Твердость стали 65г в состоянии поставки. Оптимальные технологические процессы термической обработки материала

Попытка вставить кучу таблиц.
Сталь 65Г
Общие сведения
Заменитель
стали: 70, У8А, 70Г, 60С2А, 9Хс, 50ХФА, 60С2, 55С2.
Вид поставки
Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 14959-79, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 7419.0-78 - ГОСТ 7419.8-78. Калиброванный пруток ГОСТ 14959-79, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 7419.0-78 - ГОСТ 7419.8-78. Лист толстый ГОСТ 1577-81. Лента ГОСТ 1530-78, ГОСТ 2283-79, ГОСТ 21996-76, ГОСТ 21997-76, ГОСТ 10234-77, ГОСТ 19039-73. Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 4405-75. Проволока ГОСТ 11850-72. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.
Назначение
пружины, рессоры, упорные шайбы, тормозные ленты, фрикционные диски, шестерни, фланцы, корпусы подшипников, зажимные и подающие цанги и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости, и детали, работающие без ударных нагрузок.
________________________________________
Химический состав
Химический элемент %
Кремний (Si) 0.17-0.37
Медь (Cu), не более 0.20
Марганец (Mn) 0.90-1.20
Никель (Ni), не более 0.25
Фосфор (P), не более 0.035
Хром (Cr), не более 0.25
Сера (S), не более 0.035
________________________________________
Механические свойства
Механические свойства
Термообработка, состояние поставки Сечение, мм 0,2, МПа B, МПа 5, % , % HRCэ
Сталь категорий: 3,3А,3Б,3В,3Г,4,4А,4Б. Закалка 830 °С, масло, отпуск 470 °С. Образцы 785 980 8 30
Листы нормализованные и горячекатаные 80 730 12
Закалка 800-820 °С, масло. Отпуск 340-380 °С, воздух. 20 1220 1470 5 10 44-49
Закалка 790-820 °С, масло. Отпуск 550-580 °С, воздух. 60 690 880 8 30 30-35
Механические свойства при повышенных температурах
t испытания, °C 0,2, МПа B, МПа 5, % , %
Закалка 830 °С, масло. Отпуск 350 °С.
200 1370 1670 15 44
300 1220 1370 19 52
400 980 1000 20 70
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
t отпуска, °С 0,2, МПа B, МПа 5, % , % KCU, Дж/м2 HRCэ
Закалка 830 °С, масло.
200 1790 2200 4 30 5 61
400 1450 1670 8 48 29 46
600 850 880 15 51 76 30
________________________________________
Технологические свойства
Температура ковки
Начала 1250, конца 780-760. Охлаждение заготовок сечением до 100 мм производится на воздухе, сечения 101-300 мм - в мульде.
Свариваемость
не применяется для сварных конструкций. КТС - без ограничений.
Обрабатываемость резанием
В закаленном и отпущенном состоянии при НВ 240 и B = 820 МПа K тв.спл. = 0,85, K б.ст. = 0,80.
Склонность к отпускной способности
склонна при содержании Mn>=1\%
Флокеночувствительность
малочувствительна
________________________________________
Температура критических точек
Критическая точка °С
Ac1 721
Ac3 745
Ar3 720
Ar1 670
Mn 270
________________________________________
Ударная вязкость
Ударная вязкость, KCU, Дж/см2
Состояние поставки, термообработка +20 0 -20 -30 -70
Закалка 830 С. Отпуск 480 С. 110 69 27 23 12
________________________________________
Предел выносливости
-1, МПа -1, МПа B, МПа 0,2, МПа Термообработка, состояние стали
725 431 Закалка 810 С, масло. Отпуск 400 С.
480 284 Закалка 810 С, масло. Отпуск 500 С.
578 1470 1220 НВ 393-454
647 1420 1280 НВ 420
725 1690 1440 НВ 450
________________________________________
Прокаливаемость
Закалка 800 °С.
Расстояние от торца, мм / HRC э
1.5 3 4.5 6 9 12 15 18 27 39
58,5-66 56,5-65 53-64 49,5-62,5 41,5-56 38,5-51,5 35,5-50,5 34,5-49,5 35-47,5 31-45
Кол-во мартенсита, % Крит.диам. в воде, мм Крит.диам. в масле, мм Крит. твердость, HRCэ
50 30-57 10-31 52-54
90 До 38 До 16 59-61
________________________________________
Физические свойства
Температура испытания, °С 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа 215 213 207 200 180 170 154 136 128
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа 84 83 80 77 70 65 58 51 48
Плотность, pn, кг/см3 7850 7830 7800 7730
Коэффициент теплопроводности Вт/(м °С) 37 36 35 34 32 31 30 29 28
Температура испытания, °С 20- 100 20- 200 20- 300 20- 400 20- 500 20- 600 20- 700 20- 800 20- 900 20- 1000
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С) 11.8 12.6 13.2 13.6 14.1 14.6 14.5 11.8
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг °С)) 490 510 525 560 575 590 625 705

Если надо то могу файлик этот скинуть на мыло...

Шлифованный пруток и серебрянка: , ГОСТ 7419.0-78, ГОСТ 7419.8-78. Лист толстый: . Лента: , ГОСТ 1530-78, ГОСТ 19039-73. Полоса: , . Проволока: . Поковки и кованые заготовки: .
Класс: Сталь конструкционная рессорно-пружинная
Использование в промышленности: пружины, рессоры, упорные шайбы, тормозные ленты, фрикционные диски, шестерни, фланцы, корпусы подшипников, зажимные и подающие цанги и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости, и детали, работающие без ударных нагрузок.

Химический состав в % стали 65Г
C	0,62 - 0,7
Si	0,17 - 0,37
Mn	0,9 - 1,2
Ni	до 0,25
S	до 0,035
P	до 0,035
Cr	до 0,25
Cu	до 0,2
Fe	~97

Механические свойства стали 65Г
ГОСТ	Состояние поставки, режим термообработки	Сечение, мм	σ 0,2 (МПа)	σ в (МПа)	δ 5 (%)	ψ %	НRC , не более
ГОСТ 14959-79	Сталь категорий: 3, 3А, 3Б, 3В, 3Г, 4, 4А, 4Б. Закалка 830 °С, масло. Отпуск 470 °С	Образцы	785	980	8	30	-
ГОСТ 1577-93	Листы нормализованные и горячекатаные Закалка 800-820 °С, масло. Отпуск 340-380 °С, воздух Закалка 790-820 °С, масло. Отпуск 550-580 °С, воздух	80 20 60	-1220 690	730 1470 880	12 5 8	-10 30	-44-49 30-35

Прокаливаемость стали 65Г
Расстояние от торца, мм										Примечание
1,5	3	4,5	6	9	12	15	18	27	39	Закалка 800 °С
58,5-66	56,5-65	53-64	49,5-62,5	41,5-56	38,5-51,5	35,5-50,5	34,5-49,5	35-47,5	31-45	Твердость для полос прокаливаемости, HRC

Физические свойства стали 65Г
T (Град)	E 10 - 5 (МПа)	a 10 6 (1/Град)	l (Вт/(м·град))	r (кг/м 3)	C (Дж/(кг·град))	R 10 9 (Ом·м)
20	2.15		37	7850
100	2.13	11.8	36	7830	490
200	2.07	12.6	35	7800	510
300	2	13.2	34		525
400	1.8	13.6	32	7730	560
500	1.7	14.1	31		575
600	1.54	14.6	30		590
700	1.36	14.5	29		625
800	1.28	11.8	28		705

Применение стали 65Г и термообработка изделий: пружины спиральные, листовые и пружинные шайбы делают из стали 65Г и других пружинно-ресорных сталей. Для изготовления пружин применяют пружинную сталь. Твёрдость пружин находится в пределах R c = 40-50, а пружинных шайб R с = 40-48. При приёмке пружины проверяют на твёрдость и на упругость. Метод проверки должен, по возможности, приближаться к фактическим условиям работы пружин (растяжение, сжатие или изгиб).

Пружины, изготовленные из термически обработанной (патентированной) проволоки или ленты классов Н, П и В, проходят дополнительный отпуск при температуре 250-350° для снятия внутренних напряжений, возникших при их изготовлении, и для повышения упругих свойств проволоки.

Отпуск пружин лучше всего производить в селитровых ваннах в течение 5-10 мин., в зависимости от сечения материала. При отпуске в нефтяных или электрических печах следует особое внимание обращать на равномерность нагрева. Время отпуска в этих печах 20-40 мин.

Пружины, изготовленные из отожжённой стали, подвергают закалке и отпуску. В случае изготовления пружин из проволоки диаметром более 6 мм перед закалкой производят высокий отпуск при температуре 670-720° для устранения наклёпа, явившегося результатом холодной навивки. Пружины, навиваемые нагорячо, перед закалкой проходят нормализацию.

Для нагрева под закалку пружины помещают в камерные печи или соляные ванны, нагретые до требуемой температуры. Во избежание деформации пружины крупных размеров нагревают в специальном приспособлении.

Мелкие пружины в печь загружают на противне. Выдержка в печи должна быть наименьшая - для предотвращения окисления и обезуглероживания. Для уменьшения времени пребывания в печи мелкие пружины кладут на предварительно нагретый противень. При отсутствии в печи защитной атмосферы пружины упаковывают в изолирующую среду или же забрасывают в печь небольшие количества древесного угля. Охлаждают пружины в масле. Охлаждать пружины в воде во избежание появления трещин не рекомендуется. В случае необходимости закалки в воде выдержка должна быть не более 2-3 сек. с последующим охлаждением в масле.

Перед отпуском пружины очищают от масла промывкой в содовом растворе или тщательной протиркой в опилках. Не удалённое с пружин масло при отпуске вспыхивает и изменяет условия отпуска, что приводит к неравномерному нагреву и заниженной твёрдости. Температура отпуска 300-420°. Отжиг крайних витков производится в свинцовой ванне.

Крупные пружины перед отпуском надевают на трубы для устранения коробления.

Следует обратить внимание на поверхность материала, идущего для изготовления пружин. Риски, волосовины и прочие дефекты ведут к образованию трещин, а обезуглероженный слой - к уменьшению упругих свойств пружины.

Весьма часто антикоррозийные покрытия, применяемые для ряда пружин, придают им хрупкость вследствие насыщения металла водородом во время травления и в процессе покрытия. Особенно это заметно на пружинах из проволоки или ленты малого сечения. Эта хрупкость, называемая травильной или водородной, устраняется нагревом готовых пружин в масле, глицерине или сушильном шкафу при температуре 150-180° в течение 1-2 час.

Однако при длительном травлении металл насыщается водородом настолько сильно, что указанная температура не устраняет хрупкости и пружины необходимо отжигать. Во избежание глубокого наводороживания пружины из тонкой проволоки или ленты перед покрытием не следует травить, а нужно подвергать их пескоструйной очистке и после Покрытия нагревать, как указано выше.

Краткие обозначения:
σ в	- временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа		ε	- относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ 0,05	- предел упругости, МПа		J к	- предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ 0,2	- предел текучести условный, МПа		σ изг	- предел прочности при изгибе, МПа
δ 5 ,δ 4 ,δ 10	- относительное удлинение после разрыва, %		σ -1	- предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σ сж0,05 и σ сж	- предел текучести при сжатии, МПа		J -1	- предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν	- относительный сдвиг, %		n	- количество циклов нагружения
s в	- предел кратковременной прочности, МПа		R и ρ	- удельное электросопротивление, Ом·м
ψ	- относительное сужение, %		E	- модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV	- ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см 2		T	- температура, при которой получены свойства, Град
s T	- предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа		l и λ	- коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С)
HB	- твердость по Бринеллю		C	- удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o - T), [Дж/(кг·град)]
HV	- твердость по Виккерсу		p n и r	- плотность кг/м 3
HRC э	- твердость по Роквеллу, шкала С		а	- коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o - T), 1/°С
HRB	- твердость по Роквеллу, шкала В		σ t Т	- предел длительной прочности, МПа
HSD	- твердость по Шору		G	- модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

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%.

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.

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.

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).

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.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .