Все своими руками

Закалка стали 65г в домашних условиях

redactor

Закалка стали 65г в домашних условиях

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 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%.

Химический состав стали 65Г

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:

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.

Температура заготовки в зависимости от цвета при нагреве

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.

Как правильно самому закалить металл и сталь в домашних условиях: нагрев и отпуск железа в масле своими руками

Процесс термической металлообработки кажется сложным. Но его можно провести даже дома, правда – с дополнительной подготовкой. Перед началом лучше почитать нашу статью о том, как правильно самому закалить деталь или сверло или вал в домашних условиях в масле.

Введение

Есть характеристика стали – наследственная и приобретенная зернистость. Размер зерна может быть меньше и больше, а также он меняется под воздействием высоких температур. Насколько быстро – зависит от количества примесей. Нельзя однозначно сказать, какая кристаллическая решетка, какие соединения лучше. В одних случаях от этого зависит прочность, в других пластичность. Этот показатель необходимо менять в зависимости от того, какая обработка предстоит. Если листовую сталь или профиль планируют подвергнуть резке, то следует провести процедуру, приводящую к укрупнению зерна. А если работа предстоит с высокоуглеродистой сталью, то лучше обрабатываются заготовки с мелкозернистой структурой.

Изменить зернистость достаточно трудно. При этом нужно учитывать наследственную склонность. Это не значит, что сплав в любом случае будет иметь крупные зерна, но при одинаковом нагреве двух брусков с различной наследственностью один быстрее другого произведет рост соединений. Поэтому фактор очень важен при подборе нагрева. Так не каждый как правильно закалять металл в домашних условиях можно только выборочно, следует знать химический состав.

Сплав имеет множество примесей. Среди них:

Если углерода в составе от 0% до 2,18%, то мы имеет дело со сталью – низкоуглеродистой (до 0,8%) или углеродистой. А если его больше, чем 2,18%, то перед нами прочный чугун. Делаем вывод: характеристики зависят от двух причин:

И если первое вы не сможете изменить самостоятельно, то второе – наверняка.

Технологические нюансы: как правильно закаливать металл

Сама процедура включает в себя три шага – нагрев, выдержку и остывание. Оттого, какой результат вы хотите получить и на каком материале работаете, выбирают различные параметры: предел, продолжительность, а также способы охлаждения. Приведем таблицу с несколькими марками стали:

Марка Температура в градусах Среда охлаждения
у9, у9а, у10, у10а от 770 до 800 вода
85хф, х12 от 800 до 840 масло
хвт от 830 до 830
9хс от 860 до 870
хв5 от 900 до 1000
9х5вф от 1000 до 1050
р9, р18 от 1230 до 1300 селитра

Есть две основные цели термообработки:

При проведении технологии нагрева следует следить за цветом заготовки. Он должен быть насыщенно-красным с оранжевым или желтоватым отливом в зависимости от типа. На поверхности не должно образовываться черных или иного цвета пятен.


При проведении технологии нагрева следует следить за цветом заготовки. Он должен быть насыщенно-красным с оранжевым или желтоватым отливом в зависимости от типа. На поверхности не должно образовываться черных или иного цвета пятен.

Как правильно закаливать металл и железо, если нет специальной печи для обжига? Применять паяльную лампу или развести обычный костер – его температура и продолжительность горения достаточно велики для того, чтобы выполнить работу, не превышающую бытовых нужд.

Охлаждение можно проводить различными способами. Если срочно нужно сбить нагрев на одном участке изделия, то можно воспользоваться направленной струей холодной воды. Водное, а значит быстрое, остывание необходимо для легированных и углеродистых сталей. После нагрева следует взять элемент щипцами (если это небольшой нож, топор) и поместить в заранее подготовленную емкость с жидкостью. При отпуске следует охлаждать постепенно – сперва водой, а затем маслом.

И третий вариант – постепенное остывание на свежем воздухе. Тоже эффективный способ, когда нужно оставить небольшой эффект пластичности. Посмотрим видео по этой теме:

Термообработка: как лучше закалить железо в домашних условиях

Это процесс нагрева с дальнейшим охлаждением для изменения свойств. Помещаем в печь обычный сплав, а достаем – закаленный, который менее восприимчив к внешним деформациям. Для чего это нужно? При первичной обработке, например при штамповке, резке или литье, внутри сплава появляются внутренние напряжения, которые очень негативно воздействуют на прочностные характеристики и увеличивают хрупкость. Есть четыре типа термообработки:

Проверка твердости после закаливания металла в домашних условиях

Привычное для всех в обиходе слово является точным термином и применяется преимущественно к цельным изделиям. Для проверки в поверхность вдавливается шарик или конус из инструментальной стали, а дальше по формулам производится расчет в зависимости от того, насколько глубокий след остался и какая сила была приложена. Есть еще один вариант – прибор Роквелла, но его использование дома или в квартире практически невозможно.

Единица измерения твердости – HRC. Для сравнения значений:

Закалка и отпуск металла в домашних условиях своими руками в масле

Для закалки углеродистых и легированных сталей, лучше всего использовать масляную жидкость. Причины следующие:

Есть специальный аппарат – пирометр – он напоминает градусник, но измерения проводят без непосредственного контакта. Он дорогостоящий, поэтому для домашней работы покупать его не стоит. Посмотрим таблицу цветов, как по ней определять температуру:

Наименование цвета Температура в градусах Цельсия
Ослепительно белый 1250-1300
Светло-желтый 1150-1250
Темно-желтый 1050-1150
Оранжевый 900-1050
Светло-красный 830-900
Светло-вишнево-красный 800-830
Вишнево-красный 770-800
Темно-вишнево-красный 730-770
Темно-красный 650-730
Коричнево-красный 580-650
Темно-коричневый 530-580

Отпуск

Обработка требуется для того, чтобы убрать напряжения, образованные при первичной обработке. Различают три степени:

Для определения побежалости также есть таблица цветов:

Наименование цвета Температура в градусах Цельсия
Серый 325
Светло-синий 310
Ярко-синий 295
Фиолетовый 285
Пурпурно-красный 275
Красно-коричневый 265
Коричнево-желтый 255
Соломенно-желтый 240
Светло-желтый 225
Светло-соломенный 200

Выбор режима следует осуществлять согласно данным:

Вид отпуска Температура в градусах Цельсия Фазовый состав Применение
Низкий 120-250 Мартенсит отпуска Измерительные инструменты, штампы холодного деформирования
Средний 350-500 Троостит отпуска Пружины, рессоры, штамповый инструмент горячего деформирования
Высокий 500-650 Сорбит отпуска Валы, кулачки, червячные механизмы, шестерни

Как закалять сталь в домашних условиях: особенности процесса

Рекомендации для правильной закалки:

Последний совет можно выполнить, если ознакомиться с таблицей:

Изготовление камеры для закаливания

Название такой конструкции – муфельная печь. Она делается из огнеупорной глины, которую нужно заливать в любую форму, например, подготовленную из картона. Слой должен быть – 0,8-1 см. Нагревательный элемент – нихромовая спираль из проволоки. Посмотрим видео с подробной инструкцией:

Оборудование и особенности закалки

Дома могут быть использованы:

Выбор нужно осуществлять согласно размерам детали и типу сплава, максимальной температуре нагрева.

Повышение твердости на открытом огне

Если вы не хотите делать горн с поддувом, можно использовать обычный мангал или камин, посмотрим, как это делают на видео:

В статье мы рассказали, как сделать закаленную сталь. Так как процедура сопряжена с риском, просим соблюдать технику безопасности.

Закалка 65Г

Добрый день, пятницо прошла успешно. 😊 Один «дядечка» утверждал, что делая ножики из 65Г калит её на 65 едениц, в чем я крайне сомневаюсь. Развейте или подтвердите миф.

Без отпуска на 63HRC в легкую. После низкого отпуска 60-59HRC стабильно. Может еще какая-то криообработка.
Посмотрим, что скажут более опытные кузнецы иль термисты.

А чего тут сомневаться?
Чистая правда!
Как есть 65Г калится по Роквеллу на 65. Получается . Правильно, Г! 😛
Жаль, что у него не 110Х18 😀
И закалил бы на HRC 110, и вышло бы Хорошо 😊

Если после закалки на воду и без отпуска 😊, то ХЗ, может и дать единицы 63-64. После отпуска останется 60-62 максимум, да и то много, ИМХО.

60с2а легко дает 63HRC, но,мужики, одно дело калить простое сечение(квадрат, круг. ), и совсем другое — деталь со сложным сечением, которым и яв-ся НОЖ.

крио точно не делает.

Это без отпуска чтоли ?

если азотировать или цианировать — может и получится 😊

(из-за угла, тихонечкоо) А все таки чем плоха 65Г (кроме ржавучести и вездеваляния). (спрятался 😊 )

Ничем, хорошая вещь, но везде не валяется 🙂

хорошая вещь, но везде не валяется

При определенном шаманстве и ст3 дает весьма неплохие результаты в качестве ножевого материала(клинки).
Вопрос в качественной и правильной термообработке.

Прошу прощения у ТС. У меня валяется, вот и терзают сомнения: пустить в дело или

quote:Получается . Правильно, Г![/QUOTE]

Выйдет вполне нормально, если на 65 не калить 😊. 58-59 для рессоры, ИМХО, в самый раз.

Спасибо! За сим удаляюсь, не буду мешать ТС.

Есть полотно электрофуганка 65г подскажите какая твердость примерно оно может быть))? на зуб, тьфу на надфиль пока не особо научился определять твердость)) на сколько их калят обычно ?

Mr.V
Есть полотно электрофуганка 65г подскажите какая твердость примерно оно может быть))? на зуб, тьфу на надфиль пока не особо научился определять твердость)) на сколько их калят обычно ?

а вообще по поводу 65г на клинковом материале, 60ед-терзают смутные сомнения. Всегда видел не выше 55-57ед. Почему-то для «под 60» берут всякие «У» и «ШХ».

Почему-то для «под 60» берут всякие «У» и «ШХ».

64 на 65Г получить можно, думаю, что если извратится то и 65. В любом случае погрешность измерения твердости в этом диапазоне порядка +- 1HRc.
Другое дело что нормальная рабочая твердость для этой стали не выше 62.
То, что большинство производителей делают изделия с меньшей твердостью — все зависит от целевого назначения (ну и менталитета производителя помноженного на уровень технологической культуры).

А насчет рессорно-пружинных и инструментальных — может кто нибудь объяснит мне в чем ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ разница между например ст. 70 и У7? Или между 65Г и У7Г?

А насчет рессорно-пружинных и инструментальных — может кто нибудь объяснит мне в чем ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ разница между например ст. 70 и У7? Или между 65Г и У7Г?

Для 65Г и 60С2А 55-57ед само то.Большая твердость приводит к тому, что материл становится более хрупким, в метале появляется напряжение, при уроне на твердую поверхность может разлетается как стекло. В рессорно-пружинной стали в процентном колличестве находится окись модибдена, которая благоприятно влияет на структуру металла. Он одновременно становится твердым, прочным и вязким-и это для предмета важно, так как широко применется для длиноклинкового ХО,в боевых действиях предмет может получить некоторую деформацию, но не сломается, заточка нагартуется, завернется,но не выкрошится. Предмет можно будет выровнять и оттянуть как тяпку. У8-10 отличается от рессорно-пружинной тем, что последняя более устойчивая на излом. С уважением.

Alan_B
А насчет рессорно-пружинных и инструментальных — может кто нибудь объяснит мне в чем ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ разница между например ст. 70 и У7? Или между 65Г и У7Г?

Про принципиальную разницу не скажу, но есть разница в количестве примесей: до 0,025 серы и фосфора в 70, в У7 до 0,030. ИМХО, разница как между ШХ15 и Х — при равном хим. составе первая может заменять вторую, но не наоборот 😊

в чем ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ разница между например ст. 70 и У7? Или между 65Г и У7Г?

Коллектив, а поделились бы кто и как её мордует 😊. Я сейчас тормознулся на варианте:
— клинок — толщина 3 и более — с 800. 810 через воду в масло. Есть ньюансы в зависимости от длины (всё-таки коробит её в воде, если чуток передержать). Пару отпусков с 200 по часу.
— толщина 1,5. 2,5 — с 830 только в масло с потягом. Три отпуска с 200.
С более тонкими не сталкивался.
Может у кого есть более практичные варианты?

Скажу вам одну страшную вещь — нет никакой разницы между сталями 70 или У7 или между Х и ШХ15. Названия просто исторически растут из правил, принятых для определенной группы сталей. Кстати, кто и когда видел в крайний раз сталь Х? То то и оно, нет ее, есть ШХ15.
Ту же Р6М5 в случае, если ее производят для штампов или подшипников обозначают как 9Х4В6М5Ф2. Просто дань традиции, и ничего больше. По металлургическому качеству стали одинаковы (особенно при наших допусках по составу и технологической культуре).

Соответственно, видеть принципиальные различия между одинаковыми железками мне Заратустра не позволяет.

А я вот. надо сказать, профан в энтом деле. старую рессору розогрел, обстучал на железной болванке(нет у меня наковальни)что-б выровнять(грел в банной печке, прямоточка).После того, как вывел форму, спуски(грубо),грел в то-й же-ж печурке(пытаясь, как мог, соблюсти температуру по цветовой таблице, ушло минут 30).После чего заготовка была окунута в соляру(пшик, дым, вонь и т.д).Остыла в соляре, положил обратно в печь, но не на угли, а близко к поддувалу. Лежала там до конца бани(часа 2-3).Пару раз переворачивал(на всякий случай)После чего-окончательная обработка, довел спуски до ума(убрав заодно образовавшиеся каверночки),шлифовка-полировка(в то время травлением еще не баловался). Клин был душевно юзан, не сломался. Про твердость сказать точно не могу(но стекло не резал, это точно),но по сравнению с тем-же(но не каленым) куском рессоры-стал значительно тверже. Не претендую на правильность термообработки, описал, как было. Прошу не забывать-печь-прямоточная, без колен, труба от печи 4 метра с гаком(тянееет. пипец!Горят даже сырые дрова на ура!Но. не экономна)

Деман, неплохой вариант 😊. Совмещение приятного с полезным. Но нет под рукой бани 😊, а типа буржуечки в саду. Некогда мне там играться — землю пахать надо да траву выкашивать 😀

Деман ты все правильно делал. Рессорная сталь калится на масло, нефть,керосин, соляре,амиак. Тем боллее рессорную сталь, прокатанную,и вновь тобой закаленную-нормалезованую. Сам так пользуюсь, так,как получаются приличные клинки на уровне ЗОФа, и даже по характеристикам чуть лучше. С уважением.

(пытаясь, как мог, соблюсти температуру по цветовой таблице, ушло минут 30)

2 DECEMBER
Толщина заготовки при калке влияет на время выдержки при температуре калки для черных сталей. Приблизительно 1 мин на 1 мм толщины. Для нержавейки или Х12 добавляю еще 5 -7 мин. Закаливаю в масло простым окунанием. После закалки уверенно царапает стекло. Сразу в эл.печь 150-160 градусов на 2 часа. После отпуска стекло не царапает. ШХ15 после калки ведет немного, попытки выровнять привели к поломке клинка, больше не ровняю, оставляю запас и стачиваю. Успехов.

Соответственно, видеть принципиальные различия между одинаковыми железками мне Заратустра не позволяет.

😊 насьяльника ма, секаса осенно не хватает.

ПЫХ
насьяльника ма, секаса осенно не хватает.

На след неделе заедем — секаса будет!

Поясните как калят через воду в масло.

Я делал так: охлаждал в воде, пока не перестанет светиться, плюс еще немного (пару секунд), затем — в масло до полного остывания. Суть в том, чтобы охлаждать вплоть до начала мартенситного превращения быстро, а дальше медленнее (меньше вероятность деформации/трещин). Разницы в твердости по сравнению с закалкой просто в воде быть не должно.

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:

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.

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:

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).

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.

Итак, проведем исследование Стали 65Г

1. Расшифровка марки стали. Участок диаграммы Fe-FeC

В этом разделе мы расшифруем марку «Сталь 65Г». Цифры указывают среднее содержание углерода сотых долях процентов. К углеродистым конструкционным качественным сталям (ГОСТ 1050-88) относят марки: 0,5; 0,8; 10; 15; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60; 65.

Сталь 65Г углеродистая, качественная, конструкционная, рессорно-пружинная, углерода 0,65%, с содержанием марганца ( Mn ) 0.9 – 1.2%

Применение: рессоры, пружины и другие детали, от которых требуются повышенные прочностные и упругие свойства, износостойкость; детали, работающие в условиях трения при наличии высоких статических и вибрационных нагрузок.

Рисунок 1.1 — Участок диаграммы железо-углерод

2. Фазовые превращения

Математически оно имеет следующий вид:

К – число компонентов системы (К = 1 то чистый компонент, К≥2 то компонент спалва)

В – число внешних переменных факторов (для большинства традиционных процессов обработки сплавов переменным фактором считают только температуру, следовательно число внешних переменных факторов равно одному )

Ф – число фаз находящихся в равновесии

С – число степеней свободы системы (число возможностей изменения внешних факторов ).

Если число степеней свободы системы равна нулю, то система нонвариантна (без вариантов) то есть не может изменяться ни один внешний фактор без нарушения равновесия. Если число степеней свободы системы равно одному то система моновариантна (один вариант) то есть может изменяться один фактор без нарушения равновесия. Если число степеней свободы системы больше одного то система многовариантна то есть может изменятся более одного фактора без нарушения равновесия.

Постоим термокинетическую кривую охлаждения для стали 55 с использованием правила фаз.(рисунок3.1)

Рисунок 3.1 — Термокинетическая кривая охлаждения

4. Нахождение концентрации углерода. Нахождение количество фаз в процентах

4.1. Правило концентрации

Это правило используется для определения компонента в каждой из фаз двухфазной области. Для этого через данную точку проводятся горизонтальная прямая (канода) до пересечения с границами двухфазной области. Проекция точки пересечения каноды с границей данной фазы на ось концентраций дает концентрацию компонента В в этой фазе.

Из рисунка 4.1 видно что в точке Хф концентрация углерода равно приблизительно 0,015 процента, а в точке Ха оно равно приблизительно 0,7 процентов.

Из рисунка 4.1 видно что в точке Хф концентрация углерода равно приблизительно 0,1 процента, а в точке Ха оно равно приблизительно 0,7 процентов.

4.2. Правило отрезков (рычага)

Из расчетов видно, что в точке b концентрация аустенита составляет 30%, а феррита 70%.

Рисунок 4.1 – Диаграмма состояния сплавов

5. Технологический процесс термообработки

Для нашей стали мы проведем процесс термообработки закалки, а затем среднетемпературного (среднего) отпуска. Но для начала разберемся в назначении каждой стадии термообработки, фазовых превращений и полученными структурами и свойствами стали.

5.1. Назначение стадий термообработки

Закалка –термическая обработка, заключающаяся в нагреве стали до температуры выше линии GSK, выдержке при этой температуре и охлаждении со скоростью, обеспечивающей получение мартенсита (не ниже критической). Минимальная скорость охлаждения, при которой не успевает пройти диффузионный распад аустенита на феррито-цементитную смесь, называется критической скоростью закалки на мартенсит. Скорость охлаждения обеспечивается определённой охлаждающей средой (вода, растворы солей, масло, для некоторых сталей — воздух). Назначение закалки заключается в получении мартенситной структуры.

Отпуск – термическая обработка, заключающаяся в нагреве закалённой стали до температуры ниже линии PSK, выдержке при этой температуре и охлаждении. Отпуск стали способствует снятию внутренних напряжений и получению необходимых свойств стали. Отпуск имеет важное практическое значение. Именно в процессе отпуска формируются окончательные структуры и комплекс эксплуатационных свойств сталей. Назначение среднетемпературного (среднего) отпуска заключается в том, что структура мартенсита переходит в троостит отпуска.

5.2. Фазовые превращения и получаемые структуры и свойства

Структура низкоуглеродистой стали после нормализации феррито-перлитная, такая же, как и после отжига, а у средне- и высокоуглеродистой стали – сорбитная;

Структура стали при закалке при нагреве до 840 ◦С перейдет в аустенит, а в дальнейшем при охлаждении в мартенсит закалки при этом свойства структуры станут твёрдыми, хрупкими, напряжёнными и неустойчивыми. При дальнейшей термообработке среднетемпературным (средним) отпуском структура мартенсита закалки перейдет в троостит отпуска. При этом троостит отпуска будет, имеет следующие свойства структуры, такие как высокий предел упругости и повышенная вязкость.

5.3. Режим термообработки

Сначала сталь в течении 15-20 минут нагревают до температуры 840 ◦С при этом структура — аустенит . После этого ее быстро охлаждают в воде и структура изменяется на мартенсит закалки. Затем сталь вновь нагревают, но в течении 60-120 минут и на температуру 400 ◦С . После этого охлаждают любым способом и структура из мартенсита закалки изменяется на троостит отпуска.

Полный отжиг заключается в нагреве доэвтектоидной стали на 30-50°С выше температуры, соответствующей точке АС3, выдержке при этой температуре для полного прогрева и завершения фазовых превращений в объеме металла и последующем медленном охлаждении.

Критическая точка Ас3 стали 65г равна 740ºС. Поэтому температура нагрева в соответствии с определением полного отжига составляет 770-790ºС. При этой температуре имеем структуру аустенита (100%). При снижении температуры до Аr3 начинают появляться первые зерна феррита. При дальнейшем снижении температуры до Аr1 из аустенита будут образовываться только зерна феррита, а содержание углерода в остающемся аустените будет увеличиваться и при температуре Аr1 достигнет 0,8%. При снижении температуры ниже Аr1 из аустенита будет образовываться перлит. После отжига сталь имеет низкую твердость и прочность при высокой пластичности. Отжиг облегчает обработку, резание стали.

6. Использование стали после термообработки в реальных условиях

Как было сказано раньше после отжига структура сплава состоит из зернистого троостита отпуска. Его твердость находится на уровне HRC 40-45, что позволяет задать высокие пределы упругости и выносливости. Благодаря таким свойствам чаще всего данный вид сплава применяется для рессор, пружин и других упругих элементов. Например, пружина может быть изготовлена из любого материала, имеющего достаточно высокие прочностные и упругие свойства, такими свойствами обладает и сталь после закалки и среднетемпературного (среднего) отпуска. Так же такие свойства стали позволяют использовать ее в рессоре (упругом элементе подвески транспортного средства). Рессора передаёт нагрузку с рамы или кузова на ходовую часть (колёса, опорные катки гусеницы и т. д.) и смягчает удары и толчки при прохождении по неровностям пути. Изготовляется из термически обработанной стали и торсион— вал, работающий на кручение и выполняющий функцию упругого элемента (рессоры, пружины). Свойства стали после среднетемпературного (среднего) отпуска позволяют торсионному валу выдерживать большие напряжения кручения и значительные углы закручивания (десятки градусов).

Таким образом, упругие элементы являются неотъемлемыми деталями для таких транспортных механизмов как автомобиль, самолет, локомотив и др., так как они предназначены для накапливания и поглощения механической энергии. И изготовление стали после отжига позволяет использовать во многих областях производства.

Как было сказано раньше после нормализации структура сплава состоит из сорбита. Его твердость находится на уровне 250. 350 НВ, что позволяет задать высокие пределы упругости и выносливости.

| следующая лекция ==>
РАБОТА МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА В РЕЖИМЕ ГЕНЕРАТОРА | Приемников звездой

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Сталь рессорная 65Г

Железо в сочетании с углеродом образует сталь. Пропорции этих химических элементов могут быть разными в зависимости от применения и необходимых свойств. Чтобы добиться хорошей прочности и нужной долговечности в сплавы добавляют компоненты, которые нужны для улучшения свойств металла. Многие оружейники ставят перед собой задачу – создать высокопрочную ​​сталь для ножа, одновременно не должна страдать твёрдость. В наши дни популярной является сталь 65Г.

Листы рессорной стали 65Г.

  1. Характеристики
  2. Плюсы
  3. Минусы
  4. Химический состав стали
  5. Расшифровка
  6. ГОСТ
  7. Применение
  8. Режимы термообработки
  9. Аналоги
  10. Рекомендации при выборе
  11. Отзывы

Характеристики

Низкая стоимость сделала сталь 65г довольно популярной. Но из-за своей плохой коррозионной стойкости материал почти не используется для изготовления кухонных ножей. При закаливании сплав не боится перегрева. Но при высоких температурах снижается ударная вязкость. Температура закаливания лежит в диапазоне от 800 до 8200 С.

Плюсы

Основным достоинством является низкая стоимость продукта. Именно этот фактор сделал марку довольно популярной. Помимо этого преимущества есть следующий плюсы:

  1. Удароустойчивость и стойкость к деформации.
  2. Повышенная твёрдость, препятствующая разрушению, ломкости или хрупкости при больших нагрузках.
  3. Лёгкость и быстрота заточки.
  4. Высокая величина сопротивляемости к разрыву.

Все вышеописанные свойства сплава обеспечиваются благодаря присутствию легирующего элемента марганца.

Минусы

В природе не существует идеальных материалов. Помимо достоинств можно найти недостатки:

  1. Как любой углеродосодержащий сплав, он имеет низкую стойкость к коррозии и очень быстро ржавеет.
  2. Ножи из стали 65Г имеют свойство легко затачиваться, но они, к тому же, быстро тупятся. Поэтому за режущей кромкой нужно постоянно следить и при необходимости чаще затачивать.
  3. Ограниченная применяемость режущих инструментов.

Все плюсы и минусы носят относительный характер.

Химический состав стали

Легирующий элемент, присутствующие в этой марке — марганец, его количество составляет примерно от 0.90 до 1.20 %. Марганец нужен для того, чтобы избавиться от окислов железа. А также он служит для повышения величины сопротивления разрыву, увеличения твёрдости и предела упругости, для дополнительного уплотнения стали. Эти характеристики имеют большое значение для сплава. По изначальному своему применению он получил название пружинно-рессорный.

В составе есть кремний в большом количестве (от 0,17- 0,37 %). Он влияет на упругость, увеличивая её, но при этом значительно снижается ударная вязкость. Хром (его количество около 0,25 %) увеличивает механические свойства при нагрузках: ударной и статической. Его содержание также повышает жаростойкость и режущие свойства.

В таблице представлен химический состав стали 65Г:

Железо (Fe) Углерод (С) Марганец (Mn) Кремний (Si) Фосфор (P) Сера (S)
97% 0,62-0,7% 0,9-1,2% 0,17-0,37% Менее 0,035% Менее 0,035%

Расшифровка

В углеродистых сталях содержание этого химического элемента указывают процентах. Как правило, величина фигурирует в названии 65% углерода. Присутствие легирующего элемента марганца в соответствии с ГОСТ обозначено буквой Г.

Производство стали 65г регламентирует ГОСТ 14959-2016. Действие документа распространяется на горячекатаный и кованый прокат. Стандарт нормирует химический состав.

Клинок ножа из стали 65Г.

Применение

Сталь 65Г широко применяется в машиностроении. Пластичные свойства данной марки позволили сделать её эталоном в производстве рессор, пружин, упорных шайб. Благодаря твёрдости стало возможно изготовление из неё деталей с повышенной износостойкостью:

  1. Корпусов для подшипников.
  2. Тормозных фланцев.
  3. Шестерёнок.
  4. Фрикционных дисков.

Однако есть такой огромный недостаток, как подверженность ржавчине. Поэтому изделия требуют особого ухода. Чаще эта сталь применяется для того, чтобы изготавливать метательные ножи, спортивное либо турнирное оружие (мечи, сабли, шашки).

Режимы термообработки

Сталь 65г закаливают в температурном режиме 800 – 830°С с последующим отпуском в интервале от 160 до 200 °С. При постепенном охлаждении приобретается твёрдость 45-47 HRC. Этой марке не страшен перегрев, но при закалке верхних температурных границах ударная вязкость снижается.

Аналоги

Похожий состав имеют марки производство США: 1066, 1566, G15660. Среди российских аналогов отмечаются:

Рекомендации при выборе

Сталь 65г совсем не поддаётся свариванию. При изготовлении изделий следует учитывать это свойство.

Также нужно помнить, что материал чаще всего применяется для спортивного холодного оружия. Это обусловлено хорошей стойкостью к ударам при одновременной низкой стоимостью исходного материала. Это позволяет иметь в наличии снаряды при небольших материальных затратах.

Нож сделанный из стали 65Г.

Ножи из 65г не рекомендуется использовать в хозяйственных целях, например, на кухне, где постоянная сырость. Чтобы режущие инструменты, изготовленные из этой марки, не покрывались ржавчиной, их необходимо хранить в сухих помещениях. Масляное покрытие защитит клинки от коррозии.

Отзывы

Опытные мастера говорят, что изделия из сплава сильно ржавеют. Этому способствует марганец. К тому же ножи слабо держат остроту. Её бывает недостаточно для строгания твёрдых пород дерева. Резать продукты —очень негигиенично. Таким образом, в быту её использовать нецелесообразно.

Уход за ножами из стали 65Г можно сравнить с содержанием изделий из дамасской стали. Многие также отмечают, что 65Г легко купить в листах, подобрать при этом практически любую толщину, а впоследствии нарезать заготовки лазером или гидрорезкой. Поставки других марок осуществляются в основном в кругляке, если требуются листы, то нужно заказывать раскатку, для маленькой партии это дорого и невыгодно.

Увлекаюсь ножами уже много лет. Собрал внушительную коллекцию клинков. Хочу поделиться своими накопившимися знаниями про самые часто используемые в жизни людей хозяйственно-бытовые инструменты.