Таблица твердости металлов по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу, Шору
Твердостью металла называют его свойство оказывать сопротивление пластической деформации при контактном воздействии стандартного тела-наконечника на поверхностные слои материала.
Испытание на твердость — основной метод оценки качества термообработки изделия.
Определение твердости по методу Бринелля. Метод основан на том, что в плоскую поверхность под нагрузкой внедряют стальной шарик. Число твердости НВ определяется отношением нагрузки к сферической поверхности отпечатка.
Метод Роквелла (HR) основан на статическом вдавливании в испытываемую поверхность наконечника под определенной нагрузкой. В качестве наконечников для материалов с твердостью до 450 HR используют стальной шарик. В этом случае твердость обозначают как HRB. При использовании алмазного конуса твердость обозначают как HRA или HRC (в зависимости от нагрузки).
Твердость по методу Виккерса (HV)
Метод Шора. Сущность данного метода состоит в определении твердости материала образца по высоте отскакивания бойка, падающего на поверхность испытуемого тела с определенной высоты. Твердость оценивается в условных единицах, пропорциональных высоте отскакивания бойка.
Числа твердости HRC для некоторых деталей и инструментов
| Детали и инструменты | Число твердости HRC |
|---|---|
| Головки откидных болтов, гайки шестигранные, рукоятки зажимные | 33…38 |
| Головки шарнирных винтов, концы и головки установочных винтов, оси шарниров, планки прижимные и съемные, головки винтов с внутренними шестигранными отверстиями, палец поводкового патрона | 35…40 |
| Шлицы круглых гаек | 36…42 |
| Зубчатые колеса, шпонки, прихваты, сухари к станочным пазам | 40…45 |
| Пружинные и стопорные кольца, клинья натяжные | 45…50 |
| Винты самонарезающие, центры токарные, эксцентрики, опоры грибковые и опорные платики, пальцы установочные, цанги | 50…60 |
| Гайки установочные, контргайки, сухари к станочным пазам, эксцентрики круговые, кулачки эксцентриковые, фиксаторы делительных устройств, губки сменные к тискам и патронам, зубчатые колеса | 56…60 |
| Рабочие поверхности калибров — пробок и скоб | 56…64 |
| Копиры, ролики копирные | 58…63 |
| Втулки кондукторные, втулки вращающиеся для расточных борштанг | 60…64 |
Таблица соотношений между числами твердости по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу, Шору
Указанные значения твердости по Роквеллу, Виккерсу и Шору соответствуют значениям твердости по Бринеллю, определенным с помощью шарика диаметром 10 мм.
| По Роквеллу | По Бринеллю | По Виккерсу (HV) | По Шору | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| HRC | HRA | HRB | Диаметр отпечатка | HB | ||
| 65 | 84,5 | — | 2,34 | 688 | 940 | 96 |
| 64 | 83,5 | — | 2,37 | 670 | 912 | 94 |
| 63 | 83 | — | 2,39 | 659 | 867 | 93 |
| 62 | 82,5 | — | 2,42 | 643 | 846 | 92 |
| 61 | 82 | — | 2,45 | 627 | 818 | 91 |
| 60 | 81,5 | — | 2,47 | 616 | — | — |
| 59 | 81 | — | 2,5 | 601 | 756 | 86 |
| 58 | 80,5 | — | 2,54 | 582 | 704 | 83 |
| 57 | 80 | — | 2,56 | 573 | 693 | — |
| 56 | 79 | — | 2,6 | 555 | 653 | 79,5 |
| 55 | 79 | — | 2,61 | 551 | 644 | — |
| 54 | 78,5 | — | 2,65 | 534 | 618 | 76,5 |
| 53 | 78 | — | 2,68 | 522 | 594 | — |
| 52 | 77,5 | — | 2,71 | 510 | 578 | — |
| 51 | 76 | — | 2,75 | 495 | 56 | 71 |
| 76 | — | 2,76 | 492 | 549 | — | |
| 49 | 76 | — | 2,81 | 474 | 528 | — |
| 48 | 75 | — | 2,85 | 461 | 509 | 65,5 |
| 47 | 74 | — | 2,9 | 444 | 484 | 63,5 |
| 46 | 73,5 | — | 2,93 | 435 | 469 | — |
| 45 | 73 | — | 2,95 | 429 | 461 | 61,5 |
| 44 | 73 | — | 3 | 415 | 442 | 59,5 |
| 42 | 72 | — | 3,06 | 398 | 419 | — |
| 40 | 71 | — | 3,14 | 378 | 395 | 54 |
| 38 | 69 | — | 3,24 | 354 | 366 | 50 |
| 36 | 68 | — | 3,34 | 333 | 342 | — |
| 34 | 67 | — | 3,44 | 313 | 319 | 44 |
| 32 | 67 | — | 3,52 | 298 | 302 | — |
| 30 | 66 | — | 3,6 | 285 | 288 | 40,5 |
| 28 | 65 | — | 3,7 | 269 | 271 | 38,5 |
| 26 | 64 | — | 3,8 | 255 | 256 | 36,5 |
| 24 | 63 | 100 | 3,9 | 241 | 242 | 34,5 |
| 22 | 62 | 98 | 4 | 229 | 229 | 32,5 |
| 20 | 97 | 4,1 | 217 | 217 | 31 | |
| 18 | 60 | 95 | 4,2 | 207 | 206 | 29,5 |
| — | 59 | 93 | 4,26 | 200 | 199 | — |
| — | 58 | — | 4,34 | 193 | 192 | 27,5 |
| — | 57 | 91 | 4,4 | 187 | 186 | 27 |
| — | 56 | 89 | 4,48 | 180 | 179 | 25 |
tekhnar.ru
Сталь С345: аналоги, расшифровка, характеристики
Сталь С345 производят преимущественно в листах, которые используются для возведения строительных конструкций. Ещё из этого сплава делают швеллеры, применяемые для возведения каркасов, вертикальных сооружений, колонн, для поднятия жёсткости перекрытий, при строительстве ангаров и опор. Высокий спрос наблюдается и у металлических уголков, предназначенных как для усиления, так и для декорации постройки. Хорошая плотность и лёгкость, которые сочетаются с доступной ценой, повысили популярность этой стали.
Сталь С345Сварку стали разрешается проводить без предварительного разогрева и термической обработки. Швы получатся очень плотными, и смогут выдержать серьёзное внешнее воздействие. Все подобные предметы обязаны соответствовать правилам ГОСТ, из которого также можно узнать подробное описание и опции этого металлопроката. Следует отметить, что к 345 модели относятся следующие правила:
- разрешается добавка алюминия и титана;
- по просьбе потребителя может быть добавлено 0,030% фосфора и 0,035% серы;
- допускается проведение анализа на наличие хрома, никеля, мышьяка и меди;
Завод изготовитель обязан строго соблюдать все государственные требования, а продукция должна наносить на прокат соответствующую маркировку.
Характерные черты
При воздействии на С345 температурой в 20 °C сталь наделена пределом кратковременной прочности 490МПа, текучесть – 345МПа и удлинение при разрыве 15%. И чем толще будет сплав, тем ниже будут эти показатели. Однако относительное удлинение увеличится до 21%. Сам металлопрокат может выпускаться в 4-х классификациях, каждая из которых имеет определённые испытательные показания: 1-я и 3-я обладают ударной вязкостью при Т= -40 °C, но при Т= -70 °С такие свойства пропадают. 2-я и 4-я категории наделены противоположенными показателями. Что касается вязкости после механического старения, то их можно наблюдать только у 4-й и 3-й классов стали.
Свойства стали С345
Такие характеристики позволяют производить сложные строительные конструкции, которые смогут выдержать экстремальные нагрузки. Из самого низколегированного слитка можно делать заборы и ограждения любых размеров, водопроводные трубы для различных жидкостей, резервуары для хранения эмульсий и прочие изделия типичного применения. Также, благодаря устойчивости агрессивным факторам, сталь часто применяют в машиностроительном производстве для создания элементов крана, рельсов, опор линий электропередач.
Химические элементы и технология изготовления
В каждую запчасти входит множество химических компонентов, от пропорций которых будет завесить качество будущей заготовки. Если говорить про С345, то в него входит 10 составляющих, каждая из которых играет важную роль:
- Углерод (C) – не более 0,15. Его добавляют в любой низколегированный слиток для прироста прочности. Такой эффект происходит благодаря выделению карбидов, однако, увеличение твёрдости негативно сказывается на пластичности и свариваемости объекта.
- Кремний (Si) – до 0,8%. Является главным раскислителем, от содержания которого будет завесить качество готовой продукции. Также Si обеспечивает лучшую закаливаемость объектов.
- Марганец (Mn) – 1,3-1,7%. Вносится в соединение практически любого слитка для удаления кислорода. Его свойства благоприятно влияют на будущую свариваемость деталей.
- Никель (Ni), Хром (Cr), Медь (Cu) – около 0,3%. Три данных элемента защищают плоскость от ржавчины, и повышают упругость металла при повышении термического состояния.
- сера (S) – 0.04%. Негативно влияет на свариваемость, но этот компонент необходим для дальнейшей механизированной отделки.
- Фосфор (P) – 0,035%. Снижает пластичность, но увеличивает сопротивляемость ломкости при низких температурах.
- Азот (N) – 0,012%. Повышает стойкость к окалинам, и его вмешивают в термостойкие заготовки.
- Железо (Fe) – 96%. Главная составляющая.
Уголок стальной равнополочный С345
Все составляющие добавляются в ходе дальнейшей переплавки. На первом этапе собирают утилизированное железо в большую ёмкость, где нагревают до огромной температуры и выдерживают в течение нескольких часов. Затем вещество переходит в расплавленное состояние, а дополнительные компоненты всплывают на поверхность. В итоге получается сталь без примесей. И на последнем этапе раскалённое железо переливают в другой резервуар, где охлаждают и наделяют новыми соединениями.
Значение символов и классификация
В названии любого изделия зашифрованы важные характеристики. И если рассматривать данную разновидность, то её расшифровка носит такой смысл: Символ «С» говорит, что объект относится к строительному разряду. Следующие цифры указывают текучесть проката. То есть максимальное напряжение, при котором начнёт выявляться пластическая деформация этого материала, достигает 345 МПа.
Балка перекрытия С345
Марка стали С345 в основном производится по ГОСТ 27772-2015, и может быть в виде листов, гнутого профиля, широкополосного и фасонного типа. Металлопрокат относящийся к этому стандарту может носить широкий спектр применения. В некоторых случаях разрешено уплотнение термической обработкой, и добавление примесей от других моделей. Но все способы изготовления должны быть заранее обговорены с заказчиком, а в документах ставиться соответствующая отметка. В этом случае покупателю будет предоставлена гарантия качества.
Скачать ГОСТ 27772-2015
Чем можно заменить?
Категорию С345 можно заместить множеством альтернативных сплавов, например, 09Г2С. Предметы обоих марок имеют идентичный состав, но у последнего в наличии до 0,08% (As) мышьяка. Такой аналог часто используется в промышленности для обслуживания металлоконструкций, работающих под высоким давлением или при Т= от -70 до +425 °С. В названии присутствует знак «Г», который означает марганец, а цифра 2 свидетельствует о его процентном соотношении (2%). Показатель 09 указывает на общее количество углерода (0,9%).
Что касается твёрдости 09Г2С, то его значение может доходить до 490 паскалей по Бринеллю, что также увеличивает спрос на эту продукцию. Также материалы способны перенести работу в серьёзных климатических условиях. Сами листы, ударная вязкость которых достигает 49KCU, могут проходить процедуру закалки и термообработки.
Также на современном металлургическом рынке можно встретить Германские, Японские, Болгарские, Румынские варианты С345, которые будут в незначительной степени отличаться по опциям и составу. Однако предметы могут свободно функционировать друг с другом и при одинаковых факторах.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
stankiexpert.ru
Свойства легированных сталей. Испытание на твёрдость по Бринеллю
Для получения при закалке тонкого твердого слоя, равномерного по поверхности применяют мелкозернистые стали с пониженной прокаливаемостью, у которых ограничено содержание марганца и кремния, а также хрома, никеля, меди и пр. и создана устойчивая наследственная мелкозернистость путем модифицирования алюминием, титаном и пр. При увеличении содержания алюминия (сверх 0,10—0,12%) измельчение зерна прекращается, но так как твердый раствор продолжает обогащаться алюминием, прокаливаемость стали повышается.
Например:
В автомобильной промышленности для шестерен неответственного назначения, допускающих сквозную закалку зубьев (например, венец маховика автомобильных двигателей, работающий только при пуске), используют сталь с пониженной прокаливаемостью марки 55ПП содержащей 0,55 – 0,63%С и <0,5 % примесей (Si, Mn, Cr и Си) и регламентированной прокаливаемости 47РП, содержащей 0,44 – 0,51%С; 1,0 – 1,2 % Мn; 0,06 – 0,12%Ti.
15. Опишите процесс старения стали
Старение – термическая обработка, при которой главным процессом является распад пересыщенного твердого раствора.
В результате старения происходит изменение свойств закаленных сплавов.
В отличие от отпуска, после старения увеличиваются прочность и твердость, и уменьшается пластичность.
Старение сплавов связано с переменной растворимостью избыточной фазы, а упрочнение при старении происходит в результате дисперсионных выделений при распаде пересыщенного твердого раствора и возникающих при этом внутренних напряжений.
Основное назначение старения – повышение прочности и стабилизация свойств.
Различают старение естественное, искусственное и после пластической деформации.
После старения повышается прочность и снижается пластичность низкоуглеродистых сталей в результате дисперсных выделений в феррите цементита третичного и нитридов.
16. Перечислите требования к автомобильному листу
Основную массу производимого холоднокатаного листа составляет автомобильный лист. Кузов автомобиля изготовлен холодной штамповкой (и точечной сваркой) из тонкого (0,5…3мм) листа. Листовым сталям необходим высокий запас технологической пластичности (способности металла подвергаться горячей и холодной пластической деформации).
Технологическая пластичность зависит от химического состава стали, ее микроструктуры и контролируется параметрами механических свойств. Способность стали к вытяжке при холодной штамповке определяется концентрацией углерода. Чем она меньше, тем легче идет технологический процесс вытяжки. Для глубокой вытяжки содержание углерода в стали ограничивают 0,1%; при 0,2-0,3%C возможны только гибка и незначительная вытяжка.
Микроструктура стали должна состоять из феррита с небольшим количеством перлита. Выделение по границам зерен структурно свободного (третичного) цементита строго ограничивается во избежание разрывов при штамповке. Лучше всего деформируется сталь с мелким зерном, соответствующим 7-8 номеру по ГОСТ 5639-82. При большем размере зерна получается шероховатая поверхность в виде так называемой апельсиновой корки, при меньшем – сталь становится слишком жесткой и упругой. Также нежелательна разнозернистая структура, поскольку она способствует неравномерности деформации и образованию трещин.
Для глубокой, сложной и особосложной вытяжки используют малопрочные (σв = 280-ЗЗО МПа), высокопластичные (δ = 33-45 %) стали 05, 08, 10 всех видов раскисления. Их поставляют в виде тонкого холоднокатаного листа, подвергнутого рекристаллизационному отжигу при температуре 650-690 °С. Широко применяют кипящие стали 05кп, 08кп и 10кп. Для глубокой вытяжки чаще всего используют сталь 08кп.
Кипящая сталь из-за повышенной газонасыщенности склонна к деформационному старению. В связи с этим для холодной штамповки используют сталь, микролегированную ванадием 08Фкп (0,02-0,04%V) или алюминием 08Юкп. Ванадий и алюминий связывают примеси внедрения (азот, кислород) в прочные химические соединения и препятствуют развитию деформационного старения.
Применяются также полуспокойные и спокойные стали 08пс и 08, которые, несмотря на меньшую пластичность, обладают более высокой стабильностью свойств.
Свариваемость — способность получения сварного соединения, равнопрочного с основным металлом. Для образования качественного соединения важно предупредить возникновение в сварном шве различных дефектов: пор, непроваров и, главным образом, трещин. Характеристикой свариваемости данного металла служат количество допускаемых способов сварки и простота ее технологии.
Свариваемость стали тем выше, чем меньше в ней углерода и легирующих элементов. Влияние углерода является определяющим. Углерод расширяет интервал кристаллизации и увеличивает склонность к образованию горячих трещин, которая тем больше, чем дольше металл шва находится в жидком состоянии.
В связи с этим высокой свариваемостью обладают стали, содержащие до 0,25% С. К ним относятся углеродистые стали (БСт0, БСт1-БСт4, ВСт1-ВСт4; 0,5, 08, 10, 15, 20, 25), а также низколегированные, применяемые для изготовления различных металлоконструкций: стали для трубопроводов, мостостроения, вагоностроения, судостроения 09Г2(Д), 09Г2С, 14Г2, 15ГФ(Д), 16ГС, 17ГС и др.; стали с карбонитридным упрочнением, применяемые для мостов, металлоконструкций цехов, кранов, резервуаров 14Г2АФ(Д), 15Г2СФ(Д), 16Г2АФ и др.
Сварка всех этих сталей при толщинах до 15 мм не вызывает затруднений. Сварка таких же сталей больших толщин и в термически упрочненном состоянии требует подогрева и термической обработки.
При сварке углеродистых и низколегированных сталей, содержащих более 0,3%С, возникают затруднения из-за возможности закалки и охрупчивания околошовной зоны.
Сварка высокохромистых и хромоникелевых сталей в связи с неизбежными фазовыми превращениями в металле требует специальных технологических приемов – снижения скорости охлаждения, применения защитных атмосфер и последующей термической обработки.
Для того чтобы обеспечить работоспособность конкретных машин и приборов, конструкционный материал должен иметь высокую конструкционную прочность.
Конструкционной прочностью называется комплекс механических свойств, обеспечивающих надежную и длительную работу материала в условиях эксплуатации.
Требуемые характеристики механических свойств материала для конкретного изделия зависят не только от силовых факторов, но и воздействия на него рабочей среды и температуры.
Высокая прочность и долговечность конструкций при минимальной массе и наибольшей надежности достигаются технологическими, металлургическими и конструкторскими методами.
Наибольшую эффективность имеют технологические и металлургические методы, цель которых – повышение механических свойств и качества материала.
Прочность – свойство, зависящее от энергии межатомной связи, структуры и химического состава материала. Энергия межатомного взаимодействия непосредственно определяет характеристики упругих свойств (модули нормальной упругости и сдвига), а также так называемую теоретическуюпрочность.
Проблема повышения конструкционной прочности состоит не столько в повышении прочностных свойств, сколько в том, как при высокой прочности обеспечить высокое сопротивление вязкому разрушению, т. е. надежность материала.
В углеродистых сталях закалкой на мартенсит и низким отпуском можно получить при содержании 0,4%С σв ≈2400 МПа, при 0,6%С σв ≈2800 МПа. Однако при такой прочности стали хрупки, эксплуатационно ненадежны.
Заданные прочность, надежность, долговечность достигаются формированием определенного структурного состояния.
Формированию благоприятной структуры и обеспечению надежности способствуют рациональное легирование, измельчение зерна, повышение металлургического качества.
Канатную проволоку свивают в канаты (для судов, шахт, лифтов, кранов). При диаметре 1 мм и менее стандарты разных стран гарантируют для канатной проволоки предел прочности σв > 1300…2400 МПа.
При такой прочности проволоке нужен и запас пластичности: нити каната должны выдерживать перегибы и удары. Этот запас проверяется испытаниями: на многократный «гиб с перегибом», скручивание, навивку, разрыв с узлом. Необходимая структура – тонкопластинчатый перлит (сорбит), упрочняемый холодным волочением. Чтобы выдерживать при этом большие обжатия, нужна эвтектоидная сталь – углеродистая сталь 65…85.
Чем тоньше пластинки цементита в перлите, тем больше упрочнение. Пластинки тем тоньше, чем ниже температура распада переохлажденного аустенита. Оптимальную температуру изотермического распада надо быстро достичь (если распад начнется выше, перлит грубее) и точно выдержать (чуть ниже появятся менее пластичные игольчатые структуры — бейнит). Поэтому делается патентирование: протягиваемая проволока проходит через печь (или соляную ванну) нагрева и быстро охлаждается до температуры распада аустенита в ванне с расплавом свинца или солей. После волочения делается еще низкий отпуск для снятия напряжений.
К стали для патентирования есть ряд жестких требований
mirznanii.com