Из чего состоит сталь марки 25 и где она используется?
Сталь марки 25 (Ст-25) – один из стандартных, типовых сплавов, имеющих хождение в большинстве разновидностей сталелитейного производства. Маркировка состава сообщает, что это среднеуглеродистый сплав, обладающий большинством обычных на первый взгляд параметров.
Состав и расшифровка
Марка Ст25 – отсылка к 0,25% углерода (среднее значение). Химический состав стали 25 разграничен следующим образом.
Примесь |
Процент |
Углерод |
0.22-0.3 |
Кремний |
0.17-0.37 |
Медь |
0.25 |
Мышьяк |
0.08 |
Марганец |
0.50-0.80 |
Никель |
0.25 |
Фосфор |
0.035 |
Хром |
0.25 |
Сера |
0.04 |
Содержание хрома в стали данной марки занижено. А это значит, что изделия, заготовки из Ст-25 не должны работать при высокой относительной влажности (более 70%) – спустя короткое время они заржавеют.
Характеристики и свойства
Согласно требованиям ГОСТ механические свойства при завышенных температурных значениях расположились следующим образом.
Нагрев,°C |
Долговременное давление на деформацию, МПа |
Недолговременное, порционное давление на сминание, МПа |
d5,% |
d10,% |
y,% |
Теплоотдача при нагреве, Дж/м2 |
После проката: быстрота сминания заготовки – 0,8 мм/мин. |
||||||
20 |
310 |
490 |
28 |
58 |
78 |
|
200 |
320 |
560 |
13 |
44 |
97 |
|
300 |
200 |
540 |
22 |
57 |
88 |
|
400 |
165 |
465 |
25 |
66 |
69 |
|
500 |
150 |
330 |
28 |
70 |
49 |
|
Заготовка круглая с диаметром в 6 мм и протяжённостью в 30 мм, прокат. Быстрота сминания – 16 мм/мин. |
||||||
700 |
130 |
145 |
42 |
77 |
||
800 |
69 |
96 |
57 |
78 |
||
900 |
47 |
79 |
53 |
95 |
||
1000 |
40 |
54 |
60 |
100 |
||
1100 |
24 |
38 |
66 |
100 |
||
1200 |
14 |
23 |
101 |
100 |
||
1300 |
20 |
25 |
67 |
100 |
Общемеханические показатели заготовок из Ст-25 проявили себя следующим образом.
Термообработанное состояние при продаже |
Усилие на сминание, МПа |
d5,% |
d4,% |
y,% |
Твёрдость по Бринеллю |
Горячий прокат поковочный, откалиброванный, серебряночный материал 2-го класса, нормализованные заготовки |
450 |
23 |
50 |
||
Откалиброванные заготовки 5-го класса. Отожженный, высокоотпущенный материал |
410 |
19 |
50 |
||
Гартованый калибр, спецотделанный, без термоотжига |
540 |
7 |
40 |
217 |
|
Полосовая сталь, горячий прокат, нормализация |
450 |
23 |
50 |
||
Листопрокат отожжённый 1-2 классов |
390-540 |
26 |
|||
Листопрокат горячепрокатный |
390-540 |
21 |
|||
Листоматериал холоднопрокатный |
390-540 |
22 |
Механика кованых изделий представлена следующими значениями основных параметров.
Сечение, мм |
Долгое усилие на сминание, МПа |
Короткопериодичное усилие на сминание, МПа |
d5,% |
y,% |
Теплопередача, Дж/м2 |
Твёрдость по Бринеллю |
Закаливание, отпускание, возврат к номинальной норме |
||||||
менее 100 |
175 |
350 |
28 |
55 |
64 |
101-143 |
100-300 |
24 |
50 |
59 |
|||
300-500 |
22 |
45 |
||||
менее 100 |
195 |
390 |
26 |
55 |
111-156 |
|
100-300 |
23 |
50 |
54 |
|||
300-500 |
20 |
45 |
49 |
|||
менее 100 |
215 |
430 |
24 |
53 |
54 |
123-167 |
100-300 |
20 |
48 |
49 |
|||
менее 100 |
245 |
470 |
22 |
143-179 |
||
Закаливание и отпускание |
||||||
100-300 |
275 |
530 |
17 |
38 |
34 |
156-197 |
Механика Ст-25 после химико-термической обработки проявила себя исходя из следующих значений.
Сечение, мм |
Долговременноеусилие на сминание, МПа |
Кратковременное, цикличное усилие на сминание, МПа |
d5,% |
y,% |
Твёрдость по Бринеллю |
Твёрдость по Роквеллу |
|
Цементирование при накаливании до 920-950°С, закаливание при несколько пониженной температуре в 820-840°С в водной среде, отпускание при подогреве до 180-200°С на открытом воздухе |
|||||||
50 |
345 |
550 |
25 |
45 |
170 |
55-63 |
Технология Ст-25 такова, что ковать данный сплав начинают при 1280 градусах по Цельсию, завершают – при 700. Далее заготовку охлаждают наружно, без печи. Варится данный сплав хорошо – за исключением заготовок, подвергнутых химико-термическому отжиганию. Варят детали на электроинверторе, полуавтоматической или ручной установкой на метане, ацетилене и кислороде в среде аргона, а также автоматическим методом. Отпускание происходит без охрупчивания. Сплав не флокеновосприимчив. Критические температуры Ст-25 расположились следующим образом.
Критическая отметка |
°С |
Ac1 |
735 |
Ac3 |
835 |
Ar3 |
825 |
Ar1 |
680 |
Ударно-вибрационное поглощение зависит от температурных режимов и вида обработки следующим образом.
Температура окружающей среды |
+20 |
-20 |
-40 |
-60 |
Отжигание |
136-145 |
28-68 |
25-44 |
7,8 |
Возврат к нормативным значениям |
196 |
97-149 |
43-115 |
37-49 |
Измеряется ударная вязкость в джоулях на квадратный сантиметр. Пределы деформационной устойчивости состава Ст-25 расположились следующим образом.
Непрерывное усилие на сминание, МПа |
Добавочный коэффициент |
Момент наивысшего усилия на сминание, МПа |
Недолговременное усилие на замятие заготовки, МПа |
Терморежим Ст-25 |
203 |
460 |
330 |
Закаливание при 870, масляная среда. Отпускание при нагреве до 480. |
|
186 |
410 |
Отжигание |
||
245 |
1Е+7 |
Нормализация сплава |
||
225 |
400 |
Постпрокатное состояние |
Физика Ст-25 показала себя следующим образом.
Подогрев,°С |
20 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
Обычная упругость, ГПа |
198 |
196 |
191 |
186 |
163 |
|||||
Скручивающее сопротивление, ГПа |
81 |
80 |
76 |
73 |
70 |
66 |
61 |
|||
Удельный вес сплава, кг/м3 |
7820 |
|||||||||
Теплопередача, Вт/ (м ·°С) |
51 |
49 |
46 |
43 |
40 |
36 |
32 |
26 |
27 |
|
Удельное электрическое сопротивление (мОм · м) |
169 |
219 |
292 |
381 |
488 |
601 |
758 |
925 |
||
Разброс температур,°С |
20- 100 |
20- 200 |
20- 300 |
20- 400 |
20- 500 |
20- 600 |
20- 700 |
20- 800 |
20- 900 |
20- |
Линейное расширение |
12.2 |
13.0 |
13.7 |
14.3 |
14.7 |
15.0 |
15.2 |
12.7 |
12.4 |
13.4 |
Виды поставок и аналоги
Заменяется Ст-20 на Ст-30. В отдельных случаях используют состав Ст-20А – сплав с меньшим содержанием фосфора и серы, делающих любую сталь более ломкой, чем задумано заказчиком. Изделия из Ст-20 выпускаются в таких видах поставки.
- Общесортовой прокат, включая фасонные детали.
- Прут-калибр. Шлифпруток и серебряночные изделия.
- Листопрокат тонкий и утолщённый.
- Полосовая сталь. Лента до 1 мм толщиной.
- Проволочные заготовки.
- Кованые детали и комплектующие.
Нормативы выпуска определяются более чем 10 соответствующими ГОСТами.
Применение
Использование сплава Ст-25 в промышленности – выпуск осевых, вальных, соединяющих, вилочных, фланцевых, собачечных, тройничных и крепёжных деталей. Практикуется также выпуск составляющих для турбинных установок всех принципов действия.
После прохождения стадии ХТО из сплава Ст-25 изготавливаются винтовые, втулочные, собачечные детали. К ним, в свою очередь, требования заключаются в соблюдении нормативов на приповерхностную номинальную твёрдость. Все эти комплектующие должны быть относительно износоустойчивыми – при сравнительной мягкости сердцевины изделия.
Термообработка
Температура закалки Ст-25, как и у большинства стальных сплавов, не превысит 900 градусов. Отжиг осуществляется при температуре не выше 600 градусов. Чтобы свариваемость заготовок из состава Ст-25 оказалась хорошей, детали зачищают и подвергают либо подогреванию до 200-300 градусов, либо стандартному отжиганию при уже известных температурных значениях. Закаливание лучше всего проводить с опусканием раскалённой заготовки в масло (но не в отработку – она представляет собой уже разрушенную масляную среду, лишённую своих первоначальных свойств).
Что касается ковки изделий, то нарушать озвученный ранее температурный режим нельзя: сталь Ст-25 теряет своё относительно размягчённое состояние при снижении её температурной отметки ниже 700 градусов по Цельсию. Сварка стальных деталей производится по их толщине соответствующими электродами.
Если толщина заготовок превышает 8 мм, может быть применён «провар» в несколько этапов – последовательными швами с остыванием свариваемой конструкции до температуры ниже 100 градусов после каждого сварочного цикла.