Режимы термообработки стали 65г

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 химический состав 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:

  • углерод (в пределах 0,62…0,70 %);
  • марганец (в пределах 0,9…1,2 %);
  • 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/см2. 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:

  • способ и оборудование для нагрева изделий до требуемых температур;
  • установление нужного температурного диапазона закалки;
  • выбор оптимального времени выдержки при данной температуре;
  • выбор вида закалочной среды;
  • 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. 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  Прокат из нержавеющей стали ГОСТ

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.

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%.

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.

Распознать все показатели можно путём испытаний:

  • При контроле на растяжение. Здесь пускают в ход разрывные машины. Такие тесты позволяют выявить максимальную нагрузку, которую сплав способен выдержать без нарушения целостности.
  • Диагностика надёжности. Тут проверяют элемент на сопротивление повреждениям от другого, более плотного тела. Определение качеств также проводиться на специальных аппаратах.
  • 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.

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).

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.

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.

Читайте также  Электрохимическая полировка нержавеющей стали

Сталь 65Г

Марка стали

Вид поставки

Сортовой прокат – ГОСТ 14959–79. Лента – ГОСТ 2283–79, ГОСТ 2284–79, ГОСТ 21996–76, ГОСТ 21997–76. Проволока – ГОСТ 9389–75. Лист – ГОСТ 1577–93.

65Г

Массовая доля элементов, % по ГОСТ 14959–79

Температура критических точек, ºС

Механические свойства при комнатной температуре

В горячекатаном состоянии

В отожженном состоянии

1 Режим термообработки пружин.

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.

Предел

выносливости,

Н/мм 2

Ударная вязкость, KCU, Дж/см 2 ,

при t, ºС

Закалка с 810 ºС в масле,

отпуск при 400 ºС

Закалка с 830 ºС,

Отпуск при 480 ºС

То же, отпуск при 500 ºС

Технологические характеристики

Охлаждение поковок, изготовленных

интервал ковки, ºС

Размер сечения, мм

Размер сечения, мм

Свариваемость

Обрабатываемость резанием

Флокеночувствительность

Не применяется для сварных конструкций.

КТ – без ограничений.

В закаленном и отпущенном состоянии

при 240 НВ и σВ = 840 Н/мм 2

К = 0,85 (твердый сплав),

К = 0,80 (быстрорежущая сталь)

Склонность к отпускной хрупкости

Склонна при содержании Mn ≥ 1,0%

Точный химический состав стали марки 65Г

Эксплуатационные и технические характеристики изделий, изготовленных из данного сплава, а также его точный химический состав регламентируются нормативами ГОСТ 14959-79. В составе 8 элементов, наиболее распространенными являются: марганец, углерод и кремний. К второстепенным относятся:

  • Хром,
  • Никель,
  • Медь,
  • Сера и Фосфор.

Точное процентное соотношение всех составляющих представлено в таблице ниже, а также наглядно изображено на диаграмме.

Свойства стали марки 65Г

Удельный вес данного материала составляет 7850 кг/м3. Твердость сплава по Бринеллю достигает 10 -1 = 241 МПа. Критические точки наступают при следующих температурных показателях:

  • Ac1 = 721°
  • Ac3(Acm) = 745°
  • Ar3(Arcm) = 720°
  • Ar1 = 670°
  • Mn = 270°

Начальная температура ковки составляет +1250°С, конечная варьируется в пределах от +760°С до +780°С. Заготовки с сечением до 100 мм остывают на воздухе, охлаждение изделий с сечением от 101 мм до 300 мм охлаждаются в мульде.

Обрабатываемость резанием доступна в закаленном и отпущенном состоянии при твердости по Бринеллю 240 единиц и временном сопротивлении разрыву в 820 МПа.

В основном изделия, выпущенные из стали марки 65Г, не используются для сварных конструкций. Однако для них без ограничений доступна контактно-точечная сварка.

Детали из данного материала могут иметь склонность к отпускной хрупкости, при условии содержания в составе около 1% марганца. При этом сплав достаточно малочувствителен к воздействию флокенов.

Применение стали 65Г

  • упорные шайбы и пружины,
  • шестерни и фрикционные диски,
  • рессоры и тормозные ленты,
  • зажимные и подающие цанги,
  • фланцы и корпусы подшипников,
  • детали, обладающие повышенной износостойкостью,
  • различные элементы, работающие без ударных нагрузок.

Отечественные и зарубежные аналоги стали 65Г

70, 70Г, У8А, 9ХС, 60С2, 60С2А, 55С2, 50ХФА

Режим термической обработки рессор из стали 65Г

Для изготовления упругих элементов общего назначения, применяются легированные рессорно-пружинные стали.

Особенность работы деталей типа упругих элементов состоит в том, что в них используются в основном упругие свойства стали и не допускаются при нагрузке (статической, динамической, ударной) возникновение пластической деформации.

В связи с этим стали должны иметь высокое сопротивление малым пластическим деформациям, т.е. высокие пределы упругости (текучести) и выносливости при достаточной пластичности и в сопротивлении хрупкому разрушению.

Важные характеристики сталей данного типа — релаксационная стойкость и прокаливаемость. Для обеспечения этих требований сталь должна иметь однородную структуру, т. е. хорошую закаливаемость и сквозную прокаливаемость (структуру мартенсита по всему сечению детали после закалки).

Наличие в структуре стали феррита, продуктов эвтектоидного распада, остаточного аустенита снижает упругие свойства детали. Известно, что сопротивление малым пластическим деформациям возрастает с уменьшением размера зерна в стали.

К группе рессорно-пружинных сталей общего назначения относятся стали перлитного класса с содержанием углерода 0,5. 0,7%, которые для улучшения свойств (прокаливаемость, предел выносливости, релаксационная стойкость, мелкозернистая структура) дополнительно легируют кремнием (1,5. 2,8%), марганцем (0,6. 1,2 %), хромом (0,2. 1,2%), ванадием (0,1. 0,25%), вольфрамом (0,8. 1,2%), никелем (1,4. 1,7).

Эксплуатационные свойства стали приобретают после термической обработки, состоящей в закалке и среднем отпуске (350. 5200С) на тростит отпуска (рис.1а).

Применение находит также изотермическая закалка на нижний бейнит (рис.1б).

термический закалка сталь легированный

В соответствии с заданием необходимо подобрать режим термической обработки стали 65Г. Сталь обладает стойкостью к росту зерна. Имеет высокие механические свойства.

Примем первый вариант термической обработки (рис. 1а): закалку и средний отпуск. По данным ГОСТа 14959-79 температура закалки для 65Г составляет 840-8600С (АС3 = 7880С).

В качестве охлаждающей среды применяем масло.

Последующий отпуск проводим при температуре 420-4500С (выше температуры необратимой отпускной хрупкости). Получаемая структура тростита отпуска (мелкозернистая ферритоцементитная смесь) обеспечит высокое сопротивление малой пластической деформации при достаточных значениях пластичности и вязкости (рис.2а, б) с НRC = 40. 50.

Указанный режим термической обработки (рис.3) обеспечивает получение следующих свойств (минимальных): s 0,2 > 1270МПа; s в > 1470МПа; d > 12%; y > 42%; НВ » 3900 — 4800 МПа (отпуск 4500 ).

Сталь 65Г — сталь перлитного класса. Кремний несколько повышает точку А3 и снижает А4. Критические точки стали АС1 — 7520С , АС3 — 7880С. Учитывая содержание углерода, сталь по структуре отжига относится к доэвтектоидным сталям, однако кремний сдвигает точку S диаграммы Fe -Fe3C до 0,7 % С, т. е. сталь становится почти эвтектоидной. Поэтому необходимо проведение полной закалки (температура А3 — 30-500С, т.е. » 840-8600С). При полной закалке сталь нагревают до однофазной мелкозернистой аустенитной структуры (рис.4).

Последующее охлаждение в масле со скоростью большей чем V кр (наименьшая скорость охлаждения, при которой аустенит превращается в мартенсит) обеспечивает получение мелкозернистого мартенсита (рис.5)

VК — наименьшая скорость охлаждения, при которой аустенит превращается в мартенсит. Рассмотрим превращения, происходящие в стали 65Г при нагреве с исходной равновесной структуры Ф + Ц. На практике при обычных скоростях нагрева (электропечи) под закалку перлит сохраняет свое пластинчатое или зернистое строение до температуры АС1 (до 7520С для стали 65Г). При температуре АС1 в стали происходит превращение перлита в аустенит. Кристаллы (зерна) аустенита зарождаются в основном на границах фаз феррита и цементита. При этом параллельно развиваются два процесса: полиморфный переход Fea ® Fe g ; растворение аустенита в цементите.

Представим общую схему превращения П (Ф +Ц) ? А1 ® (Ф + Ц + А)1 ® (А + Ц)2 ® ( А неоднородный )3 ® (А гомогенный)4 Образование зерен аустенита происходит с большей скоростью, чем растворение цементита перлита, поэтому необходима выдержка стали при температуре закалки для полного растворения цементита и получения гомогенного аустенита.

Из рис.6 видно, что фазовая кристаллизация приводит к измельчению зерна в стали. При этом чем дисперснее структура перлита (Ф +Ц) и чем выше скорость нагрева стали, тем больше центров зарождения аустенита, а, следовательно, возрастает дисперсность продуктов его распада. Увеличение дисперсности продуктов распада аустенита приводит к увеличению пластичности, вязкости, уменьшение чувствительности к концентраторам напряжений. Рассмотрим изменение структуры в стали при закалке в масле. При непрерывном охлаждении стали со скоростью большей чем критическая скорость (рис.5) аустенит превращается в мартенсит. Мартенситное превращение развивается в сталях с высокой скоростью (1000-7000м/с) в интервале температур Мн. Мк. При этом необходимо учитывать, что с увеличением % С точки Мн и Мк понижаются, в то время как введение кремния их повышает.

Читайте также  Влияние легирующих элементов на прокаливаемость стали

Из рис.7 видно, что температура Мн и Мк определяются в основном химическим составом стали. В результате закалки стали 65Г структура может иметь кроме мартенсита и некоторое количество остаточного аустенита. Возможность мартенситного превращения в стали объясняется наличием принципа структурного и размерного соответствия между аустенитом — плоскость (111) и мартенситом — плоскость (110), т.е. g ® a переход носит бездиффузионный характер. Превращение аустенита в мартенсит происходит путем кооперативного направленного сдвига только атомов железа на расстояние меньше межатомных. Полученный мартенсит представляет собой перенасыщенный твердый раствор углерода в a — железе и имеет тетрагональную кристаллическую решетку. Атомы углерода занимают в основном октаэдрические поры. Образование в результате закалки мартенсита приводит к большим внутренним напряжениям, повышению твердости, прочности (фазовому наклепу), однако при этом возрастает склонность стали к хрупкому разрушению, что требует проведения дополнительно последующего отпуска.

Технические характеристики рессорно пружинной стали 65Г

Автор: Игорь

Дата: 28.05.2019

  • Статья
  • Фото
  • Видео

Основные характеристики сплавов определяют область их применения. Сталь 65Г отличают высокие показатели упругости и износоустойчивости. Преимуществом продукта является и низкая стоимость. Эти качества делают его незаменимым в изготовлении рессорной продукции, а также спортивного оружия.

Расшифровка маркировки

Сталью называют сплав железа с углеродом. Одной из самых распространенных в России является марка стали 65Г, расшифровка ее понятна и проста – цифрами и буквами обозначается содержание в сплаве легирующих элементов. Общий принцип маркировки сталей предусматривает три позиции, которые указывают слева направо:

  • массу углерода в сотых долях процента;
  • знак главного легирующего компонента;
  • округленное до целого числа значение основного добавочного элемента.

Меняя добавки и их количественное содержание, можно материалу задать необходимые технологические свойства. Углерод повышает твердость сплава, однако при увеличении его концентрации выше 2,14% материал становится слишком хрупким. В данном случае цифры свидетельствуют о массовой доле основного составного элемента в стали – углерода. Его концентрация составляет 0,65%. Буква «Г» указывает на главный легирующий компонент – марганец.

Сталь 65Г, характеристики, применение регламентируются ГОСТОм 14959-2016, который определяет концентрации легирующих элементов. Номенклатура выпускаемой продукции состоит:

  • из сортового проката;
  • прутка калиброванного с ГОСТом – 1052-71;
  • серебрянки, ГОСТ – 14955-77;
  • листов и полос разных размеров.

Сплав относится к категории высокоуглеродистого рессорно-пружинного сырья. В них должны сочетаться свойства высокой поверхностной твердости и хорошей упругости. Их достигают с помощью термической обработки и различных добавок. Основными из них являются:

  • углерод, обеспечивающий эффект прочности материала – 0,62-0,70%;
  • марганец, повышающий поверхностную твердость и значительное сопротивление разрыву – 0,9-1,2%;
  • кремний, один из раскислителей – 0,17-0,37%.

Состав сплава

К второстепенным добавкам относятся:

  • хром, который повышает твердость материала, степень его жаростойкости – 0,25%;
  • никель, придающий антикоррозионные свойства и пластичность – до 0,25%;
  • медь, увеличивающая устойчивость к коррозии – 0,20%;
  • сера и фосфор – по 0,035%.

Последние два элемента относятся к вредным примесям, присутствие которых неизбежно. Фосфор снижает пластичность сплава и повышает его хрупкость. Сера вызывает явление красноломкости, то есть возникновение трещин в металле при интенсивном нагреве. Однако их концентрация в сплаве не превышает величины, допустимой для качественного материала.

Малое количество легирующих добавок обеспечивает относительную дешевизну сплава, что и делает его крайне востребованным. Химический состав определяет физические и технологические свойства стали 65Г:

  • твердость при 20оС – 285 НВ;
  • модуль упругости – 84 ГПа;
  • высокую прочность на разрыв – 750 МПа;
  • хорошую ударную вязкость – 3,0 – 3,5 кг*м/см2;
  • удельный вес – 7850 кг/м3;
  • диапазон температур для закалки – 800 – 830оС;
  • температурный интервал ковки – 760 – 1250оС.

Заменителями для сплава могут выступать марки:

  • 55С2;
  • 60С2А;
  • 9ХС;
  • 50ХФА;
  • 60С2;
  • 70Г;
  • 55С.

Из зарубежных аналогов можно отметить:

  • G15660 – в Соединенных штатах;
  • 66Mn4 – Германии;
  • 65Mn – Китае;
  • 080А67 – Великобритании.

Термическая обработка

Сталь 65Г, характеристики которой изначально задаются ее химическим составом, подлежит дальнейшей термообработке. Во многом, от нее зависит качество производимой продукции. В результате теплового воздействия:

  • происходят внутренние структурные изменения в металле;
  • улучшаются его механические свойства;
  • увеличивается износоустойчивость изделий;
  • повышается их надежность;
  • снижается себестоимость деталей вследствие применения более дешевых добавок;
  • расширяется сфера использования продукции.

Основные этапы термической обработки заключаются в процессах:

  • отжига;
  • дальнейшей нормализации;
  • закалки и отпуска.

Закалка и отпуск изделий

Закалка происходит при нагреве детали до температур выше критической, и быстром охлаждении в определенной среде. Диапазон температур, подходящих для закалки деталей из стали 65Г, составляет 800 – 820оС. Дальнейшее охлаждение осуществляется в масле, что позволяет устранить вероятность растрескивания поверхности изделий.

В зависимости от тех характеристик, которые заданы эксплуатационными требованиями для изделий, при подборе режима закалки учитываются:

  • оборудование и метод нагрева;
  • температурный диапазон процесса;
  • время выдержки при выбранном режиме;
  • тип закалочной среды;
  • способ дальнейшего охлаждения.

Отжиг изделий производится путем повторного нагрева, после которого осуществляются процедуры выдержки и медленного охлаждения. Температура отжига соответствует тепловому воздействию при закалке стали.

Отпуск металла осуществляют для ликвидации внутренних напряжений, появившихся в нем в процессе закалки. На выходе несколько уменьшается твердость сплава, но увеличивается его вязкость. Отпуск проводится путем вторичного нагрева в более низком температурном режиме и последующего спокойного охлаждения. Кроме того, меняя температурные режимы отпуска, можно придавать металлу разные механические свойства.

Для продукции из стали 65г обычно проводят высокий вариант отпуска в диапазоне температур 550 – 600 градусов с дальнейшим охлаждением на воздухе, однако при этом снижается показатель ударной вязкости. Для изделий, требующих высокой надежности и долговечности, дополнительно применяется низкий отпуск в интервале 160 – 200оС, сопровождающийся медленным охлаждением на воздухе. Твердость стали на выходе может составить 45 – 47 HRC.

Преимущества и недостатки

Несомненно, широкая область применения обусловлена очевидными достоинствами, которыми обладает сталь 65Г:

  • характеристики, применение для ножей обусловлены устойчивостью к ударным деформациям и простотой заточки;
  • высокая твердость, до 50-55 HRC, предохраняет изделия от поломок;
  • низкая стоимость позволяет удешевить выпускаемую продукцию;
  • высокая сопротивляемость разрыву делает ее незаменимой в изготовлении пружинной продукции;
  • значительный предел текучести позволяет изделию восстанавливать свою форму после прекращения действия деформирующей нагрузки;
  • металл хорошо поддается ковке;
  • после процедуры чернения на его поверхности образуется оксидная пленка, предохраняющая поверхность от коррозии.

Как и любой сплав, сталь 65Г обладает определенными недостатками:

  • она сильно подвержена коррозии;
  • несмотря на легкую заточку, доводка режущей кромки слишком трудоемка;
  • существует вероятность деформации при ударных нагрузках.

Область применения

Сплав является конструкционным материалом с высокой степенью упругости, что позволяет использовать его в машиностроении и станкостроении для производства механизмов, работающих под длительными нагрузками:

  • для создания рессор в автомобилях;
  • упорных шайб и сланцев;
  • подшипников и тормозных лент;
  • пружинных механизмов;
  • фрикционных дисков.

Из сталей марок 65, 70 можно изготовить также:

  • спортивные клинки;
  • метательные ножи;
  • медицинские изделия;
  • бритвы;
  • другие элементы, не подвергающиеся длительным ударным нагрузкам.

Материал не подходит для сварки и использования в условиях повышенной влажности, так как подвержен коррозии. Однако его можно применять в контактно-точечных сварочных операциях. Изготовленные из него изделия необходимо смазывать маслом или использовать только в сухом помещении.