Меню

Сталь 65г механическая обработка

Закалка и отпуск стали 65Г

Термообработка стали 65Г

Конструкционная высокоуглеродистая сталь марки 65Г, поставляемая соответственно техническим требованиям ГОСТ 14959, представляет собой сталь рессорно-пружинной группы. Она должна сочетать в себе высокую поверхностную твёрдость (для чего в её состав вводится до 1% марганца) и повышенную упругость. Все эти характеристики обеспечиваются в результате выполнения надлежащей термической обработки изделий, изготовленных из рассматриваемой стали.

Исходный химсостав стали и требования к деталям, изготавливаемым из неё

Относясь к разряду экономнолегированных, сталь 65Г относительно дешёвая, что обуславливает её широкое и эффективное применение. В числе главных её компонентов находятся:

  1. углерод (в пределах 0,62…0,70 %);
  2. марганец (в пределах 0,9…1,2 %);
  3. хром и никель (до 0,25…0,30 %).

Все остальные составляющие – медь, фосфор, сера и т.д. – относятся к примесям, и допускаются в химическом составе данного материала в количествах, ограничиваемых госстандартом.

При достаточной твёрдости (например, после поверхностной нормализации она должна составлять не менее 285 НВ), и прочности на растяжение (не ниже 750 МПа), сталь 65Г обладает достаточно высокой для своего класса ударной вязкостью – 3,0…3,5 кг∙м/см 2 . Это даёт возможность использовать материал для производства ответственных деталей подъёмно-транспортного оборудования (в частности, ходовых колёс мостовых кранов, катков), а также пружинных шайб и пружин неответственного назначения.

Стоит отметить, что детали пружин, изготовленные из стали 65Г, плохо свариваются, а также не могут противостоять периодически возникающим растягивающим напряжениям (относительное удлинение не превышает 9%), а потому не подлежат применению в неразъёмных конструкциях машин и механизмов. При проведении процессов холодного пластического деформирования сталь становится весьма малопластичной уже при малых (до 10%) деформациях, поэтому, при необходимости изготовления из неё пружин больших размеров, приходится применять нагрев исходных заготовок, даже под листовую штамповку. Впрочем, и в горячем состоянии предельные степени деформации стали 65Г не превышают 50…60%.

Химический состав стали 65Г

Несмотря на то, что в ходе деформационного упрочнения предел временного сопротивления материала увеличивается до 1200…1300 МПа, этих показателей недостаточно для того, чтобы придавать конечной продукции (например, пружинам) необходимую эксплуатационную прочность. Поэтому закалка и отпуск стали 65Г обязательны.

Оптимальные технологические процессы термической обработки материала

Выбор режима термообработки диктуется производственными требованиями. В большинстве случаев для придания надлежащих физико-механических характеристик используют:

  • нормализацию;
  • закалку с последующим отпуском.

Температурно-временные параметры термической обработки и выбор её вида зависят от исходной структуры стали. Данный материал принадлежит к сталям доэвтектоидного типа, поэтому в его составе при температурах выше нижней точки аустенитного превращения — 723 °С — на 30…50 °С содержится аустенит в виде твердой механической смеси с незначительным количеством феррита. Поскольку аустенит – более твёрдая структурная составляющая, чем феррит, то интервал закалочных температур для стали 65Г будет существенно ниже, чем для конструкционных сталей с более низким процентным содержанием углерода. Таким образом, температурный интервал закалки стали данной марки должен находиться в пределах не более 800…830 °С.

Примерно такой же температурный диапазон применяют и для проведения нормализации – технологической операции термообработки, которую используют с целью исправления структуры материала изделия, для снятия внутренних напряжений, а при последующей механической обработке полуфабриката – и для улучшения его обрабатываемости.

Поскольку ударная вязкость у закалённой стали 65Г – пониженная, то после закалки изделия из неё, в частности, пружины, обязательно должны пройти высокий отпуск. Происходящие в ходе отпуска мартенситно-аустенитные превращения снижают уровень возникающих во время закалки внутренних напряжений, снижают хрупкость и несколько поднимают показатели ударной вязкости.

Переход высокого отпуска исключается из режима только в том случае, когда заготовка проходит изотермическую закалку. В результате высокого отпуска сталь 65Г приобретает структуру сорбита, характерными особенностями которой являются мелкодисперсность структуры при сохранении изначально высоких показателей твёрдости, что полностью соответствует эксплуатационным требованиям.

Режимы закалки стали 65Г

Для соблюдения тех характеристик, которые заданы техническими условиями на эксплуатацию деталей, при выборе режима закалки учитывают следующие составляющие:

  1. способ и оборудование для нагрева изделий до требуемых температур;
  2. установление нужного температурного диапазона закалки;
  3. выбор оптимального времени выдержки при данной температуре;
  4. выбор вида закалочной среды;
  5. технологию охлаждения детали после закалки.
Читайте также:  Отжиг стали 30хгса режимы

Интенсивность нагревания предопределяет качество получаемой структуры. Для малолегированных сталей процесс ведут достаточно быстро, поскольку при этом минимизируется риск обезуглероживания материала, и, как следствие, потеря деталью своих прочностных параметров. Однако чересчур быстрый нагрев вызывает к жизни иные неприятности. В частности, для крупных деталей, с большими перепадами поперечных сечений это может вызвать неравномерное прогревание металла, с перспективой дальнейшего появления закалочных трещин, выкрашивания углов и кромок.

Температура заготовки в зависимости от цвета при нагреве

Для достижения максимальной степени равномерности нагрева сталь сначала подогревают в предварительных камерах термических печей до температур, несколько ниже закалочных – от 550 до 700 °С, и только потом деталь направляется непосредственно в закалочную печь. Быстрее всего нагрев осуществляется в расплавах солей, медленнее – в газовых печах, и ещё медленнее – в электрических печах. Именно поэтому поверхностная закалка изделий из стали 65Г в индукционных печах выполняется достаточно редко. Индуктор, как закалочный агрегат, используется лишь для изделий с малым поперечным сечением. При выборе вида нагревательного устройства важен также состав атмосферы, которая в нём создаётся. В частности, для термических печей, работающих на газе, стараются всемерно снижать длительность пребывания детали в печи, поскольку в противном случае происходит выгорание части углерода поверхностного слоя.

Исходя из нормируемой для стали 65Г температуры закалки в 800…820 °С, предельная величина обезуглероженного слоя не должна быть более 50…60 мкм.

Температурный диапазон закалочных температур может корректироваться в зависимости от конфигурации изделия. Например, если деталь имеет сложные очертания, малые габариты и изготовлена из листового металла, то оптимальной температурой будет нижняя граница указанного выше диапазона. Управляя температурой закалки (например, с помощью автоматических датчиков температуры), можно менять толщину закалённого слоя и величину зоны, которая прокалилась менее остальных. К подобным техническим решениям прибегают, когда различные части детали работают в разных эксплуатационных условиях.

Сталь 65Г не боится перегрева, однако при закалке по верхнему значению температурного диапазона ударная вязкость материала начинает уменьшаться, что сопровождается ростом зерён в микроструктуре.

Для снижения коробления деталей, которые имеют тонкие рёбра и перемычки, пользуются нагревом в соляных закалочных ваннах. Чаще применяют расплав хлористого натрия, а для раскисления в рабочий объём ванны добавляют буру или ферросилиций.

Выдержка при закалке изделий из стали 65Г при заданном температурном интервале происходит до тех пор, пока полностью не произойдёт перлитное превращение. Этот процесс зависит от размера поперечного сечения детали и способа нагрева. Для наиболее употребительных случаев можно воспользоваться данными таблицы:

Временя нагрева и выдержки в зависимости от закалочной среды и габаритов заготовки

Наибольший габаритный размер детали, мм Закалка в пламенной печи Закалка в электропечи
Время нагрева, мин Время выдержки, мин Время нагрева, мин Время выдержки, мин
До 50 40 10 50 10
До 100 80 20 88 20
До 150 120 30 130 30
До 200 160 40 175 40

Охлаждение изделий после закалки производят не в воду, а в масло, это позволяет избежать возможной опасности растрескивания.

Технология последующего отпуска

Как уже указывалось, для получения структуры сорбита изделия из стали 65Г подвергают только высокому отпуску при температурах 550…600 °С, с охлаждением на спокойном воздухе. Для особо ответственных деталей иногда проводят дополнительный низкий отпуск. Диапазон его температур — 160…200 °С, с последующим медленным охлаждением на воздухе. Такая технология позволяет избежать накапливания термических напряжений в изделии, и повышает его долговечность. Для отпуска можно применять не только пламенные, но и электрические печи, оснащённые устройствами для принудительной циркуляции воздуха. Время выдержки изделий в таких печах — от 110 до 160 мин (увеличенные нормативы времени соответствуют деталям сложной конфигурации и значительных поперечных сечений).

Читайте также:  Парни из стали город в котором снимали

В качестве рабочих сред при закалке стали 65Г не рекомендуется использовать воду и водные растворы солей. Ускорение процесса охлаждения, которое вызывает вода, часто сопровождается неравномерностью прокаливания.

Итоговый контроль качества закалки состоит в оценке макро- и микроструктуры металла, а также в определении финишной твёрдости изделия. Поверхностная твёрдость продукции, изготовленной из стали 65Г, должна находиться в пределах 35…40 НRC после нормализации, и 40…45 НRC – после закалки с высоким отпуском.

Источник

Сталь 65Г рессорная

Переработка железной руды – ключевая отрасль в мире. Из получившегося материала делают массу вещей, которые часто встречаются в повседневной жизни. Например, сталь 65Г используют для изготовления холодного оружия, пружин, подшипников, рессор и других деталей. Готовые части отличаются повышенной износостойкостью, однако, плохо переносят ударные нагрузки. Поэтому для выпуска двигателей такое вещество не годится.

Отличительные особенности данной субстанции заключаются в отменных режущих показателях: возможность оксидирования, чернения и синения. После процедуры воронения на поверхности элемента образуется защищающая от коррозии плёнка, а сама плоскость приобретает чёрный или синий оттенок. Следует отметить, что такое сырьё не применяется для сварных конструкций.

Химический состав

Марка рессорно-пружинной стали 65Г представляет совокупность из перечисленных ингредиентов:

  • углерод (C) – 0,65-0,7%;
  • кремний (Si) – 0,17-0,37%;
  • марганец (Mn) – 0,9-1,2%;
  • никель (Ni) и хром (Cr) – с лимитом в 0,25%;
  • сера (S) и фосфор (P) – не более 0,035%;
  • медь (Cu) – до 0,2%;
  • железо (Fe) – 97%.

Химический состав марки 65Г

Главной задачей сделанной продукции является сохранение максимальной стойкости и упругости. Добиться такого эффекта можно при присоединении 1% марганца. Оставшиеся составляющие относятся к категории примесей, и добавляются в соответствии с государственными стандартами.

Механические качества

Пружинная, высокоуглеродистая сталь 65Г обязана соответствовать ГОСТу 14959-79, который подразделяется на кованый, горячекатаный и калиброванный способ модификации структуры, с толщиной заготовки в диапазоне 250 мм.

Вещество, при Т=20 °С, должно иметь нижеупомянутые свойства:

  • предел прочности при растяжении листа – 980МПа (отожжённый, с размером до 1,5мм – 650 МПа);
  • текучесть для остаточной деформации – 785МПа;
  • примерное удлинение при отрыве – 8% (отожжённый – 15%);
  • относительное сужение – 30%.

При этом её плотность обязана составлять 241 МПа после отжига, и 275 МПа без термообработки.

Механические свойства стали 65Г

Распознать все показатели можно путём испытаний:

  1. При контроле на растяжение. Здесь пускают в ход разрывные машины. Такие тесты позволяют выявить максимальную нагрузку, которую сплав способен выдержать без нарушения целостности.
  2. Диагностика надёжности. Тут проверяют элемент на сопротивление повреждениям от другого, более плотного тела. Определение качеств также проводиться на специальных аппаратах.
  3. На ударную вязкость. После опытов можно выявить, как металл реагирует на динамические повреждения, и есть ли у него склонности к хрупкому разрушению. Для этих проектов эксплуатируют специальный маятник.

Все аналоги тоже проходят идентичные процедуры. Например, тип 70, китайского происхождения, наделён схожими образующими. Однако итоги исследований немного различаются, и его допустимая крепость достигает 1030 МПа. Для иного анализа некоторые модели испытывают в различных температурных условиях.

При нагреве образца ниже критического уровня с последующим остыванием можно увидеть такие результаты: Отпуск с температурой в 200 °C поднимает рамки прочности до 2200 МПа, а ударная твёрдость (KUF) образует всего 5 Дж. Поднятие температуры до 600 °C ведёт к росту KUF до 76 Дж, с уменьшением предела крепости до 880 МПа.

Физические признаки

  • Большинство сплавов располагают указанными чертами: блеск,
  • пластичность,
  • твёрдость изделия,
  • большой пропуск тепловой и электрической энергии.

И на эти признаки повлияют различные варианты производства, в частности воздействие жаром: при Т=100 °С, модуль упругости (Е×10 -5 ) составляет 2,13 МПа, коэффициент линейного увеличения (а 10 6 ) – 11,8, теплопроводность – 36 Вт/(м.град), плотность материала (p) – 7.830 кг/м 3 , теплоёмкость (С) – 490 Дж.

Читайте также:  Какая сталь дороже 09г2с или ст20

Физические свойства стали 65Г

Если же сталь марки 65Г будет подвержена более высокой термическом обработке, например, Т=700 °С, то следствия будут следующие: Е×10 -5 – 1.36 МПа, а 10 6 – 14,5, пропуск тепла – 29 ВТ, C=625 ДЖ. По этим сведениям не трудно определить, что нагрев конструкции даёт прирост термической ёмкости и повышает множитель расширения. Другие же индексы незначительно снижаются.

Некоторые выделки обрабатывают в селитровых ваннах, на протяжении 5-10 мин. В других случаях применяют нефтяные или электропечи, и делают отпуск на 20-40 минут. Данное действие снимает внутреннее напряжение, возникшее во время процедуры. Также дополнительная обработка нужна, чтобы заготовка могла возвращаться в первоначальную форму после деформации (актуально для пружин и сетки).

Зависимость цвета проката от температуры в процессе обработки

Готовое изделие будет иметь низкую подверженность к поражению флокенов. Другими словами, на объекте не будут появляться серебристые пятна, которые указывают на пониженную пластичность и вязкость. Эксплуатация элементов с такими показателями запрещается, поскольку они могут стать причиной серьёзной аварии. Главная причина образования флокенов – переизбыток углерода.

Термообработка

Этот этап работы нужен для правки строения материала. Режимы термообработки состоят из нагревания и последующего охлаждения. И тут необходимо следить за скоростью этого процесса. Эта деятельность существенно изменяет атрибуты предмета, однако, химический состав остаётся без изменений.

Всего есть три метода изменения атрибутов:

  • закалка 65Г стали. Она основывается на перекристаллизации, и складывается из ужесточённого нагрева с дальнейшим охлаждением в воде или масле. Все манипуляции рекомендуется проводить аккуратно, иначе появятся дефекты в виде трещин или искажения;
  • отпуск. Его проводят после закалки или для подъёма твёрдости. Закалённый металл обладает завышенной жесткостью и хрупкостью. Чтобы снизить сей параметр, вещество нагревают до указанной температуры, а затем медленно остужают на открытом воздухе;
  • отжиг. К этому методу прибегают тогда, когда объект требуется изогнуть или обработать устройством для резки. Для этого изделие кладут в печь, которая прогрета на 800-900 °С, а затем её постепенно охлаждают.

Это технологическое мероприятие является незаменимым, и его часто используют в изготовлении макетов из цветных металлов.

Более подробно о процессе термообработке читайте статью «Термообработка стали 65Г».

Технические характеристики и создание деталей

Любой компонент, в смесь которого входит железо, должен соответствовать всем межгосударственным требованиям. Что касается типа 65Г, то его характеристики и пробы также должны строго отвечать всем нормам. Определить их можно по аббревиатуре. Расшифровка данного сплава говорит следующее: первые цифры указывают на среднее процентное соотношение углерода в сотых долях (0,65), а символ за ним «Г» – наличие легирующего элемента марганца (повышено его содержание).

Сталь 65Г может относиться к ГОСТ 14959-79, 10543-98, 2591-2006, 9234-74, 82-70, 103-2006, 10234-77, 1577-93 и другим. Тут всё зависит от порядка переработки, наличия химических компонентов, внешних параметров и будущего назначения. Из этого получается, что одна разновидность сплава может принадлежать к различным государственным стандартам, и служить для разных целей.

Сталь 65Г имеет широкое применение в современном промышленном производстве.

Из неё выпускают упорные шайбы, целью которых является обеспечение надёжной опоры для валов автомобилей и других механических агрегатов. Также из подобного компонента создаются тормозные ленты, служащие для кратковременной блокировки узлов АКПП. По этой причине сталь обязана быть очень устойчивой к внешним негативным воздействиям.

Вышеперечисленные черты актуальны и для производства исторического оружия: мечи, сабли, шашки и прочее. Однако любителям истории важно понимать, что у подобных изделий имеется одна негативная сторона: подверженность коррозии. Поэтому все лезвия рекомендуется хранить в дали от сырости. Помимо прочего, сталь 65Г отлично подойдёт гостдля ножа метательного разряда, инструментов и шестерней.

Источник

Adblock
detector