Закалка стали 65г в домашних условиях

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.

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:

Сталь 65Г на протяжении многих лет применяют в мастерских для изготовления ножей. Это обусловлено высокой твёрдостью и дешевизной материала.

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).

Оптимальные технологические процессы термической обработки материала

Выбор режима термообработки диктуется производственными требованиями. В большинстве случаев для придания надлежащих физико-механических характеристик используют:

• нормализацию;
• закалку с последующим отпуском.

Температурно-временные параметры термической обработки и выбор её вида зависят от исходной структуры стали. Данный материал принадлежит к сталям доэвтектоидного типа, поэтому в его составе при температурах выше нижней точки аустенитного превращения — 723 °С — на 30…50 °С содержится аустенит в виде твердой механической смеси с незначительным количеством феррита. Поскольку аустенит – более твёрдая структурная составляющая, чем феррит, то интервал закалочных температур для стали 65Г будет существенно ниже, чем для конструкционных сталей с более низким процентным содержанием углерода. Таким образом, температурный интервал закалки стали данной марки должен находиться в пределах не более 800…830 °С.

Примерно такой же температурный диапазон применяют и для проведения нормализации – технологической операции термообработки, которую используют с целью исправления структуры материала изделия, для снятия внутренних напряжений, а при последующей механической обработке полуфабриката – и для улучшения его обрабатываемости.

Поскольку ударная вязкость у закалённой стали 65Г – пониженная, то после закалки изделия из неё, в частности, пружины, обязательно должны пройти высокий отпуск. Происходящие в ходе отпуска мартенситно-аустенитные превращения снижают уровень возникающих во время закалки внутренних напряжений, снижают хрупкость и несколько поднимают показатели ударной вязкости.

Переход высокого отпуска исключается из режима только в том случае, когда заготовка проходит изотермическую закалку. В результате высокого отпуска сталь 65Г приобретает структуру сорбита, характерными особенностями которой являются мелкодисперсность структуры при сохранении изначально высоких показателей твёрдости, что полностью соответствует эксплуатационным требованиям.

Выбор температуры

Для правильного прохождения процесса закалки очень важен правильный подбор температуры, которая зависит от используемого материала.

Стали по содержанию углерода подразделяются на доэвтектоидные — меньше 0,8% и заэвтектоидные — больше 0,8%. Сталь с углеродом меньше 0,4% не закаливают из-за получаемой низкой твердости. Доэвтектоидные стали нагревают немного выше температуры фазового превращения перлита и феррита в аустенит. Это происходит в интервале 800—850°С. Затем заготовку быстро охлаждают. При резком остывании аустенит превращается в мартенсит, который обладает высокой твердостью и прочностью. Малое время выдержки позволяет получить мелкозернистый аустенит и мелкоигольчатый мартенсит, зерна не успевают вырасти и остаются маленькими. Такая структура стали обладает высокой твердостью и одновременно низкой хрупкостью.

Микроструктура стали

Заэвтектоидные стали нагревают чуть ниже, чем доэвтектоидные, до температуры 750—800°С, то есть производят неполную закалку. Это связано с тем, что при нагреве до этой температуры кроме образования аустенита в расплаве металла остается нерастворенным небольшое количество цементита, обладающего твердостью высшей, чем у мартенсита. После резкого охлаждения аустенит превращается в мартенсит, а цементит остается в виде мелких включений. Также в этой зоне не успевший полностью раствориться углерод образует твердые карбиды.

В переходной зоне при закалке ТВЧ температура близка к переходной, образуется аустенит с остатками феррита. Но, так как переходная зона не остывает так быстро, как поверхность, а остывает медленно, как при нормализации. При этом в этой зоне происходит улучшение структуры, она становится мелкозернистой и равномерной.

После охлаждения на поверхности металла остаются высокие сжимающие напряжения, которые повышают эксплуатационные свойства детали. Внутренние напряжения между поверхностным слоем и серединой необходимо устранить. Это делается с помощью низкотемпературного отпуска — выдержкой при температуре около 200°С в печи. Чтобы избежать появления на поверхности микротрещин, нужно свести к минимуму время между закалкой и отпуском.

Также можно проводить так называемый самоотпуск — охлаждать деталь не полностью, а до температуры 200°С, при этом в ее сердцевине будет оставаться тепло. Дальше деталь должна остывать медленно. Так произойдет выравнивание внутренних напряжений.

https://youtube.com/watch?v=vUaDCaVcjac

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.

Методы предотвращения образования окалины и критического снижения концентрации углерода

Назначение закалки стали проводится с учетом того, какими качествами должна обладать деталь. Процесс перестроения атомной сетки связан с большими рисками появления различных дефектов, что учитывается на этапе разработки технологического процесса.

Даже наиболее распространенные методы, к примеру, закалка стали в воде, характерно появления окалины или существенного повышения хрупкости структуры при снижении концентрации углерода. В некоторых случаях закалка стали проводится уже после финишной обработки, что не позволяет устранить даже мелкие дефекты. Именно поэтому были разработаны технологии, которые снижают вероятность появления окалины или трещин. Примером можно назвать технологию, когда закалка стали проходит в среде защитного газа. Однако сложные способы закалки стали существенно повышают стоимость проведения процедуры, так как газовая среда достигается при установке печей с высокой степенью герметичности.

Более простая технология, при которой проводится закалка углеродистой стали, предусматривает применение чугунной стружки или отработанного карбюризатора. В данном случае сталь под закалку помещают в емкость, заполненную рассматриваемыми материалами, после чего только проводится нагрев. Температура закалки несущественно корректируется с учетом созданной оболочки из стружки. Технология предусматривает обмазывание емкости снаружи глиной для того, чтобы избежать попадание кислорода, из-за чего начинается процесс окислений.

Температура нагрева стали при термообработке

Как ранее было отмечено, термообработка предусматривает и охлаждение сталей, для чего может использоваться не только водяная, но, к примеру, и соляная ванная. При использовании кислот в качестве охлаждающей жидкости одним из требований является периодическое раскисление сталей. Данный процесс позволяет исключить вероятность снижения показателя концентрации углерода в поверхностном слое. Чтобы провести процесс раскисления используется борная кислота или древесный уголь. Также не стоит забывать о том, что процесс раскисления сталей приводит к появлению пламя на заготовки во время ее опускания в ванную. Поэтому при закалке, закалкой сталей с применением соляных ванн следует соблюдать разработанную технику безопасности.

Рассматривая данные методы термической обработки с последующим охлаждением следует отметить, что они существенно повышают себестоимость заготовки. Однако сегодня охлаждение в воде или закалка при заполнении камеры кислородом не позволяют повысить показатели свойств стали без появления дефектов.

Закалка стали — технологический процесс

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.

Источник

Сталь 20Х13 – хромистая нержавеющая — Литейные заводы России

Классификация хромистых нержавеющих сталейСталь 08Х13Сталь 12Х13Сталь 30Х13

Сталь 40Х13

Применение стали 20Х13

Сталь 20Х13 применяют при изготовлении изделий для работы в слабоагрессивных средах:

• атмосферные условия, кроме морских;
• водные растворы солей органических кислот при комнатной температуре;
• растворы азотной кислоты слабой и средней концентрации при умеренных температурах и др.

Сталь 20Х13 используют в тех случаях, когда изделия должны обладать достаточно высокой прочностью, а также высокой пластичностью и вязкостью. Сталь 20X13 удовлетворительно сваривается.

Сталь 20Х13 применяют также в качестве жаропрочного материала при температурах до 450-550 °С и в качестве жаростойкого — до 700 °С.

Химический состав стали 20Х13

Сталь 20Х13 входит в стали типа Х13 вместе со сталями 08Х13, 12Х13, 30Х13 и 40Х13. Занимает свой интервал по содержанию углерода — от 0,16 до 0,25 %, количества остальных легирующих элементов и примесей — такие же, как и у других сталей типа Х13 (таблица 1).

Таблица 1 — Химический состав стали 20Х13 по ГОСТ 5632-72

Класс стали 20Х13 по ГОСТ 5632-72

По классификации ГОСТ 5632-72 сталь 20Х13 относится к мартенситному классу.

Превращения и микроструктура стали 20Х13

1. При нагреве отожженной стали 20Х13 полиморфное альфа-гамма превращение в ней происходит в интервале температур от 820 °С (Ас1) до 950 °С (Ас3). Температура точки Аr1 составляет 780 °С.
2. При изотермической выдержке или медленном охлаждении в интервале 800-550 °С аустенит распадается феррито-карбидную смесь.
   Эта феррито-карбидная смесь состоит из высокохромистого феррита и карбида типа Cr23C6.
3. При быстром охлаждении стали 20Х13 в ней происходит мартенситное превращение. Температура начала мартенситного превращения — 220 °С.
4. С повышением температуры отпуска происходит значительное снижение прочности с увеличением пластичности, а также снижение коррозионной стойкости.

Сортамент стали 20Х13

Из стали 08Х13 производят следующую продукцию:

• лист толстый по ГОСТ 7350-77;
• лист тонкий по ГОСТ 5582-75;
• лента и подкат по ГОСТ 4986-78;
• сортовой прокат по ГОСТ 5949-75;
• трубы горячедеформированные по ГОСТ 9940-81;
• трубы холоднодеформированные и теплодеформированные по ГОСТ 9941-81;
• проволока по ГОСТ 18143-72.

Механические свойства стали 20Х13

Механические свойства стали 20Х13 в различных видах продукции представлено в таблице 2.

Таблица 2 — Механические свойства стали 20Х13 при 20 °С

Влияние понижения и повышения температуры на механические свойства прутка из стали 20Х13 после нормализации с 1000-1020 °С и отпуска при 730-750 °С показано в таблице 3.

Таблица 3 — Механические свойства стали 20Х13при низких и повышенных температурах

Коррозионная стойкость стали 20Х13

Сталь 20Х13 обладает высокой стойкостью в атмосферных условиях (кроме морской атмосферы), речной и водопроводной воде.

Специальные свойства стали 20Х13

Для деталей, работающих при повышенных температурах длительное время, предельная рабочая температура составляет 450-475 °С, при кратковременной работе — 500-550 °С.

Плотность стали 20Х13 — 7,76 г/см3.

Термическая обработка сварных швов стали 20Х13

После сварки проводят отпуск сварных соединений или изделий. Температура отпуска зависит от уровня требуемых механических свойств. Чаще всего применяют отпуск при 680-760 °С.

Технологические параметры стали 20Х13

Сталь 20Х13 имеет хорошую технологичность при горячей пластической деформации. Температурный интервал горячей пластической деформации составляет от 1100 до 875-950 °С. Нагрев под прокатку и ковку до 780 °С проводят медленно. После горячей деформации применяют медленное охлаждение.

Для стали 20Х13 обычно применяют смягчающий отжиг при 750-800 °С с охлаждением в печи до 500 °С. Окончательная термическая обработка – закалка с 950-1000 °С с охлаждением в масле или на воздухе и отпуск на заданную твердость и коррозионную стойкость.

Состав сплава

К второстепенным добавкам относятся:

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

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

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

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

как закалить сталь 45 Видео

6 мес. назад

Закалка матриц из 45 стали производиться на воду, отпуск низкотемпературный. Если вам необходимо закалить…

2 г. назад

Есть несколько способов для отличия 45 стали от обычной. Два самых простых — это снять с изделия стружку…

2 г. назад

3 г. назад

1 г. назад

2 г. назад

В этом видео я показываю один из способов,как я произвожу закалку металла и отпуск,показана закалка зубила.

8 мес. назад

1 г. назад

Строгание на самодельном поворотном столе.

4 г. назад

Старый обучающий фильм по термообработки стали. Начинающим кузнецам будит полезно.

1 г. назад

2 г. назад

Закалка цилиндрического пуансона для пробивки отверстия диаметром 7,2 мм.

1 г. назад

В этом видео я показываю,что будет с металлом если его при закалке охладить не в той жидкости.Покажу лопнувш…

1 г. назад

8 г. назад

Это интересно: Закалка стали — температура, режимы, технология, твердость стали после закалки

Описание марки стали 65г

65 — содержание углерода в сплавах в сотых, а «г» — марганец (легирующий элемент).

Температура ковки стали: начала — 1250 °C, конца — 760−780°C.

65 г представляет собой износостойкий, вязкий, прочный, упругий материал, с хорошим сопротивлением разрыву и стойкостью к ударным нагрузкам.

Механические свойства стали — следующих категорий:

Температура закалки — 830 °C, масляная. Температура отпуска — 470 °C.

Существует несколько видов поставки стали 65 г, одним из них является следующий:

Как закалить металл в домашних условиях

Существует большое количество способов, подразумевающих различную технику и другие приспособления. Однако в данной статье мы рассмотрим два наиболее популярных, которые лучше всего подойдут для домашних условий: в печи или духовке и на костре.

Принципиального различия между данными способами не существует. Главное — поместить нож или другое изделие в печь или костер и следить за его температурой.

Первым делом происходит отжиг, то есть главный шаг термообработки

Важно следить за температурой стали и не допустить перегрева. Если нет специального прибора, которым можно измерить ее текущий показатель, можно оценивать его по цвету каления:

• Оранжевый — от 950 до 1000 градусов;
• Красно-оранжевый — от 900 до 950;
• Красный — от 800 до 900;
• Темновато-красный — от 750 до 800 градусов;
• Красно-бордовый — от 700 до 750;
• Бордовый — от 650 до 700;
• Коричнево-красный — от 550 до 650;
• Красновато-коричневый — от 500 до 550 градусов.

Также проверить готовность закалки можно с помощью обычного магнита. Если он перестал «липнуть» к металлу, то его температура составляет порядка 760 градусов, и необходимо как можно быстрее переходить к охлаждению.

Для более удобного отпуска также можно сверяться по цвету изделия, таким образом:

• Серый — 350 градусов;
• Голубой — 300−350 градусов;
• Синий — 300 градусов;
• Фиолетовый — 280 градусов;
• Красно-коричневый — 260 градусов;
• Желто-коричневый — 250 градусов;
• Соломенно-желтый — 240 градусов;
• Светло-желтый — 200−240 градусов.

Итак, как видите, довольно просто произвести закалку изделия из стали в домашних условиях. Однако всегда нужно помнить о мерах безопасности, а также иметь в виду инструкцию, описанную в данной статье.

Особенности

Из-за своих свойств, сталь 65г не подходит для сварки. Но стоит отметить, что спектр использования довольно широк, даже если не брать во внимание холодное оружие. Из нее делают различные пружины, рессоры, корпуса подшипников, узлы и металлоконструкции. Она нашла применение даже в грузовых машинах – при создании рессоры заднего моста применяют именно этот материал.

Чтобы материал сохранял свои свойства и не покрывался ржавчиной его необходимо держать в сухом помещении, а изделия периодически покрывать маслом.

Благодаря своей дешевизне и довольно приличным свойствам, сталь 65г используют в качестве аналогов таких материалов, как: 55С2, 60С2, 70, 70Г, У8А, 9Хс.

Эластичность металла при ковке позволяет изготавливать холодное оружие и клинки в домашних условиях. Именно благодаря этой причине, сталь 65г получила широкое распространение в этой отрасли. Это касается ручного производства не только спортивных снарядов или орудий для реконструкций, но и в бытовом использовании — на кухне.

Минусы

Как отмечали выше, сталь относиться к углеродистой группе и подвержена коррозии. Поэтому не забываем два важных правила: держим клинки в сухости и чистоте и периодически смазываем касторовым малом. Уход за ножами из стали 65Г сравним с уходом за ножами из дамасской стали.

Режимы термообработки

Температурный интервал закалки стали 65Г находится в пределах 800-830 °С. Последующий высокий отпуск в режиме 160-200 °С с дальнейшим охлаждением на спокойном воздухе позволяют получить на выходе твердость стали в пределах 45-47 HRC. Данная марка стали не боится перегрева, однако при закалке в верхних температурных значениях ударная вязкость стали начинает снижаться.

Метательные ножи из стали 65Г

Метательный нож «Луч-Б»

Из стали 65Г с оплеткой Производство компании “АиР”, Златоуст, Россия Нож изготовлен из стали 65Г, …

Метательный нож «Викинг»

Из стали 65Г с оплеткой Производство компании “АиР”, Златоуст, Россия Нож изготовлен из стали 65Г, …

Метательный нож «Катран»

Из стали 65Г с оплеткой Производство компании “АиР”, Златоуст, Россия Нож изготовлен из стали 65Г, …

Метательный нож «Луч-С»

Из стали 65Г с оплеткой Производство компании “АиР”, Златоуст, Россия Нож изготовлен из стали 65Г, …

Нож из рессоры

Нож – это отличная вещь, которая может быть полезна не только в качестве прекрасного инструмента, но и в виде замечательного сувенира. Каждый мальчишка будет рад такому подарку. Если нож изготовлен вручную, то он сразу становится уникальной ценностью в глазах владельца.

Взрослые тоже не всегда используют ножи исключительно в бытовых целях – многие люди их коллекционируют. Критерии выбора у всех разные, но каждый знает, что качественная сталь – это обязательное условие для хорошего ножа. Но и красиво выполненная ручка может произвести не меньшее впечатление, чем прочное лезвие, способное долго держать заточку.