Сталь 35 хм характеристики
Конструкционные легированные стали – особые сплавы, в которых содержатся некоторые химические элементы (титан, молибден, ванадий и т.д.). Их добавляют для того чтобы изделия обрели определенные физические и химические показатели. Легированные марки стали характеризуются прочностью, устойчивостью к коррозии и воздействию температурных перепадов. Легированные стали в большинстве случаев подвергают термообработке, что благотворно отражается на их форме и структуре. Их применяют в разных областях промышленности. Изделия выпускают под видом сортовых прокатов (часто в виде калибровочных листов) и иных полуфабрикатов.
Качество конструкционной стали напрямую зависит от количества углерода, входящего в ее состав: чем его больше, тем она прочнее. Легированная сталь может иметь в своем составе один или несколько легирующих элементов. Каждый добавленный в состав легирующий элемент оказывает свое положительное влияние:
- марганец повышает износостойкость;
- вольфрам отвечает за твердость материала во время воздействия высокими температурами;
- никель повышает устойчивость к коррозии, добавляет материалу пластичности;
- кремний добавляет материалу упругости;
- кобальт обеспечивает повышенную жаропрочность;
- ванадий оказывает влияние на структуру стали, делая ее более плотной.
Классификация сталей
Стали классифицируют по разным признакам. Касательно назначения различают строительные и машиностроительные изделия. Первые используют во время производства корпусных деталей и конструкций, а вторые во время изготовления сварных металлоконструкций. Машиностроительные стали всегда подвергают термической обработке в отличие от строительных сталей – в этом заключается их главная разница. При содержании хрома более 12% сталь становится нержавеющей, в легированных конструкционных сталях, как правило, его содержится приблизительно 1,5-2,5%.
В соответствии с легированными элементами различают хромовые (марка 38ХА), хромоникелевые, хромомолибденовые (35ХМ), хромомарганцевые, хромокремнемарганцевые и другие стали. По своей структуре выделяют следующие классы: перлитный, карбидный, ферритный, мартенситный, аустенитный. В зависимости от процентного содержания входящих в состав легирующих добавок, разграничивают низколегированные (меньше 3%, к примеру, марка 35ХМ), высоколегированные (больше 10%) и среднелегированные (3-10%) стали.
Особенности маркировки
Марка любой стали состоит из порядка чисел и букв. Первое число в маркировке означает количество углерода в сотых долях. Например, в марке 35ХМ содержится 0,35% углерода. В маркировке стоят буквы, которая являются обозначением металла. Среди легирующих элементов, входящих в состав стали, преимущественно используют следующие металлы:
- Хром (Х).
- Кремний (С).
- Титан (Т).
- Молибден (М).
- Медь (Д).
- Ванадий (Ф).
Число рядом с металлом указывает на его процентное содержание. Оно может отсутствовать, тогда этого металла в сплаве находится меньше 1,5% (к примеру, ситуация с хромом и кремнием в марке 38ХС). В конце маркировки может стоять символ «А» или «Ш». В том случае, если на конце «А» — марка стали считается высококачественной (35ХМА), а если «Ш» — особовысококачественной. Если буква отсутствует, сталь качественная (35ХМ). В промышленности большим спросом пользуются следующие марки стали: 35ХМ, 35ХМА, 38ХА, 38ХС, 38ХМА. Ниже подробно разобрана специфика каждой из них в отдельности.
Марка стали 35ХМ
Хромомолибденовая сталь марки 35ХМ является жаропрочной. Она характеризуется содержанием 0,35% углерода и менее 1,5% хрома и молибдена. В сложности число химических добавок не превышает 3%, что гарантирует отношение данной марки к категории низколегированных сталей. В качестве термической обработки применяют закалку при высоких температурах (до 860 o C) и последующий отпуск при интервале температур 580 — 640 o C.
Разновидность поставки – сортовой прокат. Марку 35ХМ активно используют для изготовления ответственных сварных конструкций, которые эксплуатируют во время температурных перепадов, ответственных деталей (например, дисков, шестерней, фланцев и покрышек), которые эксплуатируют при высоких температурах (до 500 о С). В роли аналога часто выступает марка 35ХГСА.
Марка стали 35ХМА
Хромомолибденовая сталь марки 35ХМА является высококачественной, о чем говорит буква «А» в конце маркировки. Легирующих элементов в составе менее 3%, поэтому она является низколегированной. Как и ее предшественник, марку 35ХМА подвергают закалке при высоких температурах и последующему отпуску.
Сталь марки 35ХМА нашла широкое применение в судостроении, машиностроении и авиастроении. Ее применяют для изготовления деталей, которые эксплуатируют в условиях усиленных нагрузок. Эта сталь может быть полезна при изготовлении деталей трубопроводной арматуры, шестерней, шпилек, фланцев и многих других. Также, марку 35ХМА используют при изготовлении приборов и деталей, эксплуатируемых в нефтегазовой отрасли.
Марка стали 38ХА
Хромистая сталь марки 38ХА содержит 0,38% углерода и менее 1,5% хрома. В общей сумме легирующих элементов менее 2%, поэтому она относится к категории низколегированных сталей. Наряду с этим сталь является высококачественной (в маркировке присутствует буква «А»).
Среди отличительных особенностей марки 38ХА – склонность к отпускной хрупкости и флокеночувствительность. При ее закалке используют масло и воздействие высоких температур. После закалки используют отпуск при 550 о С с последующим охлаждением в воде. Марку 38ХА используют при изготовлении шестерней, болтов, червяков и других конструкционных изделий.
Марка стали 38ХС
В хромистой стали марки 38ХС содержится 0,35% углерода и менее 1,5% хрома и кремния. В результате получается менее 3% химических примесей, поэтому сталь является низколегированной. Она не чувствительна к флокенам, что является редкостью среди конструкционных сталей.
Вид поставки стали 38ХС – сортамент. Чаще всего выпускают серебрянку, кованые заготовки, шлифованный и калиброванный пруток. Из всех методик обычно выбирают ручную дуговую сварку с подогревом. Марку стали 38ХС применяют при изготовлении мелких деталей, обладающих износостойкостью и высоким уровнем прочности. К ним относятся: муфты, валы, шпильки и другие. В качестве аналога марки 38ХС в промышленности применяют марку 40ХС.
Марка стали 38ХМА
Хромомолибденовая сталь марки 38ХМА имеет в своем составе 0,35% углерода и менее 1,5% хрома и молибдена. В сумме этих химических добавок меньше 3%, поэтому она считается низколегированной. На конце маркировки указана буква «А», значит сталь 38ХМА – высококачественная. Термообработка стандартная – закалка и отпуск.
Сталь характеризуется высоким пределом выносливости на воздухе и прочностью, что позволяет активно использовать ее во многих областях промышленности. Марку 38ХМА применяют для изготовления ответственных деталей (к примеру, валов и муфт). Издают в виде полос, кованых заготовок и прутков.
Сталь 30ХМ (30ХМА) конструкционная легированная
Хромомолибденовая сталь 30ХМ (30ХМА) является конструкционной легированной улучшаемой сталью. Обычная термическая обработка таких сталей — закалка в масле и высокий отпуск (550-650°C).
Прокаливаемость 30ХМ немного выше, чем у стали 40Х, но ниже порог хладноломкости, кроме того сталь 30ХМ нечувствительна (как и другие молибденовые стали) к отпускной хрупкости II рода.
Назначение
- валы,
- шестерни,
- шпиндели,
- шпильки,
- фланцы,
- диски,
- покрышки
- штоки и другие ответственные детали, работающие в условиях больших нагрузок и скоростей при температуре до 450-500 °C.
- Силовые детали реактивных двигателей, работающие при температурах до 450°C.
Применение стали 30ХМА в качестве материала трубопроводов в зависимости от параметров транспортируемой среды (ГОСТ 32569-2013)
| Технические требования на трубы (стандарт или ТУ) | Номинальный диаметр, мм | Виды испытаний и требований (стандарт или ТУ) | Транспортируемая среда | Расчетные параметры трубопровода | ||||
| Максимальное давление, МПа | Максимальная температура, °C | Толщина стенки трубы, мм | Минимальная температура в зависимости от толщины стенки трубы при напряжении в стенке от внутреннего давления [σ], °C | |||||
| более 0,35[σ] | не более 0,35[σ] | |||||||
| ТУ 14-3-433-78 ТУ 14-3-251-74 | 6-500 | ТУ 14-3-433-78 ТУ 14-3-251-74 | Все среды (см. таблицы 5.1 (ГОСТ 32569-2013)) | ≤80 | 450 | — | минус 30 | минус 50 |
Применение стали 30ХМ и 30ХМА в качестве материала для изготовления крепежных деталей (ГОСТ 32569-2013)
| Марка стали | Технические требования | Допустимые параметры эксплуатации | Назначение | |
| Температура стенки, °C | Давление среды, МПа (кгс/см 2 ), не более | |||
| 30ХМ, 30ХМА ГОСТ 4543 | СТП 26.260.2043 | От -40 до +450 | 16(160) | Шпильки, болты |
| От -40 до +510 | Гайки | |||
| От -70 до +450 | Шайбы | |||
Пределы применения, виды обязательных испытаний и контроля стали 30ХМА для фланцев, линз, прокладок и крепежных деталей для давления свыше 10 МПа (100 кгс/см 2 ) (ГОСТ 32569-2013)
| Марка стали, стандарт или ТУ | 30ХМА | ||||
| ГОСТ | 10494 | 10495 | 9399 | 10493 | |
| Наименование детали | Шпильки | Гайки | Фланцы | Линзы | |
| Предельные параметры | Температура стенки, °C, не более | От -50 до +400 | От -50 до +510 | От -50 до +400 | |
| Давление номинальное, МПа (кгс/см 2 ) не более | 80 (800) | 100 (1000) | 80 (800) | ||
| Обязательные испытания | σ0,2 | + | + | + | + |
| σв | + | + | + | + | |
| σ | + | + | + | + | |
| f | + | — | + | — | |
| KCU | + | + | + | + | |
| HB | + | + | + | + | |
| Контроль | Дефектоскопия | + | — | + | + |
| Неметаллические включения | — | — | — | + | |
Максимально допустимая температура применения стали 30ХМА в водородсодержащих средах, °C (ГОСТ 32569-2013)
| Температура, °C, при парциальном давлении водорода, МПа (кгс/см 2 ) | ||||||
| 1,5 (15) | 2,5 (25) | 5 (50) | 10 (100) | 20 (200) | 30 (300) | 40 (400) |
| 400 | 390 | 370 | 330 | 290 | 260 | 250 |
Максимально допустимые температуры применения стали 30ХМА в средах, содержащих аммиак, °C (ГОСТ 32569-2013)
| Температура, °C при парциальном давлении аммиака, МПа (кгс/см 2 ) | ||
| От 1 (10) до 2 (20) | От 2 (20) до 5 (50) | От 5 (50) до 8 (80) |
| 340 | 330 | 310 |
Условия применения стали 30ХМА для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)
| НД на поставку | Температура рабочей среды (стенки), °C | Дополнительные указания по применению |
| Сортовой прокат ГОСТ 4543. Поковки ГОСТ 8479 | От -50 до 450 | Для несварных узлов арматуры с обязательным проведением термообработки (закалка и высокий отпуск) при температуре рабочей среды (стенки) ниже минус 40°C до минус 50°C |
Условия применения стали 30ХМА 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, °C | Давление номинальное PN, МПа (кгс/см 2 ) | Температура среды, °C | Давление номинальное, МПа (кгс/см 2 ) | Температура среды, °C | Давление номинальное, МПа (кгс/см 2 ) | ||
| 30ХМА | ГОСТ 4543 | От -40 до 450 | Не регламен- тируется | От -40 до 510 | Не регламен- тируется | От -70 до 450 | Не регламен- тируется |
ПРИМЕЧАНИЕ. Допускается применять крепежные изделия из стали марок 30ХМА при температурах ниже минус 40°C до минус 60°C, если при испытании на ударный изгиб образцов типа 11 по ГОСТ 9454 при рабочих отрицательных температурах ударная вязкость не будет ниже 300 кДж/м 2 (3 кгс*м/см 2 ) ни на одном из испытуемых образцов.
Рекомендации по применению стали 30ХМА для деталей арматуры и пневмоприводов, не работающих под давлением и не подлежащих сварке, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур (ГОСТ 33260-2015)
| Закалка + отпуск при температуре, °C | Примерный уровень прочности, Н/мм 2 (кгс/мм 2 ) | Температура применения не ниже, °C | Использование в толщине не более, мм |
| 550 | 950 (95) | -80 | 30 |
Стойкость стали 30ХМА против щелевой эрозии (ГОСТ 33260-2015)
| Группа стойкости | Балл | Эрозионная стойкость по отношению к стали 12X18H10T | Материал |
| Пониженной стойкости | 4 | 0,15-0,25 | Кованная легированная перлитная сталь 30ХМА, содержащая до 1,5% хрома, термически обработанная на КП50 — КП75 и ее сварные соединения |
ПРИМЕЧАНИЕ. Коэффициент эрозионной стойкости материала представляет собой отношение скорости эрозионного износа материала к скорости эрозионного износа стали 12Х18Н10Т (принятой за 1).
Рекомендуемая термическая обработка стали 30ХМА [4]
- Предварительная термическая обработка: нормализация с 900°C, отпуск при 670°C.
- Окончательная термическая обработка: закалка с 880±10°C в масле, отпуск при 550-650°C с охлаждением в масле или воде.
Ориентировочные режимы термической обработки стали 30ХМ [5]
| Марка стали | Операция термической обработки | Температура, °C | Способ охлаждения | Твердость HB |
| 30ХМ | Нормализация | 840-860 | На воздухе | 207-255 |
| Отжиг | 830-850 | Медленное | 187-229 |
Режимы термической обработки стали 30ХМ и 30ХМА [5]
| Марка стали | Термическая обработка | |||
| Закалка | Отпуск | |||
| Температура, °C | Охлаждающая среда | Температура, °C | Охлаждающая среда | |
| 30ХМ | 880 | Масло | 540 | Вода или масло |
| 30ХМА | ||||
Твердость по Бринеллю металлопродукции из стали 30ХМ и 30ХМА (ГОСТ 4543-2016)
| Марка стали | Твердость НВ, не более |
| 30ХМ | 229 |
| 30ХМА | 229 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Твердость по Бринеллю указана для металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенном (ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим высоким отпуском (Н+ВО), диаметром или толщиной свыше 5 мм.
Сталь марки 35
Расшифровка марки 35: обозначение 35 свидетельствует о том, что в конструкционной стали содержится 0,35 % углерода, а остальные примеси очень незначительны.
Особенности стали 35: при изготовлении высокоточных металлических деталей основное место занимает механическая обработка резанием. В результате обработки резанием на поверхности изделий возникает пластически деформированный (наклепанный) слой. Последний аккумулирует около 3% энергии, затрачиваемой на его образование, которая расходуется на накопление искажений и дефектов кристаллической решетки. Наличие на поверхности изделий наклепанного слоя с нестабильной структурой и большим уровнем внутренних напряжений, зачастую существенно превышающим величину предела текучести неупрочненного материала, может приводить к значительному изменению размеров во времени, что особенно характерно для изделий сложной конфигурации и малой жесткости.
За счет рационального отжига наклепанного слоя можно значительно повысить сопротивление микропластическим деформациям и размерную стабильность тонкостенных деталей приборов. С этой целью произведена оценка изменения величины макронапряжений в поверхностном слое и исследовано влияние дорекристаллизационного отжига (отдыха) на сопротивление микропластическим деформациям, распространенных в приборостроении конструкционных сталей и сплавов после механической обработки резанием. Напряжения в наклепанном обработкой резанием слое определяли методом послойного стравливания поверхности образца.
Вследствие нестабильной структуры в наклепанном поверхностном слое релаксация напряжений в нем интенсивно протекает при достаточно низких температурах, в то время как в основном материале она относительно мала.
В результате релаксации напряжений в наклепанном точением поверхностном слое цилиндрического стального образца происходит существенное изменение его размеров. После выдержки в течение 4 ч при 150° С размеры образца из стали 35 уменьшаются на 1,2 мкм, что соответствует релаксации растягивающих напряжений в поверхностном наклепанном слое на 25%.
Предел упругости сталей и сплавов после механической обработки резанием в зависимости от температуры дорекристаллизационного отжига изменяется по кривой с максимумом. Температурный интервал максимальных значений предела упругости при отжиге механически обработанных образцов составляет для конструкционной углеродистой стали 350-400° С, для аустенитной стали 450° С, для медных сплавов 230-280° С, для титановых сплавов 500-600° С, для дюралюминия в закаленном и искусственно состаренном состоянии - 200° С. Таким образом, оптимальный отжиг после механической обработки обеспечивает повышение предела упругости различных по природе и структурному состоянию сплавов от 1,5 до 4 раз. Весьма активно возрастает предел упругости при отпуске механически обработанных образцов из закаленной высокоуглеродистой стали.
Как видно из рис. 97, после отпуска шлифованных образцов предел упругости значительно возрастает, в то время как твердость не изменяется.
Зависимость релаксационной стойкости металлов и сплавов после обработки резанием от температуры дорекристаллизационного отжига является аналогичной рассмотренной выше для предела упругости. Отжиг на максимальный предел упругости обеспечивает также и максимальную релаксационную стойкость. Например, для механически обработанных образцов из стали 35 максимальная релаксационная стойкость достигается после отжига при 400° С (рис. 98, 99).
Таким образом, результаты исследования показали, что поверхностный наклепанный слой после механической обработки резанием, обычно являющийся причиной размерной нестабильности изделий, может быть эффективно использован для значительного повышения сопротивления микропластическим деформациям и размерной стабильности тонкостенных деталей.
Наблюдаемое изменение сопротивления микропластическим деформациям механически обработанных образцов обусловлено процессами стабилизации тонкой структуры в наклепанном поверхностном слое в результате дорекристаллизационного отжига.
По-видимому, при оптимальной температуре отжига происходит достаточная стабилизация и закрепление атомами внедрения дислокационной структуры без существенного уменьшения плотности несовершенств, что обусловливает максимальные показатели сопротивления микропластическим деформациям наклепанного слоя. При нагреве выше оптимальной температуры отжига наряду со стабилизацией дислокационной структуры происходит существенное уменьшение плотности дислокаций, что приводит к снижению сопротивления течению в микрообъемах.
| Краткие обозначения: | ||||
| σв | - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа | ε | - относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
| σ0,05 | - предел упругости, МПа | Jк | - предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа | |
| σ0,2 | - предел текучести условный, МПа | σизг | - предел прочности при изгибе, МПа | |
| δ5,δ4,δ10 | - относительное удлинение после разрыва, % | σ-1 | - предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| σсж0,05 и σсж | - 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 | pn и r | - плотность кг/м 3 | |
| HRCэ | - 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 | |
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Читайте также: