Charakteristika, vlastnosti tepelného zpracování a aplikace oceli 40x

Ocel 40x se týká strukturních legovaných slitin. Slovo "strukturální" označuje, že materiál se používá k výrobě různých mechanismů, konstrukcí a dílů používaných ve strojírenství a konstrukci a má určitý soubor chemických, fyzikálních a mechanických vlastností.

Chemické složení

Číslice 40 v označení znamená, že procento uhlíku v slitině je v rozmezí od 0,36 do 0,44 a písmeno poznámka x označuje pro přítomnost legujícího prvku chrómu v množství nejméně 0,8 a ne více než 1,1 procenta. Legování oceli s chrómem jí dává vlastnost odolnosti vůči korozi v oxidačním prostředí a atmosféře. Jinými slovy získává ocel nerezové vlastnosti. Navíc chróm určuje strukturu slitiny, její technologické a mechanické vlastnosti.

Zbývající chemické prvky jsou součástí oceli x 40 v následujících množstvích:

• ne více než 97% železa;
• 0,5 - 0,8% manganu;
• 0,17 až 0,37% křemíku;
• ne více než 0,3% mědi;
• ne více než 0,3% niklu;
• ne více než 0,035% fosforu;
• nejvýše 0,035% síry.

Fyzikální charakteristiky

Téměř všechny fyzikální vlastnosti kovů přímo nebo nepřímo úměrné teplotě. Tyto faktory jako odpor, součinitel lineární roztažnosti a zvláštní zvýšení tepla se zvyšující se teplotou, a hustota oceli, jeho modulu pružnosti a součinitele tepelné vodivosti, naopak, klesá s rostoucí teplotou.

Další fyzikální vlastnost, nazývaná maso, nezávisí prakticky na ničem. Vzorek může být tepelně zpracován, chlazen, zpracován, tvarován jinak a hmotnost zůstává nezměněna.

Fyzikální charakteristiky všech známých značek domácích ocelí a slitin, včetně popsané značky, jsou v tabulce a umístěny v příručce o metalurgii.

Účinek tepelného zpracování na kvalitu

Ocel v počátečním stavu je spíše plastová hmota a může být zpracována deformací. Může být kované, razítko, válcované.

Pro změnu mechanických vlastností a dosažení potřebných vlastností se používá tepelné zpracování kovu. Podstatou tepelného nebo tepelného zpracování je použití soustavy operací pro vytápění, udržování a chlazení pevných kovových slitin. V důsledku tohoto zpracování slitina mění svou vnitřní strukturu a získává určité vlastnosti, které jsou nezbytné pro výrobce a spotřebitele.

Kritické body

Kritickým bodem jsou teploty, při kterých se mění struktura oceli a její fázový stav. Vypočítán v roce 1868 ruským metalurg a vynálezce Dmitrij Konstantinovich Černov, tak se někdy nazývají body z Černova.

Označte tyto body písmenem A. Dolní bod A1 odpovídá teplotě, při které se austenitem při ohřátí přemění na perlit při ochlazení nebo perlitu do austenitu. Bod A3 je horní kritický bod odpovídající teplotě, při níž je ferit uvolněn po ochlazení nebo jeho rozpuštění končí při zahřívání.

Pokud je kritický bod určen zahříváním, přidává se k písmenu "A" index "c" a index "r" při ochlazení.

Pro danou ocel je definována následující teplota kritických bodů:

• 743 * C - zákon;
• 815 * C-Ac3;
• 730 * C-Ar3;
• 693 * C-Arl.

Algoritmus pro tepelné zpracování oceli a slitin:

• žíhání:
• vytvrzování;
• dovolená;
• normalizace;
• stárnutí;
• kryogenní léčbu.

Tepelné zpracování oceli 40x. Charakteristika teplotního režimu v souladu s požadavky GOST 4543-71:

• kalení oceli 40x v olejovém médiu při teplotě 860 ° C;
• nechte ve vodě nebo oleji při teplotě 500 ° C.

V důsledku tohoto tepelného zpracování se ocel dostává zvýšenou tvrdost (číslo tvrdosti HB ne více než 217), vysokou pevnost v tahu (980 N / m2), a houževnatost 59 J / cm2.

Výnosová síla

Když mluvíme o mechanických vlastnostech, je třeba zmínit důležitou vlastnost, jako je mez kluzu. Pokud je zatížení je příliš velký, konstrukce nebo části začne deformovat, a nespadají do kovové pružné (zmizí úplně reverzibilní) a plastů (permanentní zbytek) napětí. Jinými slovy, kov "proudí".

Prokluzový bod je hranicí mezi pružnými a elastoplastickými deformacemi. Hodnota zátěžového napětí závisí na mnoha faktorech: režimu tepelného zpracování, přítomnosti nečistot a legujících prvků v oceli, mikrostruktuře a typu krystalové mřížky a teplotě.

Pojmy fyzického a podmíněného výnosového bodu se v metalurgii vyznačují.

Fyzikální mez kluzu Je hodnota napětí, při které se deformace zkušebního vzorku zvyšuje bez zvýšení zatížení. V referenčních knihách je tato hodnota označena jako σt a pro značku 40x její hodnota není menší než 785 N / mm2 nebo 80 KGS / mm2.

Je třeba poznamenat, že plastické (nevratné) deformace se v kovu objevují ne okamžitě, ale postupně se zvyšují s nárůstem aplikovaného zatížení. Z technologického hlediska je proto vhodnější použití termínu "podmíněný (technický) výnosový bod".

Podmíněná (nebo technická) mez kluzu je napětí, při kterém prototyp obdrží plastické (nezvratné) prodloužení jeho konstrukční délky o 0,2%. V tabulkách je tato hodnota označena jako σ 0,2 a pro ocel 40 x je:

• při teplotě 101 až 200 ° C až 490 MPa;
• při teplotě 201 až 300 ° C až 440 MPa;
• při teplotě 301 až 500 ° C až 345 MPa.

Technologické charakteristiky

V souhrnu lze charakterizovat oceli 40x jako pevný a trvanlivý materiál, který odolává vysokým zatížením bez zničení. PK pozitivní vlastnosti zahrnují:

• odolnost proti kolísání teploty;
• vynikající koroze;
• vysoká pevnost.

Spolu s těmito vlastnostmi má tento materiál bohužel nevýhody. Patří sem:

• potíže při svařování;
• sklon ke zhoršení lámavosti;
• citlivost na tvorbu flokenů.

Po ohřevu s následným tepelným zpracováním je popsaná ocel vhodná pro ruční obloukové svařování (RDS) a elektroslagové svařování (ESW). Pokud se používá svařování kontaktních bodů, je nutné následné tepelné zpracování.

Pomalé chlazení strukturní legované oceli 40x po temperování vede k jeho křehkost. Tato nevýhoda chybí v případě rychlého chlazení, ale v tomto případě mohou vznikat vnitřní kmeny, které způsobují deformaci.

Citlivost hejna je tendence kovu vytvářet vnitřní vady (dutiny a praskliny), takzvané flokeny. Aby se odstranila tato nevýhoda, je slitina evakuována v pánvi se současným vyfukováním argonem a elektrickým obloukem.

Sortiment výrobků z válcovaného kovu

Ocel 40x je vyráběna a dodávána na trh v následující formě:

• dlouhé výrobky (včetně tvarovek) podle GOST 4543-71, 2591-2006, 2590-2006, 10702-78 a 2879-2006;
• stříbrná a leštěná tyč podle GOST 14955-77;
• tyč kalibrovaná podle GOST 8559-75, 7417-75, 1051-73 a 8560-78;
• pásmo podle GOST 82-70, 103-2006 a 1577-93;
• potrubí podle GOST 13663-86, 8731-74, 8733-74;
• kování podle GOST 8479-70;
• tloušťka plechu podle GOST 19903-74 a 15777-93.

Je známo dostatečné množství domácích (40ХР, 40ХС, 40ХН, 40ХФ, 38ХА, 45Х) a cizích analogů popsaného stupně oceli.

Rozsah aplikace

Díky svým vlastnostem je 40x ocel široce používána v různých průmyslových odvětvích. Jeho použití při výrobě vačkami a klikové hřídele os a vřeten, stonky, písty, hřídel pastorku, vřetena, kroužky, trny, šrouby, pásy, keře a jiné části, pro které jsou požadavky na pevnost zvýšené. Tato ocel se také používá k výrobě konstrukcí provozovaných za podmínek nízké teploty okolí, například při stavbě silničních a železničních mostů v severních šířkách.