Сталь 65г твердость hrc

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:

• 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.

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:

Сталь 65Г: характеристики и применение

Существуют виды сталей, имеющих ограниченное применение. Именно к ним относят рессорно – пружинную сталь 65Г. Её характеристики отличают высокие параметры упругости и стойкостью к износу.

Химический состав

В состав марки 65Г входят следующие вещества:

до 0,65% углерода (С);

до 1,2% марганца (Мn);

до 0,4% кремния (Si);

до 0,25% хрома (Сг);

до 0,035% фосфора (Р);

до 0,25% никеля (Ni).

Расшифровка стали

Буква Г означает, что основной легирующий элемент – марганец, а цифра 65 – это процентное содержание углерода в сплаве в сотых долях (0,65%)

Наличие марганца в таком количестве увеличивает упругость стали и ее сопротивление на разрыв.

Эта сталь выпускается на основании ГОСТ14959-2016.

Действие этого документа относится к горячекатанному и кованному прокату. Кроме того, он регламентирует такую продукцию, как специальный прокат, который предназначен для производства пружинной и рессорной продукции. Этот ГОСТ нормирует химический состав проката.

Производители выпускают следующую номенклатуру продукции:

• сортовой прокат, в т. ч. фасонный – ГОСТ 14959-79;
• пруток калиброванный – ГОСТ 1051-73;
• серебрянка – ГОСТ 14955-77.

Кроме тог,о металлургические предприятия выпускают лист разной толщины, круги, полосы, прутки прочие виды изделий.

Аналоги стали 65Г

В качестве заменителя для стали 65Г можно использовать – 60С2А, 9ХС, 50ХФА, 60С2.

Зарубежные металлурги производят следующие аналоги:

• США – G15660;
• Германия – 66Mn4;
• Великобритания – 080A67;
• Китай – 65Mn.

Общие параметры

Вещества, входящие в этот материал и дальнейшая его термообработка обеспечивает:

• высокую стойкость к износу;
• хорошая ударная вязкость;
• сопротивление на разрыв;
• высокая стойкость к воздействию ударов.

Отсутствие большого количества легирующих элементов позволяет обеспечить относительно низкую цену этой стали.

Для получения заданных параметров сталь марки 65Г закаливают при температуре от 800 до 830 ºC. Отпуск выполняют при температуре от 160 до 200 ºC, такой отпуск называют высоким. Охлаждение выполняют на воздухе. Такие режимы термической обработки позволяют получить изделие с твёрдостью поверхности 45- 47 по HRC.

Технолог, проектируя процесс термообработки должен помнить, сталь 65Г и ее аналоги не опасаются перегрева, но при выполнении закаливания в верхних точках температурного диапазона может снизиться ударная вязкость.

Применение стали 65Г

Эта сталь и ее аналоги нашли свое применение во многих отраслях промышленности, например, в автомобилестроении, станкостроении и пр. Практически сталь 65Г и ее аналоги можно встретить в любом автомобиле, тракторе, станке, судне, то есть в любом оборудовании, в котором эксплуатируются рессоры, пружины, в том числе и тарельчатые и пр.

Как правило, твёрдость пружин лежит в диапазоне от 40 до 50 по Rc. ГОСТ определяет методики проверки, которые максимально приближены к реальным условиям их работ. Во время приемки пружинная продукция проходит испытания на растяжение, сжатие и пр. Более того, на поверхности готовых изделий недопустимо наличие рисок, царапин и пр. Все дело в том, что рано или поздно их наличие приведет к появлению трещин на поверхности изделий.

Пружины, которые производят из проволоки, прошедшей термическую обработку, такую называют патентированной, или лент класса Н, П или В, подвергают операции дополнительного отпуска. Она необходима для устранения внутренних напряжений, которые возникают при их производстве. Кроме того, такая дополнительная обработка приводит к повышению упругости готовых изделий. Дополнительный отпуск выполняют в ваннах, наполненных селитрой, время отпуска составляет 5 – 10 минут. Кроме того, при отпуске с использованием электропечей, технологи должны отслеживать то, чтобы изделия прогревались равномерно, в противном случае, возможно, возникновение внутренних напряжений.

Изделия, произведённые из отожжённой стали, подвергаются операциям закаливания и отпуска. При этом отпуск выполняют при температуре до 720 ºC.

Пружины, предназначенные для закаливания, могут помещать или разогретые ванны, заполненные соляным раствором, или в камерные печи.

Существует ряд технологических особенностей при производстве пружинных изделий из стали 65Г. В частности, пружины небольшого размера, помещают в печи на специальных поддонах. Изделия большого размера на специальных приспособлениях, которые предотвращают появление коробления, это могут быть трубы соответствующего размера.

Имеет смысл отметить, что, кроме промышленности, сталь марки 65Г применяют для производства клинкового оружия – это специальные ножи для метания и турнирные мечи, используемые в исторических реконструкциях. Кстати, именно в этой сфере применения, проявляется один из недостатков этого сплава – низкая стойкость к воздействию коррозии. Именно поэтому клинки после использования проходят смазку касторовым маслом. Специалисты утверждают, что уход за клинковым оружием можно сравнить за правилами ухода за дамасской сталью.

Для изготовления, например, кухонных или охотничьих ножей эта сталь не лучшее решение, это вызвано рядом ее свойств.

Сталь марки 65Г

Поставщик Ауремо ООО www.auremo.org
Купить: Санкт-Петербург +7(812)680-16-77, Днепр +380(56)790-91-90, info[æ]auremo.org
65Г труба, лента, проволока, лист, круг 65Г

Применение стали 65Г и термообработка изделий: пружины спиральные, листовые и пружинные шайбы делают из стали 65Г и других пружинно-ресорных сталей. Для изготовления пружин применяют пружинную сталь. Твёрдость пружин находится в пределах R_c = 40-50, а пружинных шайб R_с = 40-48. При приёмке пружины проверяют на твёрдость и на упругость. Метод проверки должен, по возможности, приближаться к фактическим условиям работы пружин (растяжение, сжатие или изгиб).

Пружины, изготовленные из термически обработанной (патентированной) проволоки или ленты классов Н, П и В, проходят дополнительный отпуск при температуре 250-350° для снятия внутренних напряжений, возникших при их изготовлении, и для повышения упругих свойств проволоки.

Отпуск пружин лучше всего производить в селитровых ваннах в течение 5-10 мин., в зависимости от сечения материала. При отпуске в нефтяных или электрических печах следует особое внимание обращать на равномерность нагрева. Время отпуска в этих печах 20-40 мин.

Пружины, изготовленные из отожжённой стали, подвергают закалке и отпуску. В случае изготовления пружин из проволоки диаметром более 6 мм перед закалкой производят высокий отпуск при температуре 670-720° для устранения наклёпа, явившегося результатом холодной навивки. Пружины, навиваемые нагорячо, перед закалкой проходят нормализацию.

Для нагрева под закалку пружины помещают в камерные печи или соляные ванны, нагретые до требуемой температуры. Во избежание деформации пружины крупных размеров нагревают в специальном приспособлении.

Мелкие пружины в печь загружают на противне. Выдержка в печи должна быть наименьшая – для предотвращения окисления и обезуглероживания. Для уменьшения времени пребывания в печи мелкие пружины кладут на предварительно нагретый противень. При отсутствии в печи защитной атмосферы пружины упаковывают в изолирующую среду или же забрасывают в печь небольшие количества древесного угля. Охлаждают пружины в масле. Охлаждать пружины в воде во избежание появления трещин не рекомендуется. В случае необходимости закалки в воде выдержка должна быть не более 2-3 сек. с последующим охлаждением в масле.

Перед отпуском пружины очищают от масла промывкой в содовом растворе или тщательной протиркой в опилках. Не удалённое с пружин масло при отпуске вспыхивает и изменяет условия отпуска, что приводит к неравномерному нагреву и заниженной твёрдости. Температура отпуска 300-420°. Отжиг крайних витков производится в свинцовой ванне.

Крупные пружины перед отпуском надевают на трубы для устранения коробления.

Следует обратить внимание на поверхность материала, идущего для изготовления пружин. Риски, волосовины и прочие дефекты ведут к образованию трещин, а обезуглероженный слой – к уменьшению упругих свойств пружины.

Весьма часто антикоррозийные покрытия, применяемые для ряда пружин, придают им хрупкость вследствие насыщения металла водородом во время травления и в процессе покрытия. Особенно это заметно на пружинах из проволоки или ленты малого сечения. Эта хрупкость, называемая травильной или водородной, устраняется нагревом готовых пружин в масле, глицерине или сушильном шкафу при температуре 150-180° в течение 1-2 час.

Однако при длительном травлении металл насыщается водородом настолько сильно, что указанная температура не устраняет хрупкости и пружины необходимо отжигать. Во избежание глубокого наводороживания пружины из тонкой проволоки или ленты перед покрытием не следует травить, а нужно подвергать их пескоструйной очистке и после Покрытия нагревать, как указано выше.

Технические характеристики рессорно пружинной стали 65Г

Основные характеристики сплавов определяют область их применения. Сталь 65Г отличают высокие показатели упругости и износоустойчивости. Преимуществом продукта является и низкая стоимость. Эти качества делают его незаменимым в изготовлении рессорной продукции, а также спортивного оружия.

Расшифровка маркировки

Сталью называют сплав железа с углеродом. Одной из самых распространенных в России является марка стали 65Г, расшифровка ее понятна и проста – цифрами и буквами обозначается содержание в сплаве легирующих элементов. Общий принцип маркировки сталей предусматривает три позиции, которые указывают слева направо:

• массу углерода в сотых долях процента;
• знак главного легирующего компонента;
• округленное до целого числа значение основного добавочного элемента.

Меняя добавки и их количественное содержание, можно материалу задать необходимые технологические свойства. Углерод повышает твердость сплава, однако при увеличении его концентрации выше 2,14% материал становится слишком хрупким. В данном случае цифры свидетельствуют о массовой доле основного составного элемента в стали – углерода. Его концентрация составляет 0,65%. Буква «Г» указывает на главный легирующий компонент – марганец.

Сталь 65Г, характеристики, применение регламентируются ГОСТОм 14959-2016, который определяет концентрации легирующих элементов. Номенклатура выпускаемой продукции состоит:

• из сортового проката;
• прутка калиброванного с ГОСТом – 1052-71;
• серебрянки, ГОСТ – 14955-77;
• листов и полос разных размеров.

Сплав относится к категории высокоуглеродистого рессорно-пружинного сырья. В них должны сочетаться свойства высокой поверхностной твердости и хорошей упругости. Их достигают с помощью термической обработки и различных добавок. Основными из них являются:

• углерод, обеспечивающий эффект прочности материала – 0,62-0,70%;
• марганец, повышающий поверхностную твердость и значительное сопротивление разрыву – 0,9-1,2%;
• кремний, один из раскислителей – 0,17-0,37%.

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.

Заменителями для сплава могут выступать марки:

Из зарубежных аналогов можно отметить:

• G15660 – в Соединенных штатах;
• 66Mn4 – Германии;
• 65Mn – Китае;
• 080А67 – Великобритании.

Термическая обработка

Сталь 65Г, характеристики которой изначально задаются ее химическим составом, подлежит дальнейшей термообработке. Во многом, от нее зависит качество производимой продукции. В результате теплового воздействия:

• происходят внутренние структурные изменения в металле;
• улучшаются его механические свойства;
• увеличивается износоустойчивость изделий;
• повышается их надежность;
• снижается себестоимость деталей вследствие применения более дешевых добавок;
• расширяется сфера использования продукции.

Основные этапы термической обработки заключаются в процессах:

• отжига;
• дальнейшей нормализации;
• закалки и отпуска.

Закалка и отпуск изделий

Закалка происходит при нагреве детали до температур выше критической, и быстром охлаждении в определенной среде. Диапазон температур, подходящих для закалки деталей из стали 65Г, составляет 800 – 820оС. Дальнейшее охлаждение осуществляется в масле, что позволяет устранить вероятность растрескивания поверхности изделий.

В зависимости от тех характеристик, которые заданы эксплуатационными требованиями для изделий, при подборе режима закалки учитываются:

• оборудование и метод нагрева;
• температурный диапазон процесса;
• время выдержки при выбранном режиме;
• тип закалочной среды;
• способ дальнейшего охлаждения.

Отжиг изделий производится путем повторного нагрева, после которого осуществляются процедуры выдержки и медленного охлаждения. Температура отжига соответствует тепловому воздействию при закалке стали.

Отпуск металла осуществляют для ликвидации внутренних напряжений, появившихся в нем в процессе закалки. На выходе несколько уменьшается твердость сплава, но увеличивается его вязкость. Отпуск проводится путем вторичного нагрева в более низком температурном режиме и последующего спокойного охлаждения. Кроме того, меняя температурные режимы отпуска, можно придавать металлу разные механические свойства.

Для продукции из стали 65г обычно проводят высокий вариант отпуска в диапазоне температур 550 – 600 градусов с дальнейшим охлаждением на воздухе, однако при этом снижается показатель ударной вязкости. Для изделий, требующих высокой надежности и долговечности, дополнительно применяется низкий отпуск в интервале 160 – 200оС, сопровождающийся медленным охлаждением на воздухе. Твердость стали на выходе может составить 45 – 47 HRC.

Преимущества и недостатки

Несомненно, широкая область применения обусловлена очевидными достоинствами, которыми обладает сталь 65Г:

• характеристики, применение для ножей обусловлены устойчивостью к ударным деформациям и простотой заточки;
• высокая твердость, до 50-55 HRC, предохраняет изделия от поломок;
• низкая стоимость позволяет удешевить выпускаемую продукцию;
• высокая сопротивляемость разрыву делает ее незаменимой в изготовлении пружинной продукции;
• значительный предел текучести позволяет изделию восстанавливать свою форму после прекращения действия деформирующей нагрузки;
• металл хорошо поддается ковке;
• после процедуры чернения на его поверхности образуется оксидная пленка, предохраняющая поверхность от коррозии.

Как и любой сплав, сталь 65Г обладает определенными недостатками:

• она сильно подвержена коррозии;
• несмотря на легкую заточку, доводка режущей кромки слишком трудоемка;
• существует вероятность деформации при ударных нагрузках.

Область применения

Сплав является конструкционным материалом с высокой степенью упругости, что позволяет использовать его в машиностроении и станкостроении для производства механизмов, работающих под длительными нагрузками:

• для создания рессор в автомобилях;
• упорных шайб и сланцев;
• подшипников и тормозных лент;
• пружинных механизмов;
• фрикционных дисков.

Из сталей марок 65, 70 можно изготовить также:

• спортивные клинки;
• метательные ножи;
• медицинские изделия;
• бритвы;
• другие элементы, не подвергающиеся длительным ударным нагрузкам.

Материал не подходит для сварки и использования в условиях повышенной влажности, так как подвержен коррозии. Однако его можно применять в контактно-точечных сварочных операциях. Изготовленные из него изделия необходимо смазывать маслом или использовать только в сухом помещении.