Механические свойства стали 65г при повышенных температурах

Переработка железной руды – ключевая отрасль в мире. Из получившегося материала делают массу вещей, которые часто встречаются в повседневной жизни. Например, сталь 65Г используют для изготовления холодного оружия, пружин, подшипников, рессор и других деталей. Готовые части отличаются повышенной износостойкостью, однако, плохо переносят ударные нагрузки. Поэтому для выпуска двигателей такое вещество не годится.

Отличительные особенности данной субстанции заключаются в отменных режущих показателях: возможность оксидирования, чернения и синения. После процедуры воронения на поверхности элемента образуется защищающая от коррозии плёнка, а сама плоскость приобретает чёрный или синий оттенок. Следует отметить, что такое сырьё не применяется для сварных конструкций.

Химический состав

Марка рессорно-пружинной стали 65Г представляет совокупность из перечисленных ингредиентов:

• углерод (C) – 0,65-0,7%;
• кремний (Si) – 0,17-0,37%;
• марганец (Mn) – 0,9-1,2%;
• никель (Ni) и хром (Cr) – с лимитом в 0,25%;
• сера (S) и фосфор (P) – не более 0,035%;
• медь (Cu) – до 0,2%;
• железо (Fe) – 97%.

Главной задачей сделанной продукции является сохранение максимальной стойкости и упругости. Добиться такого эффекта можно при присоединении 1% марганца. Оставшиеся составляющие относятся к категории примесей, и добавляются в соответствии с государственными стандартами.

Механические качества

Пружинная, высокоуглеродистая сталь 65Г обязана соответствовать ГОСТу 14959-79, который подразделяется на кованый, горячекатаный и калиброванный способ модификации структуры, с толщиной заготовки в диапазоне 250 мм.

Скачать ГОСТ 14959-79

Вещество, при Т=20 °С, должно иметь нижеупомянутые свойства:

• предел прочности при растяжении листа – 980МПа (отожжённый, с размером до 1,5мм – 650 МПа);
• текучесть для остаточной деформации – 785МПа;
• примерное удлинение при отрыве – 8% (отожжённый – 15%);
• относительное сужение – 30%.

При этом её плотность обязана составлять 241 МПа после отжига, и 275 МПа без термообработки.

Распознать все показатели можно путём испытаний:

1. При контроле на растяжение. Здесь пускают в ход разрывные машины. Такие тесты позволяют выявить максимальную нагрузку, которую сплав способен выдержать без нарушения целостности.
2. Диагностика надёжности. Тут проверяют элемент на сопротивление повреждениям от другого, более плотного тела. Определение качеств также проводиться на специальных аппаратах.
3. На ударную вязкость. После опытов можно выявить, как металл реагирует на динамические повреждения, и есть ли у него склонности к хрупкому разрушению. Для этих проектов эксплуатируют специальный маятник.

Все аналоги тоже проходят идентичные процедуры. Например, тип 70, китайского происхождения, наделён схожими образующими. Однако итоги исследований немного различаются, и его допустимая крепость достигает 1030 МПа. Для иного анализа некоторые модели испытывают в различных температурных условиях.

При нагреве образца ниже критического уровня с последующим остыванием можно увидеть такие результаты: Отпуск с температурой в 200 °C поднимает рамки прочности до 2200 МПа, а ударная твёрдость (KUF) образует всего 5 Дж. Поднятие температуры до 600 °C ведёт к росту KUF до 76 Дж, с уменьшением предела крепости до 880 МПа.

Физические признаки

• Большинство сплавов располагают указанными чертами: блеск,
• пластичность,
• твёрдость изделия,
• большой пропуск тепловой и электрической энергии.

И на эти признаки повлияют различные варианты производства, в частности воздействие жаром: при Т=100 °С, модуль упругости (Е×10-5) составляет 2,13 МПа, коэффициент линейного увеличения (а 106) – 11,8, теплопроводность – 36 Вт/(м.град), плотность материала (p) – 7.830 кг/м3, теплоёмкость (С) – 490 Дж.

Если же сталь марки 65Г будет подвержена более высокой термическом обработке, например, Т=700 °С, то следствия будут следующие: Е×10-5 – 1.36 МПа, а 106 – 14,5, пропуск тепла – 29 ВТ, C=625 ДЖ. По этим сведениям не трудно определить, что нагрев конструкции даёт прирост термической ёмкости и повышает множитель расширения. Другие же индексы незначительно снижаются.

Некоторые выделки обрабатывают в селитровых ваннах, на протяжении 5-10 мин. В других случаях применяют нефтяные или электропечи, и делают отпуск на 20-40 минут.  Данное действие снимает внутреннее напряжение, возникшее во время процедуры. Также дополнительная обработка нужна, чтобы заготовка могла возвращаться в первоначальную форму после деформации (актуально для пружин и сетки).

Готовое изделие будет иметь низкую подверженность к поражению флокенов. Другими словами, на объекте не будут появляться серебристые пятна, которые указывают на пониженную пластичность и вязкость. Эксплуатация элементов с такими показателями запрещается, поскольку они могут стать причиной серьёзной аварии. Главная причина образования флокенов – переизбыток углерода.

Термообработка

Этот этап работы нужен для правки строения материала. Режимы термообработки состоят из нагревания и последующего охлаждения. И тут необходимо следить за скоростью этого процесса. Эта деятельность существенно изменяет атрибуты предмета, однако, химический состав остаётся без изменений.

Всего есть три метода изменения атрибутов:

• закалка 65Г стали. Она основывается на перекристаллизации, и складывается из ужесточённого нагрева с дальнейшим охлаждением в воде или масле. Все манипуляции рекомендуется проводить аккуратно, иначе появятся дефекты в виде трещин или искажения;
• отпуск. Его проводят после закалки или для подъёма твёрдости. Закалённый металл обладает завышенной жесткостью и хрупкостью. Чтобы снизить сей параметр, вещество нагревают до указанной температуры, а затем медленно остужают на открытом воздухе;
• отжиг. К этому методу прибегают тогда, когда объект требуется изогнуть или обработать устройством для резки. Для этого изделие кладут в печь, которая прогрета на 800-900 °С, а затем её постепенно охлаждают.

Это технологическое мероприятие является незаменимым, и его часто используют в изготовлении макетов из цветных металлов.

Более подробно о процессе термообработке читайте статью «Термообработка стали 65Г».

Технические характеристики и создание деталей

Любой компонент, в смесь которого входит железо, должен соответствовать всем межгосударственным требованиям. Что касается типа 65Г, то его характеристики и пробы также должны строго отвечать всем нормам. Определить их можно по аббревиатуре. Расшифровка данного сплава говорит следующее: первые цифры указывают на среднее процентное соотношение углерода в сотых долях (0,65), а символ за ним «Г» – наличие легирующего элемента марганца (повышено его содержание).

Сталь 65Г может относиться к ГОСТ 14959-79, 10543-98, 2591-2006, 9234-74, 82-70, 103-2006, 10234-77, 1577-93 и другим. Тут всё зависит от порядка переработки, наличия химических компонентов, внешних параметров и будущего назначения. Из этого получается, что одна разновидность сплава может принадлежать к различным государственным стандартам, и служить для разных целей.

Сталь 65Г имеет широкое применение в современном промышленном производстве.

Из неё выпускают упорные шайбы, целью которых является обеспечение надёжной опоры для валов автомобилей и других механических агрегатов. Также из подобного компонента создаются тормозные ленты, служащие для кратковременной блокировки узлов АКПП. По этой причине сталь обязана быть очень устойчивой к внешним негативным воздействиям.

Вышеперечисленные черты актуальны и для производства исторического оружия: мечи, сабли, шашки и прочее. Однако любителям истории важно понимать, что у подобных изделий имеется одна негативная сторона: подверженность коррозии. Поэтому все лезвия рекомендуется хранить в дали от сырости. Помимо прочего, сталь 65Г отлично подойдёт гостдля ножа метательного разряда, инструментов и шестерней.

“И перекуют мечи свои на орала, и копья свои – на серпы; не поднимет народ на народ меча, и не будут более учиться воевать” (Ис. 2,4).

Характеристика материала сталь 65Г.

Химический состав в % материала сталь 65Г

Температура критических точек материала сталь 65Г

Технологические свойства материала сталь 65Г

Зарубежные аналоги материала сталь 65Г Внимание! Указаны как точные, так и ближайшие аналоги.

Обозначения:

Очень часто возникает вопрос, из какого материала выполнены клинки мастерской «Зброевы фальварак». На данный момент у нас имеется две галереи, в которых хранятся образцы нашего клинкового оружия, выполненные из высокоуглеродистой стали:
Оружейная галерея: Одноручные, двуручные, полутораручные мечи (сталь)…
Оружейная галерея: Ножи, кинжалы, даги и им подобное (сталь) ….

Какая же сталь, используется при изготовлении мечей? – В нашем случае – это сталь 65г. Данная сталь является разновидностью пружинно-рессорной стали, из нее производят: рессоры, пружины, упорные шайбы, тормозные ленты, фрикционные диски, шестерни, фланцы, корпусы подшипников, зажимные и подающие цанги и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости. Заменителями данной стали выступают: сталь 70, сталь У8А, сталь 70Г, сталь 60С2А, сталь 9Хс, 50ХФА, сталь 60С2, сталь 55С2.

Основным лигирующим элементом данной стали является марганец, он содержится в количестве 0.90-1.20 %. Марганец в стали 65г предназначен:
Во-первых, для устранения окислов железа, которые образуются при производстве литой стали – обыкновенно вводят в жидкий металл некоторое количество марганца, в виде зеркального чугуна или ферромангана. Часть марганца зеркального чугуна раскисляет окислы и переходит в шлак, часть же остается в стали в виде соединения с железом или просто как механическая примесь.
Во-вторых марганец увеличивает твердость, повышает предел упругости и сопротивление разрыву, а кроме того уплотняет сталь, что для пружинно-рессорной стали имеет важное значение. Данные свойства имеют такое же значение для лезвия меча.
Кроме марганца, в стале 65г в значительном количестве содержиться: кремний (0.17-0.37 %) и хром (не более 0.25 %) Кремний значительно повышает упругие свойства стали, но несколько снижает ударную вязкость. Хром в свою очередь, затрудняет рост зерна при нагреве, повышает механические свойства стали при статической и ударной нагрузке, повышает прокаливаемость и жаростойкость, режущие свойства и стойкость на истирание. При значительных количествах хрома сталь становится нержавеющей и жаростойкой. Так же в данной стали присутствуют и вредные вещества, такие как форфор и сера, данные примеси, отрицательно сказываются на качестве сталей, но в современном мире при производстве металла данные примеси стали постоянным сопутствующим элементом всех металлов. Благо, сталь 65г, содержит много марганца, который в значительной степени устраняет серу и форфор из стали.
Конечно данная сталь не идеальна для меча, однако сталь 65Г, это сталь с повышенной прочностью, вязкостью и сопротивляемостью изнашиванию (при относительной дешевизне). Что и требуется для турнирного (ТУРНИРНОГО) оружия. А булатом и дамаском во все времена на турнирах не пользовались.
Хочется отметить что износостойкость, вязкость и прочность, это тот особый комплекс условий которые нужны для хорошего клинка. В ходе дискуссий о лучших сталях для клинков – высказываются мнения о других вариантах (как правило для ножей). Указываются различные стали с прекрасными свойствами.
Все стали, требуют правильной термической обработки, так зачастую более качественные стали не подходят для турнирного оружия из-за сложных требований термической обработки. Клинки из не правильно закалённой стали ломаются и крошатся. В то время, как процесс обработки стали 65г, отработан на многих производствах и досконально изучен термистами.
Именно поэтому, мастерская “Зброевы фальварак” производит свои мечи из стали 65г, единственным отрицательным свойством которым обладает сталь 65г, является подверженность коррозии. Однако, это свойство исторично и является прямым отличием от современных порошковых имитаций оружия и нержавеющих ножевых сталей.
Какие материалы могут быть использованы для производства клинков:

Хочется отметить: чем меньше клинок, тем больше возможностей для вариаций марок стали, так как на малом клинке, различные технологические недостатки могут не иметь значения в отличии от меча.
Например нож из ШХ15, будет резать и рубить, но меч или длинный нож, может просто напросто “лопнуть”, сломаться из-за хрупкости данной стали.
И так, сталь ШХ-15 (подшипниковая сталь) применима для клинков, однако требует очень качественной термической обработки, при нагрузках на изгибание может лопнуть, что особенно характерно для мечей из такой стали. Там где 65г погнется и выпрямится, шх-15 может сломаться. Кроме того, данная сталь является редкой и сложно технологичной.
ШХ-15, пример от мастера-кузнеца с форума ostmetal.info: Сделал еще три клинка из ШХ15, поэкспериментировал еще с просто полосами – недоволен слишком, на мой взгляд, большой хрупкостью. Если на клинке из 65Г я могу повиснуть (а вешу я 82 кг) и еще ногами поболтать, при этом не остается никакой остаточной деформации, то полосу из ШХ15 толщиной 3мм можно в тисках сломать руками. Причем, прогибается ну только-только гадусов на 20-30.

Сталь Р6М5 является неплохой сталью, например для ножа. Однако требует высокого качества термической обработки.
Сталь Р6М5, пример от мастера-кузнеца с форума ostmetal.info: Р6М5 – очень даже неплохая сталь но её нужно грамотно отпустить и потом также грамотно закалить , главное не перекалить – будет хрупкая А также грамотно нагреть и грамотно отковать.
Сталь Р6М5, пример от мастера-кузнеца с форума Ганза: Р6М5 со своими задачами справляются великолепно, но по твердой древесине заворачиваются. Ржавеют умеренно. Третий вариант ножа из стали Р6М5, решил сделать как есть. Т.е. кузнец отковал и отдал, я с ним ничего не делал, только обточил. Результат – он с трудом точится на брусках, хорошо на алмазе. С лимонными косточками справляется, но не так хорошо. Но вот заточку держит не так долго. По твердому дереву тоже хорош. Банки вскрывает. РК чуть-чуть подседает. Так вроде бы по ощущениям – нож близок к идеалу для туристических и охотничьих целей. Наверное, недостаток – остаточный аустенит, т.к. кузнец ест-но не проводил трехкратный отпуск.
95х13, 95Х18, 110х18 (нержавейки) – довольно капризна при термообработке и не все производители умеют это качественно делать. 95Х18Ш была наиболее популярной сталью для производства ножей высокого класса в середине 90-х годов. Однако со временем выявился недостаток – лезвие практически не подлежит заточке… Сталь 110Х18 МШД имеет большее содержание углерода, больше износостойких по концентрации добавок (типа молибдена и кремния), можно произвести закалку до большей твердости, чем 95Х18Ш… и она лучше точиться, чем 95Х18Ш.
65Х13 – прекрасна для ножей, требует правильной термической обработки.
Х12, Х12М, Х12МФ, Х12Ф1 – доступные стали, не сильно подверженные коррозии, т.е. не ржавеющие при минимальном уходе за клинком. Очень хороши штамповые, а если их еще термоциклировать то выходят очень хорошие клинки. Однако ковать их трудно, особенно вручную, куется в относительно узком диапазоне, склонны к образованию трещин при ковке, при перегреве выше 950 ‘C может запросто рассыпаться под ударами…
У8, У10,У12 – при правильной обработки получаются неплохие ножи.
9ХС – хорошо куется и многое прощает в обработке, ржавеет.
Сталь 65г, для изготовления ножей

Отзывы1, охотники: марка 65Г – углеродистая сталь. Всё хорошо: заточку держит, но ржавеет
Отзывы 2, охотники: у меня был нож 65Г самоделка 57 единиц не хрупкий и заточку держал. Хрупкость от неправильной термички.
Из стали 65г, изготавливают ножи такие личности как: мастер-ножевик Титов, мастер-ножевик Иннокентий Татаринов, предприятия производители ножей: ООО ПП «Кизляр», так со слов директора ООО ПП «Кизляр» Евгения Владимировича Орлова: Наше предприятие принято в Ассоциацию народных художественных промыслов России. А с 1996 года оно предлагает покупателю современное украшение: авторское оружие, выполненное лучшими российским мастерами на высочайшем художественном уровне. Взять, к примеру, клинки изделий. Они изготавливаются сегодня из коррозионно-стойких и высоколегированных сталей (65X13, 95X18, 110Х18МШ9 и 65Г). Так же, среди производителей ножей из стали 65г, можно отметить НОКС-Импекс. Ко-всему, можно добавить и нашу мастерскую. Так как именно из стали 65г, мы делаем наши кинжалы, ножи.
Исходя из вышеперечисленных доводов, наша мастерская считает оправданным и верным изготовление мечей, сабель, шпаг, кинжалов из стали 65г, для целей исторической реконструкции. Отработанная технология производства меча, правильно подобранная сталь, являются залогом его длительного и приятного использования…

Сталь 65г может поставляться на рынок в следующих вариантах.

Сталь в виде листа:

Сталь 65г от 0.5 мм. до 2 мм. – холоднокатаная, сталь 65г от 3 мм. и более  – лист горячекатаный.