Расшифровка и характеристики стали стали 35
Число 35 указывает на содержание углерода, который составляет 0.35% от сплава. Состояние стали по степени раскисления — спокойное. Количество добавок незначительное (не отражается в маркировке). По содержанию углерода сталь 35 относится к среднеуглеродистым сплавам, что характеризует ее как среднепрочную, текучую и пластичную. Повышение содержания углерода в стали приводит к изменению структуры, повышению твердости и прочности, но сопровождается снижением показателей пластичности и текучести.
Спокойная сталь это сплав с наименьшей концентрацией газов (кислорода, углекислого газа и азота) на момент затвердевания. Процедуру раскисления проводят на заключительных этапах производства стали с помощью раскислителей никеля и марганца. Раскислители вступают в реакцию и выводят растворенные газы, благодаря чему не образуются небольшие пузырьки и газовые раковины, металл получается однородным и прочным. Нераскисленная сталь называется кипящей, в маркировке кп. Частично раскисленная сталь называется полуспокойной, в маркировке пс.
Если никаких дополнительных обозначений в маркировке нет, значит, сталь по степени раскисления относится к спокойным.
Описание процесса
Отпуск стали (ОС) — это разновидность термической обработки, при которой происходит постепенный нагрев металла с последующим его остыванием. В большинстве случаев отпускную процедуру выполняют на заключительном этапе сразу же после закалки. ОС может выполняться как до, так и после формирования детали из стального полуфабриката. Позволяет устранить внутренние напряжения внутри металла, которые негативно влияют на его физическую структуру, свойства.
Внутренние напряжения на химическом уровне — это нарушения кристаллической структуры металла. Из-за них происходит неравномерное распределение углерода, легирующих добавок по металлическому сплаву. Отпуск позволяет перераспределить эти элементы более равномерно. Это улучшает физико-химические свойства материала (пластичность, прочность, сохранение формы, химическая инертность). Нагрев осуществляется с помощью специальных печей в защитной среде (масляные, селитровые или щелочные ванны). Способ охлаждения деталей после нагрева — воздушный (обычно) или жидкостной (редко).
Качество отпуска стали зависит от следующих физических параметров термической процедуры:
- Температура нагрева. ОС может выполняться при температурах от 100 до 700 градусов, а чем выше будет температура нагрева, тем выше лучше будет качество обработки. Объясняется эта зависимость тем, что при более высоких температурах происходит более глубокое изменение структуры кристаллической решетки. В основном за счет процессов полигонизации, рекристаллизации.
- Длительность нагрева. Длительность ОС обычно составляет от 1 до 3 часов, хотя существуют и более длительные форматы. Все основные процессы в материале проходят в первые 20-40 минут. Дополнительная выдержка нужна для равномерного распределения атомов углерода, железа, легирующих добавок по всей толщине материала.
- Скорость остывания. Здесь правило предельно простое — чем медленнее будет проходить остывание, тем выше будет качество материала. Чтобы замедлить остывание, металлурги используют различные уловки, хитрости. Главная хитрость — это помещение материала в масляную, селитровую или щелочную среду, которая замедляет остывание материала. Теоретически остывание можно выполнять и без применения жидкостных сред, однако скорость остывания будет высокой, что негативно скажется на качестве ОС.
Назначение и применение
Сталь 35 конструкционная сталь, это значит, что ее основное назначение изготовление конструкций, деталей и механизмов. Наибольшей популярностью она пользуется в строительстве и машиностроении. Применяется в основном для изготовления цельных изделий, эта особенность объясняется ограниченной свариваемостью стали 35. Практически не используется в качестве основного материала для крупногабаритных механизмов. Не применяется для изготовления деталей высокой прочности, испытывающих сильные напряжения. Из нее производят толстый и тонкий лист, крепежи, оси, коленчатые валы, шпиндели, диски, цилиндры, шатуны, тяги, червячные пары, траверсы, подушки, звездочки, втулки, уголки, толкатели, балки, пальцы, кулачки, вентили, ободы, бандажи и множество других деталей. Детали марки 35 используются в машиностроении, в качестве арматуры на АЭС, крепежных изделий на трубопроводах и котлах ТЭС, газовых/ паровых/ гидравлических турбинах.
Сталь 35 применяется при производстве ванн, раковин, трубопроводов и железобетонных плит хорошо поддается обработке резанием и ковкой.
Применение стали 35 для крепежа (ГОСТ 32569-2013)
Условия применения проката, поковок (штамповок) из стали 35 для изготовления корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора (ГОСТ 33260-2015)
Материал | НД на поставку | Температура рабочей среды (стенки), °С | Дополнительные указания по применению |
35 ГОСТ 1050 | Сортовой прокат ГОСТ 1050. Поковки ГОСТ 8479 | От -40 до 425 | Для несварных узлов арматуры с обязательным проведением термообработки (закалка и высокий отпуск) при температуре рабочей среды (стенки) ниже минус 30°С до минус 40°С |
Применение стали 35 для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)
Марка материала, класс или группа по ГОСТ 1759.0 | Стандарт или технические условия на материал | Параметры применения | |||||
Болты, шпильки, винты | Гайки | Плоские шайбы | |||||
Температура среды, °С | Давление номинальное Pn, МПа(кгс/см2) | Температура среды, °С | Давление номинальное Pn, МПа(кгс/см2) | Температура среды, °С | Давление номинальное Pn, МПа(кгс/см2) | ||
35 | ГОСТ 1050 | От -40 до 425 | 10 (100) | От -40 до 425 | 20 (200) | От -40 до 425 | Не регламен- тируется |
Применение стали 35 для шпинделей и штоков (ГОСТ 33260-2015)
Материал | НД на поставку | Температура рабочей среды, °С | Дополнительные указания по применению |
Сталь 35 ГОСТ 1050 | Сортовой прокат ГОСТ 1050 | От -40 до 425 | Применяется после термообработки (закалка и высокий отпуск) при температуре ниже минус 31°С до минус 40°С |
Рекомендации по применению стали 35 для деталей арматуры и пневмоприводов, не работающих под давлением и не подлежащих сварке, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур (ГОСТ 33260-2015)
Марка стали | Закалка+отпуск при температуре, °С | Примерный уровень прочности, Н/мм2 (кгс/мм2) | Температура применения не ниже, °С | Использование в толщине не более, мм |
35 | 500 | 700 (70) | -60 | 15 |
Пределы применения, виды обязательных испытаний и контроля стали 35 для фланцев для давления свыше 10 МПа (100 кгс/см2) (ГОСТ 32569-2013)
Марка стали, стандарт или ТУ | 35 ГОСТ 1050 | |
Технические требования | ГОСТ 9399 | |
Наименование детали | Фланцы | |
Предельные параметры | Температура стенки, °С, не более | От -40 до +200 |
Давление номинальное, МПа (кгс/см2) не более | 32 (320) | |
Обязательные испытания | Предел текучести σ0,2 | + |
Предел прочности σв | + | |
σ | + | |
f | + | |
KCU | + | |
HB | + | |
Контроль | Дефектоскопия | + |
Неметаллические включения |
Сварка средне- и высокоуглеродистых сталей
Конструкции из среднеуглеродистой стали могут быть хорошо сварены при непременном соблюдении правил сварки, а также следующих дополнительных указаний. В стыковых, угловых и тавровых соединениях следует при сборке соединяемых элементов сохранять между кромками зазоры, предусмотренные ГОСТ, чтобы сварочная поперечная усадка происходила более свободно и не вызывала кристаллизационных трещин. Кроме того, начиная с толщины стали 5 мм и более, в стыковых соединениях делают разделку кромок, и сварку ведут в несколько слоев. Сварочный ток понижают.
Сварка высокоуглеродистой стали
Сварка высокоуглеродистых сталей марок ВСт6, 45, 50 и 60 и литейных углеродистых сталей с содержанием углерода до 0,7 % еще более затруднительна. Эти стали применяют главным образом в литых деталях и при изготовлении инструмента. Сварка их возможна только с предварительным и сопутствующим подогревом до температуры 350-400 °С и последующей термообработкой в нагревательных печах. При сварке должны соблюдаться правила, предусмотренные для среднеуглеродистой стали, этот процесс мы рассмотрим ниже.
Технологии сварки высокоуглеродистых сталей
Хорошие результаты достигаются при сварке узкими валиками и небольшими участками с охлаждением каждого слоя. После окончания сварки обязательна термическая обработка.
Сварка среднеуглеродистой стали
Сварка среднеуглеродистой стали марок ВСт5, 30, 35 и 40, содержащей углерода 0,28-0,37 % и 0,27- 0,45%, более затруднена, так как с увеличением содержания углерода ухудшается свариваемость стали.
Химический состав
На 97% сталь состоит из железа, остальное примеси и добавки. Самым важным компонентом является углерод, его концентрация определяет свойства стали. К легирующим добавкам относятся никель, марганец, кремний. Если их доля в составе существенна и может влиять на свойства металла, их указывают в марке, а стали с высоким содержанием данных элементов называют легированными. Стали с незначительным количеством легирующих добавок называют углеродистыми, это инструментальные или конструкционные стали без дополнительных обозначений в маркировке. В состав стали 30 кроме железа и углерода входят:
- кремний (до 0.37%) легирующая добавка, повышает прочность, упругость, окалиностойкость, устойчивость к воздействию кислот, магнитопроницаемость и электоросопротивление;
- марганец (до 0.8%) раскислитель, в значимых количествах способствует повышению прочности и твердости стали, негативно влияет на ее пластичность. В незначительных количествах не влияет на свойства стали;
- никель (до 0.25%) легирующий элемент, отвечает за устойчивость к коррозии, широко применяется в нержавеющих сталях, положительно влияет на характеристики металла пластичность, прочность, прокаливаемость;
- сера (до 0.04%) примесь, снижающая механические, физико-химические и другие показатели металла;
- фосфор (до 0.035%) примесь, снижающая пластичность стали, из-за фосфора металл становится красноломким и хладноломким (склонным к хрупкости при высоких и низких температурах);
- хром (до 0.25%) свойства хрома аналогично свойствам никеля это антикоррозионная легирующая добавка, увеличивающая показатели прочности, твердости и снижающая пластичность;
- медь (до 0.25%) повышает прочность и антикоррозионные свойства сплава;
- мышьяк (до 0.08%) примесь, по свойствам близкая к фосфору, но с меньшим негативным эффектом.
Массовая доля элементов не более, %:
Кремний | Марганец | Медь | Мышьяк | Никель | Сера | Углерод | Фосфор | Хром |
0,17 0,37 | 0,5 0,8 | 0,3 | 0,08 | 0,3 | 0,04 | 0,32 0,4 | 0,035 | 0,25 |
Применение стали 35
Как ранее было отмечено, рассматриваемый металл получил широкое применение. Это связано с низкой стоимостью производства и довольно высокими эксплуатационными характеристиками. Сплав часто применяется при получении следующих деталей:
- Характеризующиеся низкой прочностью и испытывающие небольшие напряжения. В эту группу относят коленчатые валы, оси, цилиндры, обод, траверсы и другие.
- Различных крепежных элементов: болты, гайки и шпильки. Они обходятся дешево, но при этом не могут эксплуатироваться при изготовлении износостойких деталей.
При выборе этого сплава следует учитывать, что из-за достаточно высокой концентрации углерода существенно снижается степень свариваемости. Поэтому заготовки в большинстве случаев поставляются для механической обработки. Устойчивость к коррозии средняя, получаемые детали могут применяться в умеренно агрессивной среде. Часто получаемые болты применяются при возведении фундамента или создании других несущих конструкций.
Скачать ГОСТ 1050-2013
Аналоги сталь 35 обладают схожим химическим составом и свойствами, маркируются при применении стандартов ГОСТ. В других странах применяются свои стандарты. К примеру, в США аналоги получили название 1034, 1035, из Китая поставляют сплавы ML35 и ZG270-500. Более доступным предложением можно назвать металлы, которые производятся отечественными компаниями.
Плюсы и минусы
Достоинства и недостатки стали определяются ее механическими и технологическими характеристиками, ценой, сложностью производства. К главным достоинствам стали 35 относятся:
- способность переносить высокие ударные нагрузки, что позволяет использовать сталь 35 в производстве крепежей;
- сочетание невысокой пластичности с твердостью может быть недостатком в некоторых сферах применения стальных деталей, но в строительстве это качество с успехом применяется в жестких несущих конструкциях;
- отсутствие склонности к образованию трещин;
- доступная цена, обусловленная простотой производственного процесса и отсутствием дорогих легирующих добавок в составе;
- достаточно широкий температурный диапазон применения от -40 до +425С.
Недостатки стали 35 следующие:
- сфера применения сплава ограничена свариваемостью;
- сталь 35 неустойчива к коррозии, требует нанесения защитного покрытия для эксплуатации в агрессивных средах;
- при длительных механических нагрузках проявляется склонность к усталости.
Возможен ли отпуск стали в условиях домашней мастерской
Домашнее использование данной технологии становится возможным, когда необходимо снять внутреннее напряжение металла. В данном случае марка стали не играет роли — нагрев необходимо производить до 200°С (не выше), и выдерживать в таких условиях до 1 часа. Если нужно снизить твердость и повысить вязкость, тогда важно знать марку стали (чтобы определить температурные режимы отпуска). Информацию подобного рода можно отыскать в интернете или в учебниках по термообработке, где представлены таблицы с марками стали, изделиями и температурными режимами закалки и отпуска стали.
В качестве источника тепла для нагрева детали может послужить самодельный горн, кухонная плита или газовая горелка. При этом температуру нагрева определяют по цветовым таблицам побежалости — минусом этого древнего метода является субъективность восприятия цвета и его зависимость от внешних источников освещения. Новичкам рекомендуется пользоваться терморегуляторами плиты или мультимером с термопарой.
Обычно домашний отпуск стали применяют в отношении ножей, вилок, металлических чашек, автомобильных деталей и др. При этом можно столкнуться некоторыми достаточно распространенными проблемами:
- Большинство домашних печей не могут выполнить нагрев до высоких температур. Поэтому в домашних условиях можно сделать только низкий или средний отпуск. Теоретически можно попытаться переоборудовать или «усилить» свою печь, чтобы повысить температуру нагрева, однако сделать это человеку без опыта будет сложно.
- Для проведения термической обработки необходимо использовать защитную среду (масло, щелочи, селитра). Но каждое вещество имеет свои температурные особенности. Простой пример: соединения на основе селитры могут взрываться при нагреве до высоких температур, что может быть опасно для жизни, здоровья домашнего металлурга.
- Выполнение отпуска без применения защитной среды может быть фатально для самого металла. Дело в том, что без использования защитной среды металл будет остывать быстро, что может повлиять на качестве стали (повышение хрупкости, образования изгибов, пластическая деформация, появление ржавчины).
- Также не стоит забывать о низкотемпературной хрупкости первого рода (от 250 до 300 градусов). В случае неправильного температурного режима из-за нее может серьезно пострадать качество металла вплоть до полного разрушения сплава.
Виды поставки
Сталь 35 поставляется в виде листового, сортового и фасонного проката, круга шлифованного, прутков, серебрянки, проволоки, лент и полос, листовой стали, поковок, труб. Точные данные приведены в таблице.
Виды поставки материала 35
B03 — Обработка металлов давлением. Поковки | ГОСТ 8479-70; |
В22 — Сортовой и фасонный прокат | ГОСТ 2591-2006; ГОСТ 9234-74; ГОСТ 1133-71; ГОСТ 11474-76; ГОСТ 2879-2006; ГОСТ 2590-2006; |
В23 — Листы и полосы | ГОСТ 82-70; ГОСТ 14918-80; ГОСТ 19903-74; ГОСТ 16523-97; ГОСТ 103-2006; |
В24 — Ленты | ГОСТ 3560-73; |
В32 — Сортовой и фасонный прокат | ГОСТ 8559-75; ГОСТ 1051-73; ГОСТ 14955-77; ГОСТ 7417-75; ГОСТ 8560-78; ГОСТ 1050-88; ГОСТ 10702-78; |
В33 — Листы и полосы | ГОСТ 4041-71; ГОСТ 1577-93; ГОСТ 4405-75; |
В34 — Ленты | ГОСТ 2284-79; |
В62 — Трубы стальные и соединительные части к ним | ГОСТ 12132-66; ГОСТ 8638-57; ГОСТ 8645-68; ГОСТ 24950-81; ГОСТ 8646-68; ГОСТ 53383-2009; ГОСТ 8642-68; ГОСТ 20295-85; ГОСТ 6856-54; ГОСТ 8644-68; ГОСТ 23270-89; ГОСТ 13663-86; ГОСТ 3262-75; ГОСТ 8639-82; ГОСТ 8731-87; ГОСТ 8732-78; ГОСТ 8733-74; ГОСТ 8734-75; ГОСТ 9567-75; |
В71 — Проволока стальная низкоуглеродистая | ГОСТ 792-67; ГОСТ 1526-81; ГОСТ 5663-79; |
В72 — Проволока стальная средне- и высокоуглеродистая | ГОСТ 9389-75; ГОСТ 17305-91; ГОСТ 26366-84; ГОСТ 3110-74; ГОСТ 3920-70; ГОСТ 7372-79; ГОСТ 9850-72; |
Термообработка инструментальных сплавов
Практически для всех металлов справедливо утверждение: с повышением температуры отпуска снижается прочность и увеличивается пластичность. Исключение составляют только быстрорежущие стали, применяющиеся в производстве инструментов. Для обеспечения лучших характеристик теплостойкости и износостойкости их легируют карбидообразующими элементами: молибденом, кобальтом, вольфрамом и ванадием. А для закалки используют нагрев до температур свыше 1200 °C, что позволяет наиболее полно растворить образовавшиеся карбиды.
Теплопроводности самого железа и легирующих его элементов значительно различаются, поэтому для предотвращения деформации и растрескивания при нагреве следует выполнять температурные паузы. Это происходит при достижении 800 °C и 1050 °C, а для больших предметов первый интервал назначают при температуре 600 °C. Длительность остановки лежит в пределах от 5 до 20 минут, что позволяет обеспечить наилучшие условия для растворения карбидов. Охлаждение чаще всего проводят в масле.
Существенно уменьшить деформацию позволяет ступенчатая термообработка стали в расплавах солей, где закалка выполняется при температуре около 500 °C. Для увеличения твёрдости изделий далее следует двукратный отпуск при 570 °C. Длительность процесса составляет 1 час, а на его режим влияют химические свойства легирующих элементов и температура, определяющая скорость выделения карбидов.
Физические свойства
К основным физическим свойствам металла относятся теплопроводность, теплоемкость, модуль упругости, модуль сдвига, коэффициенты линейного и объемного расширения. Подробнее о физических свойствах стали 35 в таблицах ниже.
Физические свойства стали 35 | ||||||
T (Град) | E 10- 5 (МПа) | a 10 6 (1/Град) | l (Вт/(м·град)) | r (кг/м3) | C (Дж/(кг·град)) | R 10 9 (Ом·м) |
20 | 2.06 | 7826 | ||||
100 | 1.97 | 12 | 49 | 7804 | 469 | 251 |
200 | 1.87 | 12.9 | 49 | 7771 | 490 | 321 |
300 | 1.56 | 13.6 | 47 | 7737 | 511 | 408 |
400 | 1.68 | 14.2 | 44 | 7700 | 532 | 511 |
500 | 14.6 | 41 | 7662 | 553 | 629 | |
600 | 15 | 38 | 7623 | 578 | 759 | |
700 | 15.2 | 35 | 7583 | 611 | 922 | |
800 | 12.7 | 29 | 7600 | 708 | 1112 | |
900 | 13.9 | 28 | 7549 | 699 | 1156 |
Модуль нормальной упругости Е, ГПа, при температуре испытаний, °С
Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
Ст.35 | 206 | 197 | 187 | 156 | 168 |
Плотность ρ кг/см3 при температуре испытаний, °С
Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
Ст.35 | 7826 | 7804 | 7771 | 7737 | 7700 | 7662 | 7623 | 7583 | 7600 | 7549 |
Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К) при температуре испытаний, °С
Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
Ст.35 | 49 | 49 | 47 | 44 | 41 | 38 | 35 | 29 | 28 |
Удельное электросопротивление ρ нОм*м, при температуре испытаний °С
Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
Ст.35 | 251 | 321 | 408 | 511 | 629 | 759 | 922 | 1112 | 1156 |
Коэффициент линейного расширения α*106, К-1, при температуре испытаний, °С
20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | 20-900 | 20-1000 |
12,0 | 12,9 | 13,6 | 14,2 | 14,6 | 15,0 | 15,2 | 12,7 | 13,9 |
Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С
20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | 20-900 | 20-1000 |
469 | 490 | 511 | 532 | 553 | 578 | 611 | 708 | 699 |
Как отпустить сталь самостоятельно
Для того чтобы отпустить сталь в домашних условиях с целью снятия внутреннего напряжения, ее марку знать необязательно — достаточно нагрева до температуры не выше 200 ºC и выдержки в этих условиях не менее часа. Если же планируется отпустить стальное изделие для снижения твердости и повышения вязкости, то для определения температурных режимов отпуска знание марки стали необходимо. На самом деле это не такая сложная задача, как может показаться. В учебниках по термообработке и на интернет-сайтах достаточно таблиц с перечнями изделий и марками стали, из которых они изготавливаются, а часто даже и с температурными режимами их закалки и отпуска (см. таблицу выше).
Для нагрева своей детали можно использовать практически любой источник тепла: от духовки кухонной плиты до газовой горелки или самодельного горна. Важным моментом является температура разогрева. В принципе, ее можно определить по цветовым таблицам побежалости, появляющейся на горячем металле, которые также легко найти в интернете.
Это старинный проверенный метод, известный еще с древних времен, но он требует некоторого опыта, т. к. его главные недостатки — это субъективность восприятия цвета и его зависимость от внешнего освещения. Для новичка лучшим решением будет использование терморегулятора плиты или обычного мультиметра с термопарой.
Приходилось ли кому-нибудь использовать мультиметр с термопарой для замера температуры отпуска? Насколько точен этот прибор и как соответствуют его показания цвету побежалости? Если кто-нибудь имеет такой опыт, напишите, пожалуйста, ваше мнение в комментариях.
Предел выносливости
Термообработка | σ-1, МПа | τ-1, МПа |
Нормализация при 850°С, σв = 570 МПа | 265 | |
Нормализация при 850-890°С; отпуск при 650-680 °С | 245 | 147 |
Закалка с 850°С, отпуск при 650 °С, σв = 710 МПа | 402 |
Ударная вязкость KCU
Термообработка | КCU, Дж/см2, при температуре, °С | ||||
+20 | -20 | -30 | -50 | -60 | |
Нормализация | 63 | 47 | 45 | 14 | 12 |
Твердость HB (по Бринелю)(ГОСТ 1050-2013)
Марка стали | Твердость HB, не более, для металлопродукции | |||
горячекатаной и кованой | калиброванной и со специальной отделкой поверхности | |||
без термической обработки | после отжига или высокого отпуска | нагартованной | после отжига или высокого отпуска | |
35 | 207 | 229 | 187 |
Отпуск быстрорежущих инструментальных сталей
Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей (Р18, Р6М5 и др.) являются вольфрам, молибден, кобальт и ванадий — элементы, обеспечивающие теплостойкость и износостойкость при эксплуатации. Быстрорежущие стали относятся к карбидному (ледебуритному) классу. Под закалку эти стали нагревают до температуры выше 1200°С (Р18 до температуры 1270°С, Р6М5 — до 1220°С). Высокие температуры закалки необходимы для более полного растворения вторичных карбидов и получения аустенита высоколегированного хромом, молибденом, вольфрамом, ванадием. Это обеспечивает получение после закалки теплостойкого мартенсита. Даже при очень высоком нагреве растворяется только часть карбидов. Для этих сталей характерно сохранение мелкого зерна при высоких температурах нагрева.
Железо и легирующие элементы «быстрорезов» имеют сильно отличающиеся свойства теплопроводности, поэтому при нагреве, для избежания трещин, следует делать температурные остановки. Обычно при 800 и 1050°С. При нагреве крупного инструмента первую выдержку делают при 600°С. Время выдержки составляет 5-20 мин. Выдержка при температуре закалки должна обеспечить растворение карбидов в пределе их возможной растворимости. Охлаждение инструмента чаще всего делают в масле. Для уменьшения деформации применяют ступенчатую закалку в расплавах солей с температурой 400-500°С. Структура «быстрорезов» после закалки состоит из высоколегированного мартенсита, содержащего 0,3-0,4%С, нерастворенных избыточных карбидов и остаточного аустенита. Чем выше температура закалки, тем ниже положение точек Мн, Мк и тем больше остаточного аустенита. В стали Р18 присутствует примерно 25-30% остаточного аустенита, в стали Р6М5 — 28-34%. Для уменьшения аустенита можно сделать обработку холодом, но как правило этого не требуется.
После закалки следует отпуск при 550 — 570°С, вызывающий превращение остаточного аустенита в мартенсит и дисперсионное твердение за счет частичного распада мартенсита и выделения дисперсных карбидов легирующих элементов. Это сопровождается увеличением твердости (вторичная твердость). В процессе выдержки при отпуске из остаточного аустенита выделяются карбиды, что уменьшает его легированность, и поэтому при последующем охлаждении он претерпевает мартенситное превращение (Мн~150°С). В процессе однократного отпуска только часть остаточного аустенита превращается в мартенсит. Чтобы весь аустенит перешел в мартенсит применяют двух и трехкратный отпуск. Время выдержки обычно составляет 60 минут. При назначении режима нужно учитывать химические свойства элементов и периодичность выделения карбидов в зависимости от температуры. Например максимальная твердость стали Р6М5 получается за счет 3-х стадийного отпуска. Первый отпуск при температуре 350°С, последующие два при температуре 560-570°С. При температуре 350°С выделяются частицы цементита, равномерно распределенные в стали. Это способствует однородному выделению и распределению спецкарбидов М6С при температуре 560-570°С.
Механические свойства
Механические свойства стали 35 по ГОСТ 1050-2013
не менее | ||||
Предел текучести, Н/мм2 | Временное сопротивление, Н/мм2 | Относительное удлинение, % | Относительное сужение, % | |
35 | 315 | 530 | 20 | 45 |
Механические свойства проката
ГОСТ | Состояние поставки | Сечение, мм | σв, МПа | δ5 (δ4), % | ψ, % | Твердость НВ, не более |
не менее | ||||||
ГОСТ 1050-74 | Сталь горячекатаная, кованая, калиброванная и серебрянка 2-й категории после нормализации | 25 | 530 | 20 | 45 | |
Сталь калиброванная 5-й категории: | ||||||
после нагартовки | 590 | 6 | 35 | |||
после отжига или высокого отпуска | 470 | 15 | 45 | |||
ГОСТ 10702-78 | Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой: | |||||
после сфероидизирующего отжига | До 540 | 45 | 187 | |||
нагартованная без термообработки | 590 | 5 | 40 | 207 | ||
ГОСТ 1577-93 | Лист отожженный или высокоотпущенный | 80 | 480 | 22 | ||
Полоса нормализованная или горячекатаная | 6-25 | 530 | 20 | 45 | ||
ГОСТ 16523-89 (образцы поперечные) | Лист горячекатаный | До 2 | 490-640 | (17) | ||
Лист холоднокатаный | 2-3,9 | 490-640 | (19) | |||
ГОСТ 4041-71 (образцы поперечные) | Лист термообработанный 1 и 2-й категорий | 4-14 | 480-630 | 22 | 163 | |
ГОСТ 2284-88 | Лента холоднокатаная: | |||||
отожженная | 0,1-4 | 400-650 | (16) | |||
нагартованная, класс прочности Н2 | 0,1-4 | 800-950 | ||||
ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8733-74 | Труба горяче-, холодно- и теплодеформированная, термообработанная | 510 | 17 | 187 |
Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)
Термообработка | Сечение, мм | КП | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см2 | Твердость НВ, не более |
не менее | ||||||||
Нормализация | 300-500 | 195 | 195 | 390 | 20 | 45 | 49 | 111-156 |
500-800 | 18 | 38 | 44 | |||||
100-300 | 215 | 215 | 430 | 20 | 48 | 49 | 123-167 | |
300-500 | 18 | 40 | 44 | |||||
500-800 | 16 | 35 | 39 | |||||
Нормализация | До 100 | 245 | 245 | 470 | 22 | 48 | 49 | 143-179 |
100-300 | 19 | 42 | 39 | |||||
300-500 | 17 | 35 | 34 | |||||
Закалка + отпуск | До 100 | 275 | 275 | 530 | 20 | 40 | 44 | 156-197 |
100-300 | 17 | 38 | 34 | |||||
До 100 | 315 | 315 | 570 | 17 | 38 | 39 | 167-207 |
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
tотп, °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см2 | Твердость НВ |
200 | 600 | 760 | 13 | 60 | 29 | 226 |
300 | 560 | 735 | 14 | 63 | 29 | 212 |
400 | 520 | 690 | 15 | 64 | 98 | 200 |
500 | 470 | 660 | 17 | 67 | 137 | 189 |
600 | 410 | 620 | 18 | 71 | 176 | 175 |
700 | 340 | 580 | 19 | 73 | 186 | 162 |
Примечание. Заготовка диаметром 60 мм, закалка с 850 °С в воде.
Механические свойства при повышенных температурах
tотп, °С | Условия испытаний | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см2 |
200 | После горячей прокатки | 300 | 580 | 9 | 39 | 78 |
300 | 205 | 580 | 21 | 52 | 69 | |
400 | 185 | 500 | 23 | 64 | 59 | |
500 | 145 | 350 | 24 | 70 | 39 | |
600 | 78 | 195 | 35 | 83 | 69 | |
700 | После прокатки. Образец диа- метром 6 мм, длиной 30 мм. Скорость деформирования 16 мм/мин; скорость деформа- ции 0,009 1/с | 100 | 150 | 34 | 75 | |
800 | 69 | 110 | 56 | 100 | ||
900 | 55 | 74 | 54 | 100 | ||
1000 | 30 | 51 | 69 | 100 | ||
1100 | 21 | 39 | 74 | 100 | ||
1200 | 15 | 27 | 85 | 100 | ||
1300 | 18 | 23 | 58 | 100 |
Механические свойства металлопродукции (ГОСТ 1050-2013)
Механические свойства, не менее | |||
Предел текучести σ0,2, Н/мм2 | Предел прочности σв, Н/мм2 | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ, % |
315 | 530 | 20 | 45 |
ПРИМЕЧАНИЕ. По согласованию изготовителя с заказчиком для металлопродукции из стали марки 35 допускается снижение временного сопротивления на 20 Н/мм2, по сравнению с нормами, указанными в таблице, при одновременном повышении норм относительного удлинения на 2% (абс.).
Нормированные механические свойства калиброванной металлопродукции в нагартованном или термически обработанном состоянии (ГОСТ 1050-2013)
Марка стали | Механические свойства, не менее, для металлопродукции | |||||
нагартованной | отожженной или высокоотпущенной | |||||
Предел прочности σв, Н/мм2 | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ, % | Предел прочности σв, Н/мм2 | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ, % | |
35 | 590 | 6 | 35 | 470 | 15 | 45 |
Механические свойства металлопродукции из стали 35 в зависимости от размера (ГОСТ 105-2013)
Механические свойства металлопродукции размером | |||
Предел текучести σ0,2, МПа не менее | Предел прочности σв, МПа | Относительное удлинение δ5, % | Работа удара KU, Дж |
не менее | |||
до 16 мм включ. | |||
430 | 630-780 | 17 | 25 |
св. 16 до 40 мм включ. | |||
380 | 600-750 | 19 | 25 |
св. 40 до 100 мм включ. | |||
315 | 550-700 | 20 | 25 |
ПРИМЕЧАНИЕ.
- Механические свойства, определяются на образцах, вырезанных из термически обработанных (закалка с отпуском) заготовок.
- Знак «+» означает, что испытания проводят для набора статистических данных, результаты испытаний заносят в документ о качестве.
- Значения механических свойств приведены для металлопродукции круглого сечения.
Стойкость стали 35 и ее сварных соединений против щелевой эрозии (ГОСТ 33260-2015)
Группа стойкости | Балл | Эрозионная стойкость по отношению к стали 12X18H10T (принятой за 1) |
Нестойкая | 6 | 0,005-0,05 |
Виды отпуска стали
Главный технический параметр ОС — это температура нагрева. Различают 3 типа ОС — высокий, средний и низкий. Конечно, высокотемпературный отпуск является оптимальным средством обработки, поскольку чем выше температура нагрева, тем более активно будет происходить рекристаллизация металла. Однако низко- и среднетемпературные способы обработки также имеют практическую пользу, которую не стоит недооценивать. Ниже мы рассмотрим каждый тип ОС по отдельности.
Высокий отпуск стали — это вариант отпускной обработки при температуре от 500 до 700 градусов. Данный способ является самым эффективным, поскольку при таком нагреве происходит полигонизация и рекристаллизация материала, что позволяет устранить все напряжения внутри металла. Обычно длится от 2 до 3 часов. В случае обработки сложных конструкций рекомендованное время может увеличиваться до 6 часов.
В ходе высокого отжига происходит процесс рекристаллизации (приводящей вещество в состояние большей термодинамической устойчивости) в сочетании со сфероидизацией цементита. Частицы цементита приобретают округлую форму размером от 0,5 до 2 мкм., приобретается структура сорбита отпуска с зернистой формой. Сорбит отпуска наделяет сталь повышенной ударной вязкостью. Легированные стали приобретают структуру зернистого перлита. Обеспечивается структурная стабильность, снимается внутреннее напряжение.
Технологические процессы на нашем заводе проводятся в современном компьютеризированном оборудовании под управлением квалифицированного персонала. Это помогает добиться самых высоких показателей в области химико-термической обработки металлов. У нас практикуется индивидуальный подход к каждому клиенту и каждому заказу.
Главный недостаток высокотемпературного отпуска — это небольшое снижение прочности материала. Поэтому методика не годится для обработки деталей, которые во время эксплуатации будут испытывать сверхвысокую нагрузку. Высокотемпературная методика распространяется на все виды стали, однако обратите внимание, что в случае некоторых легированных сплавов во время обработки может возникнуть так называемая обратимая высокотемпературная хрупкость.
Основная особенность среднего отпуска — активная диффузия углерода без полигонизации и рекристаллизации сплава. В случае среднетемпературной обработки улучшается упругость материала, повышается его релаксационная стойкость. Температура отпуска стали в данном случае находится в пределах от 350 до 500 градусов. Средний срок проведения обработки — 2-4 часа. Оптимальная среда — маслянистая или щелочная. Средняя обработка хорошо подходит для прочных деталей сложной формы — рессоры, пружины, ударные конструкции. Однако на практике данная технология используется редко в связи с рядом ограничений:
- В температурной диапазоне от 250 до 300 градусов находится так называемый островок хрупкости первого рода, которого следует избегать. Одновременно с этим при температуре выше 500 градусов находится другой островок хрупкости второго рода (его тоже рекомендуется избегать). Об особенностях этих островков мы расскажем ниже. А небольшое отклонение температуры в большую или меньшую сторону во время отпуска может привести к фатальным последствиям.
- Методика не имеет преимуществ в сравнении с альтернативными технологиями (низкой и высокой). Одновременно с этим слабые печи для обработки обычно не могут нагревать рабочую среду до таких температур, а более сильные печи могут нагреваться до более высоких температур, что неудобно с практической точки зрения.
Низкий отпуск стали — методика обработки стального сплава или изделия, при которой нагрев осуществляется до температуры от 100 до 250 градусов. Срок обработки обычно составляет 1-3 часа в зависимости от типа детали, ее габаритов. Во время низкотемпературной обработки происходит диффузия частиц углеродистых компонентов без полигонизации и рекристаллизации атомной решетки. Это позволяет повысить некоторые физические характеристики материала — прочность, пластичность, твердость, химическую инертность.
Низкий отпуск — универсальная технология, однако по факту ее применяют в основном для отпуска изделий из низколегированных и высокоуглеродистых сталей (ножи, посуда, простые детали). Также нужно избегать нагрева материала выше температуры 250 градусов (в противном случае он попадет в островок хрупкости первого рода, что чревато необратимой порчей металла).
Таблица температур закалки и отпуска сталей
№ п/п | Марка стали | Твёрдость (HRCэ) | Температ. закалки, град.С | Температ. отпуска, град.С | Температ. зак. ТВЧ, град.С | Температ. цемент., град.С | Температ. отжига, град.С | Закал. среда | Прим. |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
1 | Сталь 20 | 57…63 | 790…820 | 160…200 | 920…950 | Вода | |||
2 | Сталь 35 | 30…34 | 830…840 | 490…510 | Вода | ||||
33…35 | 450…500 | ||||||||
42…48 | 180…200 | 860…880 | |||||||
3 | Сталь 45 | 20…25 | 820…840 | 550…600 | Вода | ||||
20…28 | 550…580 | ||||||||
24…28 | 500…550 | ||||||||
30…34 | 490…520 | ||||||||
42…51 | 180…220 | Сеч. до 40 мм | |||||||
49…57 | 200…220 | 840…880 | |||||||
<= 22 | 780…820 | С печью | |||||||
4 | Сталь 65Г | 28…33 | 790…810 | 550…580 | Масло | Сеч. до 60 мм | |||
43…49 | 340…380 | Сеч. до 10 мм (пружины) | |||||||
55…61 | 160…220 | Сеч. до 30 мм | |||||||
5 | Сталь 20Х | 57…63 | 800…820 | 160…200 | 900…950 | Масло | |||
59…63 | 180…220 | 850…870 | 900…950 | Водный раствор | 0,2…0,7% поли-акриланида | ||||
«— | 840…860 | ||||||||
6 | Сталь 40Х | 24…28 | 840…860 | 500…550 | Масло | ||||
30…34 | 490…520 | ||||||||
47…51 | 180…200 | Сеч. до 30 мм | |||||||
47…57 | 860…900 | Водный раствор | 0,2…0,7% поли-акриланида | ||||||
48…54 | Азотирование | ||||||||
<= 22 | 840…860 | ||||||||
7 | Сталь 50Х | 25…32 | 830…850 | 550…620 | Масло | Сеч. до 100 мм | |||
49…55 | 180…200 | Сеч. до 45 мм | |||||||
53…59 | 180…200 | 880…900 | Водный раствор | 0,2…0,7% поли-акриланида | |||||
< 20 | 860…880 | ||||||||
8 | Сталь 12ХН3А | 57…63 | 780…800 | 180…200 | 900…920 | Масло | |||
50…63 | 180…200 | 850…870 | Водный раствор | 0,2…0,7% поли-акриланида | |||||
<= 22 | 840…870 | С печью до 550…650 | |||||||
9 | Сталь 38Х2МЮА | 23…29 | 930…950 | 650…670 | Масло | Сеч. до 100 мм | |||
<= 22 | 650…670 | Нормализация 930…970 | |||||||
HV > 670 | Азотирование | ||||||||
10 | Сталь 7ХГ2ВМ | <= 25 | 770…790 | С печью до 550 | |||||
28…30 | 860…875 | 560…580 | Воздух | Сеч. до 200 мм | |||||
58…61 | 210…230 | Сеч. до 120 мм | |||||||
11 | Сталь 60С2А | <= 22 | 840…860 | С печью | |||||
44…51 | 850…870 | 420…480 | Масло | Сеч. до 20 мм | |||||
12 | Сталь 35ХГС | <= 22 | 880…900 | С печью до 500…650 | |||||
50…53 | 870…890 | 180…200 | Масло | ||||||
13 | Сталь 50ХФА | 25…33 | 850…880 | 580…600 | Масло | ||||
51…56 | 850…870 | 180…200 | Сеч. до 30 мм | ||||||
53…59 | 180…220 | 880…940 | Водный раствор | 0,2…0,7% поли-акриланида | |||||
14 | Сталь ШХ15 | <= 18 | 790…810 | С печью до 600 | |||||
59…63 | 840…850 | 160…180 | Масло | Сеч. до 20 мм | |||||
51…57 | 300…400 | ||||||||
42…51 | 400…500 | ||||||||
15 | Сталь У7, У7А | НВ <= 187 | 740…760 | С печью до 600 | |||||
44…51 | 800…830 | 300…400 | Вода до 250, масло | Сеч. до 18 мм | |||||
55…61 | 200…300 | ||||||||
61…64 | 160…200 | ||||||||
61…64 | 160…200 | Масло | Сеч. до 5 мм | ||||||
16 | Сталь У8, У8А | НВ <= 187 | 740…760 | С печью до 600 | |||||
37…46 | 790…820 | 400…500 | Вода до 250, масло | Сеч. до 60 мм | |||||
61…65 | 160…200 | ||||||||
61…65 | 160…200 | Масло | Сеч. до 8 мм | ||||||
61…65 | 160…180 | 880…900 | Водный раствор | 0,2…0,7% поли-акриланида | |||||
17 | Сталь У10, У10А | НВ <= 197 | 750…770 | ||||||
40…48 | 770…800 | 400…500 | Вода до 250, масло | Сеч. до 60 мм | |||||
50…63 | 160…200 | ||||||||
61…65 | 160…200 | Масло | Сеч. до 8 мм | ||||||
59…65 | 160…180 | 880…900 | Водный раствор | 0,2…0,7% поли-акриланида | |||||
18 | Сталь 9ХС | <= 24 | 790…810 | С печью до 600 | |||||
45…55 | 860…880 | 450…500 | Масло | Сеч. до 30 мм | |||||
40…48 | 500…600 | ||||||||
59…63 | 180…240 | Сеч. до 40 мм | |||||||
19 | Сталь ХВГ | <= 25 | 780…800 | С печью до 650 | |||||
59…63 | 820…850 | 180…220 | Масло | Сеч. до 60 мм | |||||
36…47 | 500…600 | ||||||||
55…57 | 280…340 | Сеч. до 70 мм | |||||||
20 | Сталь Х12М | 61…63 | 1000…1030 | 190…210 | Масло | Сеч. до 140 мм | |||
57…58 | 320…350 | ||||||||
21 | Сталь Р6М5 | 18…23 | 800…830 | С печью до 600 | |||||
64…66 | 1210…1230 | 560…570 3-х кратн. | Масло, воздух | В масле до 300…450 град., воздух до 20 | |||||
26…29 | 780…800 | Выдержка 2…3 часа, воздух | |||||||
22 | Сталь Р18 | 18…26 | 860…880 | С печью до 600 | |||||
62…65 | 1260…1280 | 560…570 3-х кратн. | Масло, воздух | В масле до 150…200 град., воздух до 20 | |||||
23 | Пружин. сталь Кл. II | 250…320 | После холодной навивки пружин 30-ть минут | ||||||
24 | Сталь 5ХНМ, 5ХНВ | >= 57 | 840…860 | 460…520 | Масло | Сеч. до 100 мм | |||
42…46 | Сеч. 100..200 мм | ||||||||
39…43 | Сеч. 200..300 мм | ||||||||
37…42 | Сеч. 300..500 мм | ||||||||
НV >= 450 | Азотирование. Сеч. св. 70 мм | ||||||||
25 | Сталь 30ХГСА | 19…27 | 890…910 | 660…680 | Масло | ||||
27…34 | 580…600 | ||||||||
34…39 | 500…540 | ||||||||
«— | 770…790 | С печью до 650 | |||||||
26 | Сталь 12Х18Н9Т | <= 18 | 1100…1150 | Вода | |||||
27 | Сталь 40ХН2МА, 40ХН2ВА | 30…36 | 840…860 | 600…650 | Масло | ||||
34…39 | 550…600 | ||||||||
28 | Сталь ЭИ961Ш | 27…33 | 1000…1010 | 660…690 | Масло | 13Х11Н2В2НФ | |||
34…39 | 560…590 | При t>6 мм вода | |||||||
29 | Сталь 20Х13 | 27…35 | 1050 | 550…600 | Воздух | ||||
43,5…50,5 | 200 | ||||||||
30 | Сталь 40Х13 | 49,5…56 | 1000…1050 | 200…300 | Масло |
Технологические свойства
Технологические свойства материала 35 .
Свариваемость: | ограниченно свариваемая. |
Флокеночувствительность: | не чувствительна. |
Склонность к отпускной хрупкости: | не склонна. |
Прокаливаемость (ГОСТ 1050-88)
Полоса прокаливаемости стали 35 после нормализации при 850 °С и закалки с 850 °С приведена на рис. 1.
Свариваемость
Сталь 35 является ограниченно свариваемой. Способы сварки: РДС (ручная дуговая сварка), АДО под флюсом и газовой защитой, ЭШС (электрошлаковая сварка). Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. КТС (контактная сварка) без ограничений.
Термообработка
Сталь 35 подвергают нормализации с температуры 800-900 °С с остыванием на воздухе. Закалка производится в воде с температуры 860-880 °С и отпуск при 550-600 °С
Температура критических точек, °С
Ас1 | Ас3 | Аr3 | Аr1 | Мн |
730 | 810 | 796 | 680 | 360 |
Сталь 35 конструкционная углеродистая качественная
Для создания различных деталей и механизмов могут применяться самые различные материалы. Среди металлов следует отметить сталь 35. Она относится к классу углеродистых конструкционных сталей высокого качества, считается самым доступным предложением. Сталь 35 (ГОСТ 1050-88 ранее определял основные качества и химический состав, сейчас ему на смену пришел ГОСТ 1050-2013) применяют для получения промышленного крепежа различного типа.
Сталь 35 отечественные и зарубежные аналоги
Марка металлопроката | Заменитель |
35 | 30 |
40 | |
35г |
Зарубежные аналоги марки стали 35 | ||
США | 1034, 1035, 1038, G10340, G10350, G10380, G10400 | |
Германия | 1.0501, 1.1181, 1.1183, C35, C35E, C35R, C38D, Cf35, Ck35, Cm35, Cq35 | |
Япония | S35, S35C, S38C, SWRCH35K, SWRCH38K | |
Франция | 1C35, 2C35, AF55, C30E, C35, C35E, C35RR, CC35, RF36, XC32, XC35, XC38, XC38H1, XC38H1TS, XC38H2FF, XC38TS | |
Англия | 060A35, 080A32, 080A35, 080A5, 080M36, 1449-40CS, 40HS, C35, C35E | |
Евросоюз | 1.1181, C35, C35E, C35EC, C36 | |
Италия | 1C35, 1CD35, C35, C35E, C35R, C36, C38 | |
Бельгия | C35, C35-1, C35-2, C36 | |
Испания | C35, C35E, C35k, F.113, F.1130 | |
Китай | 35, ML35, ZG270-500 | |
Швеция | 1550, 1572 | |
Болгария | 35, C35, C35E | |
Венгрия | C35E, MC | |
Польша | 35, D35 | |
Румыния | OLC35, OLC35AS, OLC35q, OLC35X | |
Чехия | 12040 | |
Австрия | C35, C35SW, Ck35S | |
Австралия | 1035 | |
Швейцария | C35, Ck35 | |
Юж.Корея | SM35C, SM38C |