Сталь марки 40Х10С2М (ЭИ107)
Сталь марки 100Х13М (ЭИ515)
Сталь марки 95-110Х18 (ЭИ229)
Cильхром — хромокремнистая сталь мартенситного класса. Назначение: используется в изготовления клапанов выпуска автомобильных, тракторных и дизельных моторов, крепёжные детали, колосники для работы при температурах 650-850 °С. По отношению к сварке сталь является трудносвариеваемой.
По условиям службы сталь клапанов должна быть стойкой к окислению, обладать достаточной твёрдостью, обеспечивающей хорошую стойкость против истирания, быть достаточно вязкой и не давать преждевременных усталостных разрушений вследствие циклической и ударной работы клапанов. Именно эти свойства и заставили обратить внимание на 40Х10С2М, как на материал для ножевых и клинковых изделий.
Температура начала интенсивного окалинообразования в воздушной среде 850 °С, устойчива в серосодержащих средах.
При закалке с температур, лежащих выше критических, сталь 40Х10С2М приобретает мартенситную структуру с очень высокой твёрдостью, а после отжига - структуру зернистого перлита.
Химический состав стали 40Х10С2М (ЭИ107) по ГОСТ 5632-72 "Стали высококачественные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные" должен соответствовать следующим требованиям, табл.1
Таблица 1 - Химический состав стали марки 40Х10С2М (ЭИ 107), % (ГОСТ 5632-72)
| C |
Si |
Mn |
Cr |
P |
S |
Mo |
Ti |
Cu |
Fe |
| 0,35 |
1,9 |
н.б. |
9,0 |
н.б. |
н.б. |
0,7 |
- |
- |
основа |
| -0,45 |
-2,6 |
0,8 |
-10,5 |
0,030 |
0,025 |
-0,9 |
Характерной особенностью данной стали является способность при охлаждении на воздухе с надкритических температур приобретать высокую твёрдость, что вносит ряд особенностей в технологию изготовления деталей: после каждой операции горячей обработки давлением или сварки необходимо проведение отжига при 860°С (медленное охлаждение с печью). Температура начала деформации, в данном случае ковки - 1200°С, конца - 900°С. Ковка относительно тонких и длинных изделий приводит к получению структуры мартенсита. Твёрдость после отжига 269-197 НВ. После закалки, для снятия напряжений рекомендуется закаленные изделия немедленно подвергать отпуску.
Рекомендованный режим термической обработки, табл.2:
Таблица 2 - Режим термической обработки стали марки 40Х10С2М (ЭИ 107)
| Закалка с 1010-1050°С, охлаждение на воздухе или в масле, отпуск при 720-780 °С, охлаждение в масле |
Временное сопротивление σВ, Н/мм2 (кгс/мм2) |
Предел текучести σT, Н/мм2 (кгс/мм2) |
Относительное удлинение δ5, % |
Относительное сужение ψ, % |
Ударная вязкость КСИ, Дж/см2 (кгс м/см2) |
| не менее |
| 930 |
735 |
10 |
35 |
20 |
| (95) |
(75) |
(2) |
Сталь 40Х10С2М характеризуется сравнительно не высоким содержанием легирующих элементов и исходя из этого относительной дешевизной. Благодаря сочетанию хорошей стойкости в горячих газах - продуктах сжигания топлива с повышенной прочностью и сопротивлению изнашиванию применяется как, было отмечено выше для клапанов. Данная сталь относится к группе жаростойких (окалиностойких) и жаропрочных сталей, но настолько ли важны эти характеристики для режущих изделий, работающих при комнатных температурах или чуть ниже нуля? Благодаря повышенному содержанию хрома и кремния сильхромы имеют высокие температуры критических точек (АС1 - 810°С, АС3 - 950°С. Это позволяет проводить высокий отпуск и получать сорбит, устойчивый в условиях эксплуатации при более низких температурах. Вследствие получения структуры сорбита одновременно с увеличением 0,2 обеспечивается повышенное сопротивление усталости, в том числе при термоциклировании. Требуемые свойства в сильхромах достигают совместным введением таких элементов, как хром (6-10%) и кремний (1-3%), которые позволяют получить высокое сопротивление газовой коррозии. Но 10% хрома не достаточно для того, чтобы отнести сталь к разряду, именуемому "нержавеющими сталями" и обеспечить высокую коррозионную стойкость в более агрессивных средах, с которыми возможно придётся контактировать ножевым и клинковым изделиям. Отчасти это обстоятельство компенсируется, глубоким переделом данной стали на металлургических предприятиях и высокой частотой полировки изделий, что повышает способность уже товарной продукции противостоять межкристаллитной коррозии и воздействию агрессивных сред.
В тоже время присадки хрома и кремния повышают, склонность стали к отпускной хрупкости. Введение молибдена уменьшает отпускную хрупкость и препятствует значительному укрупнению зерна при закалке, а также увеличивает жаропрочность.
Несмотря на сравнительно низкое содержание углерода, правильно проведенная термическая обработка позволяет получить твёрдость 50-55 ед. HRCэ и при этом иметь хорошие результаты по износостойкости, что лишний раз подтверждает отсутствие чёткой линейной зависимости между величиной твёрдости и износостойкости.
Таким образом, данная сталь обладает хорошим комплексом свойств, что делает её вполне пригодной для изготовления ножевых и клинковых изделий рядового назначения.
Доктор технических наук, профессор кафедры общая металлургия
Южно-Уральского государственного университета
Илья Валерьевич Чуманов
|
