сталей н сплавов .«••••• 269
2. Стали для работы прн температуре 350—580 °C............................ 271
3. Стали для работы прн температуре до 600 °C.............................. 275
4. Стали для работы прн температуре 650—850 СС . . . . ..................... 262
Б. Сплавы на никелевой н железоникелевой основе для работы прн температуре
650—850 °C ............................................................. 289
6. Стали и сплавы для работы при температуре 900—1100 °C. ......... 296
Глава IV. Жаростойкие стали и сплавы для печного оборудования, моторо-
строения н котлотурби нос троен и я............................................. 303
1. Основные определения н выбор жаростойких сталей н сплавов . . . » • • •
2. Жаростойкие стали с температурой окалннообразовання 700—850 С: 12X13,
15X5 08Х18НЮ. 12Х18Н9. 08Х18НЮТ. I2XI8H10T, 12Х18Н9Т, I2X18H12T,
09Х14Н16Б, 40Х9С2. 40Х10С2М. 15X6CIO ................• • •,'' * ДЛ»
3. Жаростойкие стали с температурой окалннообразовання 900—1000 С: 12X17,
08Х17Т, 08X18TI, 55Х20Г9АН4, 45Х22Н4МЗ, 10Х13СЮ, 08Х2ОН14С2,
20X20HI4C2. 30XI3H7C2.............................. • • • • • • •
4. Жаростойкие стали с температурой ока л и иообразования 1050—41 С.
15Х18СЮ. I5X26T. 15X28. 20X23HI3, 12Х25Н16Г7АР. I0X23HI8. 20Х23Н18.
20Х25Н20С2, ......................................................
303
304
306
306
Оглавление
391
5. Сплавы на железоии кол свой и никелевой основе с температурой окалинообра-
зования 1050—1250 °C: ХН38Т, ХН78Т, ХН60ВТ, XHG01O. ХН70Ю.
ХН75МБТЮ, ХН28ВМАБ...................................................... 310
Глава V. Стали и сплавы специальных способов выплавки 312
1. Характеристика специальных способов выплавки и их применение........... 312
2 Стали углеродистые конструкционные повышенного качества: 20, 20-СШ, 25,
25-СШ, 45, 45-СШ.......................................................... 314
3. Стали легированные конструкционные повышенного качества н стали, выпла«
вляемые с обработкой синтетическим шлаком .................................316
4. Стали легированные I8X2H4MA, 18Х2Н4МА-Ш, 18Х2Н4МА-СШ...............I 319
5. Стали коррозионно-стойкие 08Х18Н12Т-ВИ или ВД. 03Х18Н12-ВИ нлн ВД,
03Х18Н12Т-ВИ или ВД, 12Х18Н10Т-ВИ нли ВД.................................. 321
6. Стали коррозионно-стойкие 12Х18Н9Т-ВД, 12Х18Н10Т-ВД к 08Х18Н10Т-ВД 323
7. Стали подшипниковые ШХ15-П1, П1Х15СГ-Ш, 95Х18-Ш....................... 324
8, Сплавы жаропрочные для работы прн температуре 700—940 СС, выплавляемые
в вакуумных печах . .............................. ..................... 326
Глава VI. мартенситно-стареющне стали 331
1. Особенности свойств сталей ................................... 331
2. Стали мартенситно-стареющне: 04Х11Н9М2Д2ТЮ(ЭП832), ОЗН17К10ВЮМТ-ВД
(ЭП836-ВД), 03Н18К9М5Т-ВД (ЭП637-ВД), 02HI2X5M3, 02Н12Х5МЗ-ПД,
ЧС4-ВИ, ЧС5-ВИ.................................................... * » - 334
Гл а в а; VII. Теплоустойчивые стали................................... 336
1, Теплоустойчивые стали перлитного класса, применяемые после аакалкн нлн
нормализации с отпуском .............................................. 836
2. Теплоустойчивые стали мартенситного класса, применяемые после отжига . i 341
Глава VIII. Магнитные стали и сплавы..................................... 344
1. Магнитомягкие стали и сплавы для приборов-в электромашиностроения . . . 344
I.I. Выбор магнитных сталей н сплавов и нх характеристика............ 344
1.2. Сталь электротехническая иелегированная тонколистовая ...... 346
1.3. Сталь сортовая электротехническая иелегированная ............... 347
1.4. Сталь электротехническая тонколистовая кремнистая.............. 348
1.5. Прецизионные магннтомягкне сплавы (сплавы типа пермаллой) . . . 354
2. Сплавы для постоянных магнитов различных машин и приборов.............. 359
2.1. Сплавы магннтотвердые литые для постоянных магнитов ...... 360
2.2. Магниты нз порошков ........................................... 362
2.3. Прочие магнитотвердые материалы ................................ 363
Глава IX. Сплавы с высоким электросопротивлением'для нагревательных эле-
ментов печей, реостатов н точных приборов..................................... 366
Глава X. Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного рас-
ширения для приборов и радиоэлектронной аппаратуры. 369
Приложение .......................... . . >.............. 372
Список литературы.............................. .... . 374
Указатель ГОСТов........................................... 377
Предметный указатель ..............................................
379
v
3S
Б.
г
г
I.
2.
5
г
ИБ Кв 2179
Виталий Никаиоровпч ЖУРАВЛЕВ, Ольга Ивановна НИКОЛАЕВА
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЕ СТАЛИ
Редактор Т. Н. Леденева
Художественный редактор С. С. Водчиц
Технический редактор Е. П. Смирнова
Корректоры: Воробьева В. А., Шарунина Н. И.
Оформление художника М. А. Шоырлсва
Сдако в набор 10.02.81. Подписано в печать 09.09.81. Т-23642.
Формат 60Х90*/ц. Бумага типографская № 1.
Гарнитура литературная. Печать высокая. .
Усл. г.еч. Л. 24,5. Уч.-нзд. л. 2Э.5. Тираж 71000 <2-й завод 35001—71000) экз.
Заказ 670. Цена 1 р. 80 к.
Изд-во «Машиностроение», 107076, г. Москва, Б-76, Стромынский пер., 4
Ленинградская типография № 6 ордена Трудового Красного Знамени
Ленинградского объединения «Техническая книга» вм. Евгении Соколовой
Союзполиграфпромя при Государственном комитете СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
193144, г. Ленинград, ул. Монсееико. 10.
*