Характеристики применения стали 95х18 и закалка при производстве

Основным материалом в строительном производстве, при выпуске машин, механизмов, инструментов и оружия является сталь. Широкое применение стали 95×18, характеристики которой улучшены в процессе производства, обусловлено ее повышенной прочностью и износостойкостью. Нержавеющая сталь этой марки имеет устаревшее обозначение ЭИ229 и 95×18, используется аналогично.

Описание стали

Ответственные металлические заготовки и детали, оружие и режущие предметы изготавливаются из прочного, пластичного металла, который соответствует требуемым показателям вязкости. В процессе производства рассматривают химические компоненты в составе материала, затем при нагревании ему придаются заданные качества и свойства.

Сплав 95×18

Металл относится к обыкновенному классу стойких к коррозии сталей с повышенными показателями прочности и низким износом. Используется для изготовления твердых и прочных заготовок, например, центральных нагруженных осей, разнообразных втулок, подшипников. Разработаны сплавы, их обозначают добавлением в конце буквы ш (95×18ш), расшифровка говорит, что это подшипниковая сталь с набором необходимых качеств.

Качественные и долговечные ножи получаются из стали 95×18, иногда в ножевой промышленности проскакивает наименование 98×18, но это другой материал. Сталь 95×13, в отличие от искомой марки, имеет в составе 0,96% углерода, 13% хрома и называется высокоуглеродистая сталь.

Химический состав ножевой стали запатентован недавно, но благодаря высокой эффективности в работе он становится популярным в металлургической промышленности и в оружейной отрасли. В производстве требуется соблюдение тонкостей технологии, так как из-за капризности материала легко допускается пережог или устанавливается неправильное время отжига.

Состав компонентов в стальном сплаве

Изготовлением предметов из этой марки занимаются опытные цеха, не один год работающие в области оружия и ножей. Эффективное производство кованых деталей и заготовок напрямую зависит от химического состава, включающего в себя:

• хром в соотношении к основной массе в количестве 16,9−18, 9%;
• показатель кремния не должен превышать 0,8%, магний содержится в аналогичной пропорции;
• титан в количестве больше 0,21% вреден и портит качество сплава;
• фосфор, а также сера не должны превышать 0,03−0,32% от всего веса;
• марганец и никель вводится в количестве, не превышающем 0,6%.

Хром в сплаве играет особую роль, придает материалу стойкость к коррозии и ржавчине поверхностного слоя. Идеальным является полученный материал с пониженным содержанием кислорода и водорода в составе металла. Это избавляет изделия или начальные заготовки от появления мелкой сетки трещин.

В результате ковки структура металла уплотняется, в решетке между кристаллами промежутки сжимаются, уменьшается число пустых полостей. Это позволяет увеличить пластичность металла, текучесть, но, не затрагивая при этом предел прочности.

Показатели и характеристики металла

Из-за высокого сопротивления развитию коррозионного процесса сталь применяется при производстве элементов, воспринимающих при работе в конструкции основные нагрузки, работающих под действием разрушающей среды в виде агрессивной атмосферы или высоких температурных показателях.

В продаже на строительном рынке имеется сталь 95×18 в виде прутка со шлифованной, калиброванной, фасонной боковой поверхностью. Другой формой для продажи становится полоса, кованые поковки или заготовки определенного размера, указанного в каталоге.

Механические свойства

На качество материала сильно влияет своевременность отжига и температурного отпуска, нарушение технологии ведет к появлению отрицательных показателей при постпроизводственном испытании. При закалке сталь мартенситного класса упрочняется, что ведет к получению лебедуритной структурной формы с присутствием в составе небольшого числа карбидов, которые после остывания различаются между собой морфологически:

• первичные карбиды отличаются вытянутой формой по линии прокатки или ковки, их появление отмечается после прохождения жидкой фазы;
• мелкие карбиды вторичного порядка выявляются на краях и в толще аустеничных зерен в процессе остывания.

Процесс закалки увеличивает количество аустенитов до предельного количества, при этом материал набирает максимальную прочность, ее показатели находятся в промежутке 58−59 Н. R. Нагревание до 1050˚С задает стали повышенную прочность. Чтобы получить показатель прочности 26 HR, сплав нужно нагревать до 1250˚С.

Технические характеристики 95×18 в готовом виде выглядят так:

• удельный вес материала составляет 7,75 т (так весит 1 м³ стали);
• показатели твердости находятся в диапазоне от 230 до 245 МПа;
• теплопроводность стали имеет значение 24,5 вт;
• плотность 7,74×10 ³кг на кубометр;
• удельная теплоемкость определяется показателем 0,484×10 3 дж (измеряется при 20˚С);
• удельное сопротивление показывает 0,685×10 6 Ом.

Особенности материала

Процесс легирования сплава проходит в экономичном режиме и не требует высоких затрат. Несмотря на идеальные условия технологических процессов и полученных качеств, из стали 95×18 не рекомендуется делать конструкционные сложные детали по причине некоторых факторов:

• при нагреве на поверхности материала происходит укрупнение зерен и образование новых;
• последующая термическая обработка не позволяет полностью от них избавиться из-за незначительного числа полиморфных процессов;
• металл сохраняет заданные свойства только до минус 40˚С, дальнейшее снижение ведет к ухудшению качеств;
• из-за недостаточного количества плоскостей, участвующих в процессе скольжения при холодной ковке, материал отличается трудным формообразованием.

Основные показатели производственного процесса

Работа в металлургической промышленности требует соблюдения заданных технологических параметров и проведения стандартизированных приемов, которые соответствуют разработанным и утвержденным ГОСТам на Российской территории. Метод перековки или проката исходного материала успешно применяется для изготовления стали 95×18. При этом имеет значение высокая температура и медленное охлаждение.

Металл деформируется при показателях от 905˚С до 1125˚С, затем следует постепенное охлаждение или сохранение в течение некоторого времени температуры 750−760˚С и потом снижение степени нагрева. Закалка проводится в ваннах с маслом при температуре 1000−1050˚С, для отпуска характерны показатели 210−320˚С, увеличение последних параметров ведет к снижению коррозийной стойкости, так как возрастает концентрация карбидов.

Для увеличения антикоррозийных свойств и их закрепления в охладительную ванну добавляется соль, раствор должен быть трехпроцентный. Отжиг производят в температуре 890−920˚С. При обработке металла, профиль которого в поперечнике по сечению меньше 70 см, применяется перекристаллизация, окончанием является постепенный отпуск. Холодная обработка проходит при 75−85˚С, ковка — при 1190−2000˚С, практикуется постепенное повышение до 847−850˚С и выдерживание в 755˚С.

Повышение полезных качеств

Чтобы увеличить стойкость стали к коррозии и прочности, для уменьшения способности образовывать крупные зерна на поверхности в состав сплава вводят элементы, влияющие на образование карбидов и микроскопических дозировок церия. Этот элемент относится к категории активных поверхностных компонентов и дополнительно снижает зернистость полученной стали. Вводят тщательно отрегулированную легированную норму, так как ее нарушение на мельчайшую величину изменит свойства материала непредсказуемым образом.

Чтобы снизить растрескивание и ломкость металла при пластичной холодной обработке, вводят следующие примеси:

• для повышения показателя прочности используют углерод и азот, при этом их общая концентрация в массе должна быть ≤ 0,01%, это также влияет на работоспособность и долговечность сварных швов хромированных сталей;
• ломкость металла при ковке холодным способом снижается с введением в сплав фосфора, кремния, кислорода, серы, марганца.

Повышение чистоты ферритных сплавов с добавлением хрома ведет к увеличению точности при использовании металла в изготовлении деталей и заготовок и при выплавке. В ферритных соединениях существует опасность антикоррозийного разрушения соединений кристаллической решетки. Чтобы этого избежать, вводят дополнительные добавки титана и ниобия при условии сохранения требуемой концентрации углерода и азота.

Ферритные стали становятся хрупкими при изменении параметров термической обработки, что успешно обращается вспять при правильном вторичном воздействии температуры. Чтобы на поверхности стали не было разрывов и трещин, требуется соединение продуктов раскисления с силикатными включениями. Помогает при этом легирование кремнием, который на поверхности образовывает своеобразную пленку и препятствует появлению точечной коррозии.

Сталь 95×18 часто применяется в изделиях и заготовках, которые при соединении не подвергаются сварке. Механические нагрузки выбираются соответственно качеству ножа, так как хрупкость материала ведет к разрушению кромки при значительных усилиях, например, ударных.

Для проверки твердости используют метод Роквелла, который заключается в измерении заглубления в материале твердого наконечника измерительного прибора после приложения стандартной для всех случаев нагрузки. Обычно величина составляет 60, 100, 150 КГС. Этот способ распространен, так как относится к наиболее результативным измерениям.

Деление сталей

Углеродистые стали получают при соединении железа с углеродом, концентрация последнего компонента находится на уровне 2%. Помимо углерода, в сплав добавляют серу, кремний, магний, фосфор. Недостатками углеродистой стали являются:

• пластичность уменьшается при повышении прочности материала;
• использование стали при высоких температурах ведет к потере твердости и прочности, увеличению в размерах;
• в конструктивных деталях прочность компенсируется увеличением массы, что добавляет стоимости.

В легированные стали при выплавке добавляют хим. элементы для повышения рабочих качеств, это могут быть хром, ванадий, никель, молибден, вольфрам, кремний, марганец и другие. Готовые легированные стали подразделяются на группы:

• низколегированные смеси содержат до 2,5% примесей;
• среднелегированные сплавы отличаются количеством добавок от 2,5 до 10%;
• высоколегированные составы включают более 10% примесей от общего веса.

Высоколегированные показывают большую работоспособность, с их применением экономится металл, увеличивается производительность при изготовлении деталей.

Стали 95Х6М3Ф3СТ часто путают со сплавом 95×18, отзывы говорят, что этот сплав не является аналогом. Материал с такой буквенной расшифровкой используют в инструментальной промышленности в качестве быстрорежущих сталей, ножей для разделения жидкой стекломассы, износостойких деталей с повышенной теплостойкостью.