Закалка и отпуск стали 65Г

Термическая обработка стали 65Г

Конструкционная высокоуглеродистая сталь марки 65Г, поставляемая исходя из этого тех. требованиям ГОСТ 14959, собой представляет сталь рессорно-пружинной группы. Она должна в себе совмещать высокую поверхностную твёрдость (зачем в её состав вводится до 1% марганца) и очень высокую упругость. Все эти характеристики обеспечиваются в результате выполнения надлежащей термообработки изделий, которые сделаны из рассматриваемой стали.

Исходный химический состав стали и требования к деталям, изготавливаемым из неё

Относясь к категории экономнолегированных, сталь 65Г относительно дешёвая, что обуславливает её широкое и эффективное использование. В числе основных её элементов находятся:

1. углерод (в границах 0,62…0,70 %);
2. марганец (в границах 0,9…1,2 %);
3. хром и никель (до 0,25…0,30 %).

Все другие составляющие – медь, фосфор, сера и т.д. – относятся к примесям, и допускаются в химическом составе этого материала в количестве, ограничиваемых государственным стандартом.

При достаточной твёрдости (к примеру, после верхней нормализации она должна составлять не менее 285 НВ), и прочности на растяжение (не ниже 750 МПа), сталь 65Г обладает достаточной для своего класса ударной вязкостью – 3,0…3,5 кг•м/см 2 . Это даёт возможность применять материал для изготовления ответственных деталей подъёмно-транспортного оборудования (в особенности, ходовых колёс кранов мостового типа, катков), а еще пружинных шайб и пружин неответственного назначения.

Необходимо выделить, что детали пружин, сделанные из стали 65Г, плохо свариваются, а еще не могут сопротивляться иногда возникающим растягивающим напряжениям (относительное удлинение не превышает 9%), а поэтому не подлежат использованию в неразъёмных конструкциях машин и механизмов. При проведении процессов холодного пластического деформирования сталь становится очень малопластичной уже при малых (до 10%) деформациях, по этому, если понадобится изготовления из неё пружин внушительных размеров, приходится использовать нагрев начальных заготовок, даже под листовую штамповку. Тем не менее, и в горячем состоянии предельные степени деформации стали 65Г не превышают 50…60%.

Состав стали 65Г

Не обращая внимания на то, что в ходе деформационного упрочнения предел временного сопротивления материала становится больше до 1200…1300 МПа, данных показателей недостаточно для того, чтобы давать конечной продукции (к примеру, пружинам) нужную эксплуатационную крепость. По этому закалка и отпуск стали 65Г обязательны.

Идеальные технологичные процессы термообработки материала

Выбор режима термические обработки диктуется производственными требованиями. Во многих случаях чтобы придать необходимых физико-механических параметров применяют:

• нормализацию;
• закалку с дальнейшим отпуском.

Температурно-временные параметры термообработки и выбор её вида зависят от исходной структуры стали. Этот материал принадлежит к сталям доэвтектоидного типа, по этому в его составе при температуре выше нижней точки аустенитного превращения — 723 °С — на 30…50 °С содержится аустенит в виде твёрдой механической смеси с незначительным количеством феррита. Потому как аустенит – более твёрдая структурная составная часть, чем феррит, то интервал закалочных температур для стали 65Г станет значительно меньше, чем для конструкционных сталей с более невысоким процентным содержанием углерода. Аналогичным образом, температурный интервал закалки стали этой марки должен находиться в границах не больше 800…830 °С.

Приблизительно аналогичный диапазон температур используют и для проведения нормализации – технологичной операции термические обработки, какую применяют с целью исправления структуры материала изделия, для снимания внутренних стрессов, а при дальнейшей обработке механическим путем полуфабриката – и с целью улучшения его обрабатываемости.

Потому как вязкость к ударам у закалённой стали 65Г – пониженная, то после закалки изделия из неё, например, пружины, непременно должны пройти большой отпуск. Происходящие в ходе отпуска мартенситно-аустенитные превращения уменьшают уровень появляющихся во время закалки внутренних стрессов, уменьшают хрупкость и несколько поднимают критерии ударной вязкости.

Переход высокого отпуска исключается из режима исключительно в случае, когда заготовка проходит изотермическую закалку. В результате высокого отпуска сталь 65Г приобретает структуру сорбита, специфическими особенностями которой являются мелкодисперсность структуры при сохранении с самого начала больших показателей твёрдости, что абсолютно отвечает условиям эксплуатации.

Режимы закалки стали 65Г

Для выполнения тех параметров, которые заданы техусловиями на эксплуатацию деталей, при подборе режима закалки берут во внимание следующие составляющие:

1. способ и оборудование для нагревания изделий до требуемых температур;
2. установление необходимого температурного диапазона закалки;
3. выбор благоприятного времени выдержки при этой температуре;
4. выбор вида закалочной среды;
5. технологию охлаждения детали после закалки.

Интенсивность нагревания определяет качество получаемой структуры. Для малолегированных сталей процесс ведут очень быстро, потому как при этом минимизируется риск обезуглероживания материала, и, как последствие, потеря деталью собственных параметров прочности. Впрочем слишком быстрый нагрев вызывает к жизни другие не приятные моменты. В особенности, для больших деталей, с большими перепадами поперечных сечений это способно вызвать неравномерное нагревание металла, с перспективой последующего возникновения закалочных трещин, выкрашивания углов и кромок.

Температура заготовки в зависимости от цвета при нагревании

Для достижения самой большой степени равномерности нагрева сталь в первую очередь подогревают в предварительных камерах термических печей до температур, немного ниже закалочных – от 550 до 700 °С, и лишь потом деталь направляется конкретно в закалочную печь. Скорее всего нагрев выполняется в расплавах солей, очень медленно – в газовых печах, и ещё очень медленно – в электрических печах. Собственно поэтому находящаяся на поверхности закалка стальных изделий 65Г в индукционных печах делается весьма нечасто. Индуктор, как закалочный аппарат, применяется лишь для изделий с малым поперечным сечением. При подборе вида нагревательного устройства важен также состав атмосферы, какая в нём образовывается. В особенности, для термических печей, работающих на газе, пытаются всемерно уменьшать продолжительность нахождения детали в печи, потому как в другом случае происходит выгорание части углерода слоя поверхности.

Исходя из нормируемой для стали 65Г температуры закалки в 800…820 °С, максимальная величина обезуглероженного слоя не должна быть более 50…60 мкм.

Диапазон температур закалочных температур может корректироваться в зависимости от формы изделия. К примеру, если деталь имеет непростые формы, небольшие размеры и сделана из листового металла, то комфортной температурой будет нижняя граница вышеуказанного диапазона. Управляя температурой закалки (к примеру, при помощи автоматизированных термопреобразователей), разрешается менять толщину закалённого слоя и величину зоны, которая прокалилась менее других. К аналогичным техническим решениям прибегают, когда разные части детали работают в различных условиях эксплуатации.

Сталь 65Г не боится перегрева, но при закалке по верхнему значению температурного диапазона вязкость к ударам материала начинает уменьшаться, что сопровождается ростом зерён в микроструктуре.

Для уменьшения коробления деталей, которые имеют тонкие рёбра и перемычки, пользуются нагревом в соляных закалочных ваннах. Чаще используют расплав хлористого натрия, а для раскисления в объём работы ванны добавляют буру или ферросилиций.

Выдержка при закалке стальных изделий 65Г при заданном температурном интервале происходит до той поры, пока абсолютно никак не случится перлитное превращение. Данный процесс зависит от размеров поперечного сечения детали и способа нагрева. Для наиболее употребительных случаев воспользуйтесь данными таблицы:

Временя нагрева и выдержки в зависимости от закалочной среды и габаритов заготовки

Самый большой 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 делают не в воду, а в масло, это дает возможность избежать потенциальной опасности трещины.

Технология будущего отпуска

Как уже указывалось, для получения структуры сорбита стальные изделия 65Г подвергают только большому отпуску при температуре 550…600 °С, с охлаждением на спокойном воздухе. Для особо ответственных деталей порой проводят дополнительный невысокий отпуск. Диапазон его температур — 160…200 °С, с дальнейшим небыстрым охлаждением на воздухе. Эта технология дает возможность избежать накапливания термических стрессов в изделии, и увеличивает его долговечность. Для отпуска можно использовать не только пламенные, но и печи работающие от электричества, оборудованные устройствами для циркуляции принудительного типа воздуха. Время выдержки изделий в подобных печах — от 110 до 160 мин (увеличенные нормы времени соответствуют деталям сложной формы и основательных поперечных сечений).

В качестве рабочих сред при закалке стали 65Г не стоит применять воду и водные солевые растворы. Ускорение процесса охлаждения, которое вызывает вода, часто сопровождается неравномерностью прокаливания.

Итоговый качественный контроль закалки состоит в оценке макро- и микроструктуры металла, а еще в определении завершальной твёрдости изделия. Находящаяся на поверхности твёрдость продукции, которая сделана из стали 65Г, должна быть в пределах 35…40 НRC после нормализации, и 40…45 НRC – после закалки с высоким отпуском.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.