Сталь 50а характеристики применение
Сталь 50Х является хромистой конструкционной легированной сталью и относится к сталям небольшой прокаливаемости (прокаливается в деталях диаметром 25-35 мм).
Сталь 50Х применяется преимущественно в улучшенном состоянии. [1]
Вид поставки
- Cортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88.
- Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73.
- Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.
- Полоса ГОСТ 103-76.
- Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.
- Трубы ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 9567-75.
Применение
Сталь 50Х применяется для изготовления следующих деталей к которым предъявляются требования повышенной твердости, износостойкости, прочности и работающие при незначительных ударных нагрузках
- Валы,
- шпиндели,
- установочные винты,
- крупные зубчатые колеса,
- редукторные валы,
- упорные кольца,
- валки горячей прокатки и другие улучшаемые детали.
Хромистая сталь марки 50Х широко применяется в нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности. [1]
Расшифровка стали 50Х
Цифра 50 обозначает, что содержание углерода в стали составляет 0,50%.
Буква Х означает, что в стали содержится хром в количестве до 1,5%.
Температура критических точек, °С
Термообработка
Закалка стали 50Х производится с температуры 830-860 °С. Охлаждение при закалке (в зависимости от толщины и формы изделия) производится в масле.
Отпуск стали 50Х производится при 500-600 °С в зависимости от заданной твердости и прочности. Необходимо учитывать, что ударная вязкость хромистой стали при медленном охлаждении после высокого отпуска, по сравнению с вязкостью при быстром охлаждении, может понизиться в 1,5-2 раза. Поэтому изделия из хромистой стали после отпуска при 500-600°С нужно охлаждать быстро (например, в масле).
Отжиг стали 50Х производится при температуре 800-860°С (в зависимости от содержания углерода) с охлаждением 40-50°С в час. После отжига эта сталь хорошо обрабатывается.
Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)
Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)
| Марка стали | Массовая доля элементов, % | |||||||||
| С | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | Al | Ti | V | B | |
| 50Х | 0,46-0,54 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,80-1,10 | — | — | — | — | — | — |
ПРИМЕЧАНИЕ: Знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если иное не указано (см. ГОСТ 4543-2016).
Твердость по Бринеллю (ГОСТ 4543-2016)
Твердость по Бринеллю 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 должна соответствовать нормам, указанным в таблице ниже.
| Марка стали | Твердость НВ, не более |
| 50Х | 229 |
Механические свойства
Механические свойства (ГОСТ 4543-2016)
| Марка стали | 38ХА | |||
| Режим термической обработки | Закалка | Температура, °С | 1-й закалки или нормализации | 830 |
| 2-й закалки | — | |||
| Среда охлаждения | Вода или масло | |||
| Отпуск | Температура, °С | 530 | ||
| Среда охлаждения | Вода или масло | |||
| Механические свойства, не менее | Предел текучести, σт, МПа | 885 | ||
| Временное сопротивление, σв, МПа | 1080 | |||
| Относительное | удлинение δ5, % | 9 | ||
| сужение Ψ, % | 40 | |||
| Ударная вязкость KCU, Дж/см 2 | 49 | |||
| Размер сечения заготовок для термической обработки (диаметр круга или сторона квадрата), мм | 25 | |||
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| tотп. °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость HB |
| Пруток диаметром 25 мм; закалка с 820 °С в масле | ||||||
| 300 | 1670 | 1810 | 10 | 30 | — | 520 |
| 400 | 1520 | 1670 | 13 | 40 | — | 470 |
| 500 | 1270 | 1420 | 17 | 52 | — | 320 |
| 600 | 1030 | 1180 | 21 | 60 | — | 320 |
| Пруток диаметром 50 мм; закалка с 820 °С в масле; после отпуска охл. в масле | ||||||
| 400 | 1520 | 1620 | (4) | 39 | 49 | — |
| 500 | 1180 | 1270 | (9) | 50 | 147 | — |
| 600 | 540 | 850 | (17) | 61 | — | — |
Предел выносливости
| Термообработка | Характеристики прочности | σ-1, МПа |
| Закалка с 830 °С в масле; отпуск при 190 °С | σв = 1550 МПа | 696 |
| σв = 1150 МПа | 588 |
Механические свойств при повышенных температурах
| tисп. °С | σ0,2, МПа | δ10, % | Ψ, % |
| 800 | 87 | 21 | 37 |
| 900 | 43 | 14 | 23 |
| 1000 | 25 | 16 | 20 |
| 1100 | 21 | 35 | 61 |
Примечание: Образец диаметром 10 мм, длиной 100 мм, закалка с 820-840 °С в масле; отпуск при 600-650 °С, охл. на воздухе.
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1250, конца 770. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, сечения 101-300 мм — в мульде.
Свариваемость — трудносвариваемая. Способы сварки: РДС — необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС — необходима последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 0,85 и Kv б.ст = 0,80 в горячекатаном состоянии при HB 174-217 и σ = 630 МПа.
Сталь 50Г конструкционная легированная
Сталь большой прочности с высокими упругими свойствами. Применяется после термической обработки для деталей, подверженных трению и действию высоких нагрузок. В некоторых случаях применяется в нормализованном состоянии. Применяется для изготовления следующих деталей:
- диски трения,
- валы,
- шестерни,
- шлицевые валы,
- шатуны,
- распределительные валики,
- втулки подшипников,
- кривошипы
- шпиндели,
- ободы маховиков,
- коленчатые валы дизелей и газовых двигателей и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и износостойкости.
В автостроении СССР сталь 50Г применялась для изготовления:
- втулок подшипника кривошипа,
- зубчатого обода маховика,
- обода маховика.
В автотракторостроенни и общем машиностроении СССР сталь 50Г применялась для изготовления:
- дисков поршня,
- шестерен непрерывного зацепления,
- шлицевых и шестеренных валы,
- рессор.
В танкостроении СССР сталь 50Г применялась для изготовления погонов под башни средних танков.
Применение стали 50Г в автомобилестроении и примеры изготовляемых из нее деталей [3]
- Улучшение.
- Нормализация или
улучшение и
закалка рабочих
поверхностей ТВЧ
Температура критических точек, °C [4]
Термическая обработка стали марки 50Г [2]
| Операция | Температура в °C | Охлаждающая среда |
| Отжиг | 810-850 | Атмосфера печи |
| Нормализация | 840-870 | Воздух |
| Высокий отпуск | 680-720 | Воздух |
| Закалка | 780-840 | Масло, вода |
| Отпуск | 300-700 | Воздух |
| ГОСТ | Состояние поставки | Сечение, мм | σ0.2, МПа | σв, МПа | δ5(δ4),% |
| не менее | |||||
| ГОСТ 4543-71 | Пруток. Закалка с 850 °C в масле; отпуск при 600 °C, охл. на воздухе | 25 | 390 | 650 | 13 |
| ГОСТ 2283-79 | Лента холоднокатаная отожженная | 0,1-1,5 | — | До 650 | (15) |
| То же, высшей категории качества | 0,1-4,0 | — | До 650 | (18) | |
Механические свойства в зависимости от сечения [2]
| Сечение, мм | Место вырезки образца | σ0.2, МПа | σв, МПа | δ5,% | ψ,% | KCU, Дж/см 2 |
| 30 | Ц | 550 | 800 | 18 | 55 | 78 |
| 50 | Ц | 490 | 760 | 18 | 55 | 68 |
| 80 | Ц | 470 | 740 | 18 | 50 | 59 |
| 120 | Ц | 450 | 740 | 16 | 50 | 59 |
| 1/2R | 470 | 760 | — | — | — | |
| К | 510 | 800 | — | — | — | |
| 160 | Ц | 430 | 740 | 16 | 45 | 59 |
| 1/2R | 470 | 760 | — | — | — | |
| К | 510 | 800 | — | — | — | |
| 240 | Ц | 430 | 740 | 16 | 45 | 59 |
| 1/2R | 450 | 760 | — | — | — | |
| К | 490 | 780 | — | — | — |
ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 840°C в воде; отпуск при 560-580°C, охл на воздухе.
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска [5]
| tотп, °C | σ0.2, МПа | σв, МПа | δ5,% | ψ,% | KCU, Дж/см 2 | Твердость НВ |
| 540 | 740 | 880 | 17 | 50 | 98 | 260 |
| 580 | 680 | 810 | 18 | 52 | 108 | 235 |
| 620 | 600 | 750 | 22 | 56 | 118 | 220 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 840°C в воде.
Механические свойства при повышенных температурах [2]
| tисп, °C | σ0.05, МПа | σ0.2, МПа | σв, МПа | δ10,% | ψ,% |
| Нормализация при 830°C, охл. на воздухе (крупнозернистая структура) | |||||
| 200 | 345 | 370 | 760 | 10 | 22 |
| 300 | 245 | 285 | 740 | 20 | 35 |
| 400 | 215 | 260 | 590 | 20 | 47 |
| 500 | 175 | 220 | 520 | 37 | 52 |
| Отжиг (мелкозернистая структура) | |||||
| 200 | — | 570 | 810 | 15 | 40 |
| 300 | — | 460 | 780 | 25 | 52 |
| 400 | — | 375 | 640 | 25 | 55 |
| 500 | — | 255 | 450 | 45 | 60 |
Предел выносливости [6,5]
| Термообработка | σ-1, МПа | n |
| — | 417 | 10 5 |
| — | 353 | 5*10 5 |
| Закалка с 840 °C в масле; отпуск при 600 °C; σв = 660 МПа | 333 | 10 6 |
Предел ползучести [2]
Предел ползучести стали, содержащей 0,50% С; 1,04% Mn; 0,17% Si, после отжига при 800°C составляет (при скорости ползучести 10 -7 мм/мм/час)
| Температура в °C | 450 | 500 | 550 |
| Предел ползучести в кГ/мм 2 | 9,2 | 6,0 | 3,7 |
Ударная вязкость KCU [4]
| Термообработка | KCU, Дж/см 2 , при температуре, °C | ||
| -20 | -40 | -50 | |
| Закалка с 840 °C; отпуск при 560-580 °C; σв = 800 МПа | 63 | 47 | 39 |
Технологические свойства [4]
- Температура ковки, °C: начала 1250, конца 780. Заготовка сечением до 400 мм охлаждается на воздухе.
- Свариваемость — трудносвариваемая. Способы сварки: РДС — необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС без ограничений.
- Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 0,90 в закаленном и отпущенном состоянии при НВ 202 и σв = 710 МПа.
- Склонность к отпускной хрупкости — склонна при 1,0 % Mn.
- Флокеночувствительность — чувствительна.
Технологические свойства стали 50Г [3]
| Марка стали | Свариваемость | Механическая обрабатываемость (коэффициент обрабатываемости)* при использовании резцов из | |
| стали Р18 | сплава Т5К10 | ||
| 50Г | Весьма низкая | 0,55 | 0,75 |
*За единицу обрабатываемости принята обрабатываемость стали 45.
Прокаливаемость [7, 4]
Полоса прокаливаемости стали 50Г после закалки с 840 °C приведена на рисунке ниже.
Критический диаметр d
Плотность ρп кг/см 3 при температуре испытаний, °С [8]
Теплопроводность стали 50Г [2]
По данным НИИ-13, теплопроводность стали марки 50Г после закалки и высокого отпуска (σвр = 68 кГ/мм 2 ) составляет:
| Температура в °C | 200 | 300 | 400 | 600 |
| λ в кал/см*сек*град | 0,092 | 0,090 | 0,085 | 0,082 |
Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К) [8]
| Марка стали | λ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С | ||||||||
| 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | |
| 50Г | 43 | 42 | 41 | 38 | 36 | 34 | 31 | 29 | 28 |
Коэффициент линейного расширения [2]
Коэффициент линейного расширения стали, содержащей 0,53% С; 0,92% Mn-0,25% Si; 0,024% Р; 0,033%S, составляет:
Сталь 50х14мф характеристики
Современная металлургия предоставляет свыше 550 000 видов различных сталей и сплавов. Каждая из этих марок разработана исходя из определенных требований производства. Сталь 50х14мф и её характеристики не является исключением.
Расшифровка
Сталь 50х14мф относится к группе высоколегированных коррозионностойких сталей. Ее свойства и химический состав регулируется государственным стандартом ГОСТ Р50328.1-92.Согласно ему сталь включает в себя следующие элементы:
Аналоги
Зарубежным аналогом 50х14мф с точки зрения, как химического состава так и механических характеристик, является сталь 5Cr14MV, регулируемая ИСО 7151\1-88.
Физические свойства
Марка 50х14мф обладает чуть большей плотностью по сравнению с обычными конструкционными сталями по причине наличия в своем составе ванадия и молибдена. Ее удельный вес равен 7900 кг\м3.
Коэффициент теплопроводности стали изменяется в пределах 15-26 Вт\(м*град) в зависимости от значения температуры. Теплоемкость в среднем составляет 550 Дж\(кг*град). Коэффициент линейного расширения также не выделяется среди других сталей данной группы и имеет значение 17,9*106 1/град.
Коррозионные свойства
После проведения термической обработки коррозионностойкость данной стали значительно повышается. Особенно к среде, содержащей в себе элементы хлора. Это позволяет марке 50х14мф безвредно переносить такие медицинские процедуры как дезинфекция, стерилизация и предстерилизационная чистка.
Устойчива к воздействию слабощелочных растворов и некоторым видам кислот. Не вступает в химические реакции с водой и кислородом и инертна по отношению к органическим организмам.
Предел прочности при температуре 20 градусов составляет 7000 кг\см2, что почти в 1,5 раза больше по сравнению со сталью 45. Деформироваться начинает уже при 3800 кг\см2. Сталь достаточна упруга. Ее модуль Юнга составляет 2 000 000 кг/см2.
Касаемо пластичных свойств - имеет относительное удлинение при разрыве, равном 22%, относительное сужение 55%, что сравнимо с аналогичными показателями стали 12Х18Н10Т.
Сталь хорошо сопротивляется воздействию ударных нагрузок при условии точного соблюдения режима термической обработки.
Твердость сильно зависит от выбора режимов термической обработки: температуры нагрева, выдержки и охлаждения. В зависимости от этого она может колебаться от 40 до 58 единиц твердости по шкале Роквелла.
На значение прочности сильно влияет температура работы материала. Так при увеличении температуры окружающей среды до 400 ºC сталь теряет свою прочность почти на 30%.
Сталь марки 50Х14МФ обладает достаточно высокими технологическими характеристиками. Она хорошо поддается горячей обработке давлением, температура проведения которой не должна опускаться ниже 850 ºC. Листовую сталь, как правило, производят методом прокатки. Прутки, квадраты и прочую сортовую сталь — волочением.
По причине высокого содержания углерода в своем составе сталь плохо поддается сварке. Сварные швы отличаются повышенной красноломкостью и трескаются при воздействии на них нагрузки 20% от максимальной прочности цельного металла.
Закалка
50х14мф не применяется без предварительного проведения термообработки. Как правило, данный процесс заключается в закалке и отпуске.
Закалка является важным этапом в производстве изделий из 50х14мф. Не соответствие регламентированным режимам нагрева и выдержки приводит к повышенной хрупкости или наоборот недостаточной прочности. Закалка осуществляется при температуре 1050 ºC и способна повысить предел прочности стали до 9700 кг\см3.
Для более равномерного распределения внутренних напряжений после закалки применяется низкий отпуск. Температура его проведения составляет 200 ºC. Выдержка длится в течение 4-5 часов. Охлаждение стали происходит вместе с печью.
Применение
Исходя из всех вышеперечисленных свойств, основное назначение стали 50х14мф — это изготовление режущего инструмента и ножей.
В медицине из данной марки производят скальпели в силу инертности стали к органической среде. Хирургические инструменты из 50х14мф отличаются повышенным сроком эксплуатации. Такие скальпели приходят в негодность только после проведения 4 операций, в то время как скальпели из другой популярной марки 100Х13М всего за 2 операции.
В бытовом хозяйстве из стали 50х14мф изготавливают пищевые ножи. Они имеют следующие достоинства:
- Длительный срок сохранения заточки. При должной эксплуатации инструмента, сталь остается острой вплоть до 2 месяцев.
- Несложный с точки зрения технологии процесс заточки. Заточить 50х14мф можно и в обычных домашних условия и это не требует большого опыта в данном деле.
- Лезвие устойчиво к воздействию ударных нагрузок, что позволяет применять данную сталь при изготовлении больших клинков.
- Несмотря на все вышеперечисленные плюсы, 50х14мф имеет относительно низкую стоимость.
Среди минусов стоит заметить образование точечной коррозии на поверхности ножа при долгом сроке воздействия на него влаги.
Сталь 50
Сталь 50 относится к числу наиболее популярных марок конструкционной стали. Характеристики стали 50 достаточно хорошо изучены. Ознакомившись с ними, можно получить полное представление обо всём семействе среднеуглеродистых сталей.
Описание и состав
Правильное название по стандарту: нелегированная конструкционная специальная сталь 50. Применительно к этой стали определение «специальная» появилось недавно.
Под термином, в частности, понимается строгое соответствие установленному химическому составу. Регламентируется не только углерод (0,47–0,55% масс.), но и ещё 7 элементов.
«Нелегированная» совсем не значит, что кроме углерода и железа больше ничего нет.
Марганец может присутствовать в количестве 0,50–0,80% масс. Предельное содержание марганца в нелегированных сталях 1,65% масс.
Другие элементы в массовых процентах:
- Кремний–0,17-0,37;
- Фосфор–0,030;
- Сера–0,035;
- Хром–0,25;
- Никель–0,30;
- Медь–0,30.
Каждый элемент играет свою роль.
От уровня углерода зависит микроструктура и прочность материала. Чем больше углерода, тем выше прочность, твёрдость. В то же время снижается пластичность, увеличивается порог хладноломкости.
Кремний не примесь, это важный компонент. Он играет роль раскислителя и удаляет вредную закись железа, приводящую к хрупкости. Кремний отбирает кислород у закиси и переводит затем в шлак в виде окисла
Присутствие марганца исключает явление красноломкости. Он улучшает поверхность, способствует ковкости, свариваемости. Как и кремний, участвует в раскислении, а также нейтрализует вредное влияние серы. Вместе с кремнием улучшает закаливаемость.
Фосфор и сера–вредные примеси. Фосфор снижает ударную вязкость. Сера приводит к красноломкости, когда при 800°С возникают трещины. Марганец, реагируя с серой, образует сульфид с высокой температурой плавления и устраняет красноломкость.
Хром, никель и медь не относятся к вредным примесям в стали 50. Они повышают стойкость к атмосферной коррозии, сопротивление износу при трении, ударную вязкость.
Механические и физические свойства
При конструировании машин и деталей всегда учитывают основные механические и физические параметры металла.
- твёрдость по Бринеллю без термообработки–241 HB;
- временное сопротивление в нормализованном состоянии–630 Н/мм2;
- предел текучести–375 Н/мм2;
- относительное удлинение–14%;
- относительное сужение–40%.
- плотность–7810 кг/м3;
- модуль упругости–216 ГПа;
- коэффициент линейного расширения–11,2·10-6К-1;
- коэффициент теплопроводности–48 Вт/м·К;
- удельная теплоёмкость–487 Дж/кг·К.
Назначение и применение
Сталь 50 конструкционная, она имеет широкое применение в машиностроении, станкостроении, автомобильной, тракторной промышленности.
За счёт высокой технологичности и обрабатываемости конструкторы охотно назначают её в такие ответственные детали, как
- Валы,
- Оси,
- Шестерни,
- Рессоры,
- Лемехи,
- Гусеницы,
- Коробки передач и т.д.
Марка 50 поставляется потребителям в виде листового и сортового проката, поковок, полос и ленты. На каждый вид продукции разработаны свои стандарты.
Преимущества и недостатки
Самым большим преимуществом марки 50 перед высококачественными нержавеющими сталями является её сравнительно невысокая стоимость. Поэтому там, где возможно, она заменяет их.
Детали из стали 50 долговечны благодаря высокой износостойкости при трении.
Для марки 50 характерно отсутствие флокенов. Это дефект в сталях в виде внутренних транскристаллитных трещин. Отсюда высокая надёжность конструкций из стали 50.
Сталь 50 не подвержена отпускной хрупкости. Во многих сталях после температурного отпуска наблюдается снижение ударной вязкости. У марки 50 нет такого недостатка, поэтому детали не боятся ударных нагрузок.
Среди недостатков стали 50 отмечаются такие, как недостаточно хорошая свариваемость при нормальной температуре, невысокая прокаливаемость, склонность к растрескиванию при закалке в воде.
Аналоги стали 50
При отсутствии стали 50 её можно заменить российскими аналогами. К ним относятся стали 45, 50Г, 50Г2, 55. За рубежом также широко распространены стали такого класса.
Вот их краткий перечень с указанием марок:
- США–1050;
- Германия, Италия, Евросоюз–С50;
- Япония–S50С;
- Китай, Болгария–50;
- Франция–С50; Англия, Испания, Венгрия–С50Е;
- Бельгия–С53;
- Польша–55, Румыния–LC50AT;
- Швеция–1655.
Заключение
Порядка 80% из всего объёма производимой стали приходится на долю углеродистых сталей. Среди них марка 50 занимает далеко не последнее место. Из всех описанных положительных качеств, пожалуй, самым примечательным является её феноменальная стойкость к трению. Благодаря только одному этому параметру сталь 50 будет применяться ещё очень долго.
Читайте также: