Содержание страницы
Процесс ковки сталей и сплавов является одним из самых важных этапов в металлообработке, который существенно влияет на механические свойства материалов. Ковка — это процесс пластической деформации металлов под воздействием механического напряжения, который позволяет улучшить их структуру и, как следствие, механические характеристики. Температура ковки оказывает решающее влияние на многие из этих свойств, включая прочность, пластичность, ударную вязкость и другие.
В данной статье будет рассмотрено влияние ковочных температур на механические свойства сталей и сплавов, их поведение при различных температурах, а также исторический контекст развития технологий ковки. Особое внимание уделим изменениям, которые происходят в микроструктуре металлов и сплавов при ковке, а также значению этих изменений для промышленности.
История ковки начинается с древности, когда люди начали использовать каменные молоты и другие примитивные инструменты для обработки металлов. Однако реальное развитие ковочной технологии началось с изобретением железа и стали. В Древнем Египте и Месопотамии ковка была уже распространена в качестве способа улучшения свойств металлов. В Средние века металлурги начали использовать кузнечные горны, а в эпоху Ренессанса появились первые механизированные ковочные прессы.
XX век стал периодом бурного развития металлургии, когда научные исследования позволили понять, как температура ковки влияет на микроструктуру и механические свойства сталей и сплавов. Это открытие стало основой для создания современных технологий ковки, применяемых в авиастроении, автомобилестроении и других отраслях.
Основные механические свойства сталей и сплавов
Механические свойства стали зависят от её состава, микроструктуры и процессов термической обработки, включая ковку. Рассмотрим основные механические свойства, которые могут изменяться при ковке:
1. Прочность
Прочность материала — это его способность противостоять разрушению под воздействием внешних нагрузок. Прочность сталей и сплавов во многом зависит от их микроструктуры, которая, в свою очередь, определяется ковочной температурой. Например, ковка при слишком высокой температуре может привести к снижению прочности из-за образования зернистой структуры, тогда как ковка при оптимальной температуре способствует получению более мелкозернистой структуры, что повышает прочность материала.
2. Пластичность
Пластичность определяет способность материала изменяться под воздействием нагрузки без разрушения. Важно отметить, что температура ковки играет значительную роль в формировании пластичности стали. При ковке на высоких температурах пластичность увеличивается, поскольку материал становится более податливым, что облегчает его обработку. Однако если температура превышает определённый предел, может наблюдаться потеря пластичности из-за образования крупнозернистой структуры.
3. Ударная вязкость
Ударная вязкость — это способность материала поглощать энергию удара без разрушения. Это свойство особенно важно для материалов, которые будут подвергаться динамическим нагрузкам, таким как компоненты автомобилей и авиационной техники. Ковка стали в определённом температурном диапазоне может значительно повысить её ударную вязкость, особенно если ковка сопровождается закалкой или последующим отжигом.
4. Твердость
Твердость материала — это его сопротивление проникновению другого материала. В процессе ковки твердость стали может изменяться в зависимости от температуры обработки. При высоких температурах наблюдается снижение твёрдости, что делает металл более податливым для дальнейшей обработки. Однако, если процесс ковки сопровождается охлаждением, например, в масле или воде, можно достичь высокой твёрдости материала.
5. Устойчивость к коррозии
Для нержавеющих сталей и сплавов, ковка при неправильных температурах может приводить к изменению их устойчивости к коррозии. Например, ковка стали при слишком высокой температуре может вызвать образование углеродистых отложений на поверхности, что снижает её коррозионную стойкость. Поэтому ковка этих сплавов требует строгого контроля температуры.
Влияние ковочных температур на свойства стали
1. Ковка при высоких температурах
Ковка при высоких температурах, как правило, используется для сталей с высокими показателями углерода или легирующих элементов. Высокая температура ковки (обычно от 900°C до 1300°C) способствует значительной пластической деформации металла и улучшению его механических свойств, таких как ударная вязкость и пластичность. Однако при этом также существует риск образования слишком крупнозернистой структуры, что может снизить прочность.
Влияние высоких температур на сталь можно наблюдать на примере углеродистых и легированных сталей. Например, ковка при температуре 1200°C может улучшить пластичность и снизить пористость, но также может вызвать потерю прочности в результате рекристаллизации. Для оптимизации этих процессов, после ковки часто проводят закалку или отжиг.
2. Ковка при низких температурах
Ковка при низких температурах, как правило, используется для сплавов с высокими требованиями к прочности и твёрдости. Например, мартенситные стали, которые подвержены фазовым превращениям при ковке, могут получить улучшенные механические свойства при ковке при температурах около 700°C–900°C.
При ковке на низких температурах, материал не подвергается чрезмерной рекристаллизации, что позволяет получить более прочную и стойкую к деформации структуру. Однако, такой процесс может привести к ухудшению пластичности, что ограничивает область применения таких материалов.
3. Средние температуры ковки
Ковка при средних температурах (около 1000°C) является наиболее оптимальной для большинства сталей и сплавов, так как позволяет сбалансировать между улучшением пластичности и прочностью. Для большинства структурных сталей и сплавов, этот диапазон температур является наилучшим для получения необходимого сочетания прочности и пластичности.
Поиск и выбор механических свойств для различных марок сталей и сплавов по таблице, в зависимости от ковочных температур. В таблице использованы справочники [1].
Таблица. Механические свойства в зависимости от ковочных температур
| Марка стали,
(сплава) |
tисп,
°С |
σ0,2,
Н/мм2 |
σв,
Н/мм2 |
δ,
% |
Ψ,
% |
КΨ,
% Н/мм2 |
Состояние материала
и условия испытания |
| Ст3сп | 700 | 73 | 102 | 57 | 96 | 0,94 | Кованый и
нормализованный. Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 800 | 51 | 63 | 95 | 95 | 1,51 | ||
| 900 | 38 | 65 | 84 | 100 | 1,54 | ||
| 1000 | 25 | 43 | 79 | 100 | 2,33 | ||
| 1100 | 19 | 31 | 80 | 100 | 3,23 | ||
| 1200 | 14 | 25 | 84 | 100 | 4,00 | ||
| Ст5сп | 900 | 40 | 66 | 62,4 | 90 | 1,36 | Прокатанный.
Образец: d0 = 5 мм, l0 = 25 мм; V = 2 мм/мин, ε = 0,001 с–1 |
| 1000 | 37 | 49 | 81,4 | 90 | 1,84 | ||
| 1100 | 14 | 28 | 64,8 | 90 | 3,21 | ||
| 1200
1250 |
—
— |
16
11 |
59,0
58,4 |
90
90 |
5,62
8,18 |
||
| 15 | 700 | — | 55 | 73,9 | 92 | 1,67 | Прокатанный.
Образец: d0 = 10 мм, l0 = 50 мм; V = 1,1 мм/мин, ε = 0,0004 с–1 |
| 800 | 57 | 35,7 | 43,6 | 0,76 | |||
| 900 | 44 | 45,6 | 48,6 | 1,10 | |||
| 1000 | 27 | 51,6 | 80,5 | 2,98 | |||
| 1100 | 24 | 57,5 | 100 | 4,17 | |||
| 1200 | 14 | 65,1 | 100 | 7,14 | |||
| 20 | 700 | — | 127 | 39 | 94 | 0,74 | Деформированный.
Образец: d0 = 5 мм, l0 = 25 мм; V = 10 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| 800 | 89 | 51 | 96 | 1,08 | |||
| 900 | 76 | 55 | 100 | 1,32 | |||
| 1000 | 47 | 63 | 100 | 2,13 | |||
| 1100 | 30 | 59 | 100 | 3,33 | |||
| 1200 | 20 | 64 | 100 | 5,00 | |||
| 25 | 700 | 128 | 147 | 41,5 | 76,5 | 0,52 | Прокатанный.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 800 | 69 | 96 | 56,7 | 78,4 | 0,82 | ||
| 900 | 47 | 79 | 52,9 | 95,3 | 1,21 | ||
| 1000 | 40 | 54 | 59,7 | 100 | 1,85 | ||
| 1100 | 24 | 38 | 66,2 | 100 | 2,63 | ||
| 1200 | 14 | 23 | 101 | 100 | 4,35 | ||
| 1300 | 20 | 25 | 66,6 | 100 | 4,00 | ||
| 30 | 800 | — | 98 | 49 | 98 | 1,00 | Деформированный. |
| 900 | 77 | 53 | 100 | 1,30 | Образец: | ||
| 1000 | 48 | 56 | 100 | 2,08 | d0 = 5 мм, l0 = 25 мм; | ||
| 1100
1200 |
30
21 |
58
64 |
100
100 |
3,33
4,76 |
V = 10 мм/мин,
ε = 0,007 с–1 |
||
| 35 | 700 | 102 | 149 | 34,0 | 74,8 | 0,50 | Прокатанный.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 800 | 69 | 110 | 55,8 | 100 | 0,91 | ||
| 900 | 55 | 74 | 53,6 | 100 | 1,35 | ||
| 1000 | 30 | 51 | 69,0 | 100 | 1,96 | ||
| 1100 | 21 | 39 | 74,1 | 100 | 2,56 | ||
| 1200 | 15 | 26 | 84,5 | 100 | 3,85 | ||
| 1300 | 18 | 23 | 58 | 100 | 4,35 | ||
| 40 | 700 | 99 | 142 | 47,5 | 85,4 | 0,60 | Прокатанный.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 800 | 70 | 111 | 52,5 | 97,2 | 0,84 | ||
| 900 | 54 | 71 | 55 | 100 | 1,41 | ||
| 1000 | 28 | 58 | 69,2 | 100 | 1,72 | ||
| 1100 | 24 | 37 | 59,9 | 100 | 2,70 | ||
| 1200 | 16 | 25 | 87,2 | 100 | 4,00 | ||
| 1300 | 12 | 18 | 56,4 | 100 | 5,55 | ||
| 45 | 700
800 900 1000 1100 1200 |
137
64 54 34 22 15 |
168
113 76 50 34 26 |
43
58 62 72 81 90 |
96
98 100 100 100 100 |
0,57
0,87 1,32 2,00 2,94 3,85 |
Кованый и
нормализованный. Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 50 | 700
800 900 1000 1100 1200 |
87
45 16 11 8 8 |
115
81 50 36 28 22 |
39
45 43 35,1 41,2 49 |
97,4
100 100 100 100 100 |
0,85
1,23 2,00 2,76 3,52 4,64 |
Деформированный.
Образец: d0 = 10 мм, l0 = 50 мм; V = 5 мм/мин, ε = 0,002 с–1 |
| 45Г2 | 800
900 1000 1100 1200 |
97
55 35 26 17 |
120
74 49 35 25 |
34,6
54 58,9 62,7 72,5 |
98
98,4 100 100 100 |
0,82
1,34 2,04 2,83 3,92 |
Прокатанный и
отожжённый. Образец: d0 =10 мм, l0 =50 мм; V=20 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| 20Х | 700
800 900 1000 1100 1200 |
118
63 51 33 21 14 |
149
93 84 51 33 26 |
48
56 64 78 98 — |
89
74 88 97 100 — |
0,60
0,80 1,05 1,90 3,03 — |
Кованый и
нормализованный. Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 40Х | 700
800 900 1000 1100 1200 |
142
54 41 24 11 11 |
175
98 70 43 25 24 |
33,2
59,3 64,5 68 68 70 |
78,1
98,5 100 100 100 100 |
0,45
1,01 1,43 2,33 4,00 4,17 |
Кованый и
отожжённый. Образец: d0 =10 мм, l0 =50 мм; V=5 мм/мин, ε = 0,002 с–1 |
| 30ХМ,
30ХМА |
800
1000 1200 |
80
41 14 |
127
56 26 |
69,4
64,3 54,9 |
67
100 100 |
0,53
1,79 3,85 |
Прессованный.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 34ХМА | 800
1000 1200 |
82
40 17 |
142
60 27 |
64,1
41,8 51,8 |
82,1
54,6 100 |
0,58
0,91 3,64 |
Прессованный.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 30ХГС,
30ХГСА |
700
800 900 1000 1100 1200 |
— | 175
85 53 37 21 10 |
59,3
61,6 84,4 71,1 59,3 84,5 |
50,8
74,8 90 90 90 90 |
0,29
0,88 1,70 2,43 4,29 9,00 |
Прокатанный.
Образец: d0 = 5 мм, l0 = 25 мм; V = 2 мм/мин, ε = 0,0013 с–1 |
| 18ХГТ | 700
800 900 1000 1100 1200 |
204
76 54 50 25 14 |
235
137 95 78 43 25 |
46,5
51 54,5 58 61,5 56 |
88,0
94 96,2 100 100 100 |
0,37
0,68 1,01 1,27 2,32 3,92 |
Кованый и
нормализованный. Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 50 мм/мин, ε = 0,03 с–1 |
| 12Х1МФ
(ЭИ 575) |
850
900 950 1000 1050 1100 1150 |
73
51 44 35 30 23 14 |
82
66 60 50 42 31 18 |
36
44 54 60 56 58 55 |
85
97 98 100 100 100 100 |
1,04
1,47 1,63 2,00 2,38 3,23 5,56 |
Образцы вырезаны из
труб в продольном направлении. Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 25Х1МФ
(ЭИ 10) |
800
900 1000 1100 1200 1250 |
146
121 66 39 21 19 |
178
133 76 44 25 22 |
43
43 42 33 61 49 |
88
80 64 40 100 100 |
0,49
0,60 0,84 0,91 4,00 4,55 |
Кованый и отожжённый.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 20Х1М1Ф1ТР
(ЭП 182) |
700
800 900 1000 1100 1200 1300 |
663
233 92 83 37 24 14 |
712
282 155 105 46 31 18 |
6,5
19,2 46,1 36,6 50,1 82,1 — |
38,8
85,0 93,2 100 100 100 100 |
0,05
0,30 0,60 0,95 2,17 3,23 5,56 |
Прокатанный.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 20ХГНР | 800
900 1000 1100 1200 1250 |
115
73 32 19 15 16 |
119
82 44 29 25 23 |
40,5
46,7 57,5 63 76 82,1 |
84,1
99,6 100 100 100 100 |
0,71
3,13 2,27 4,40 4,08 4,43 |
Прокатанный.
Образец: d0 = 10 мм, l0 = 50 мм; V = 320 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| 34ХН1М,
34ХН1МА |
800
1000 1200 |
87
38 20 |
148
57 26 |
49
46 45,2 |
84,3
64,7 100 |
0,57
1,14 3,78 |
Прессованный.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 40ХН2МА
(40ХНМА) |
700
800 900 1000 1100 1200 |
— | 183
89 50 35 24 14 |
17,2
65,5 69,3 75 72 61,7 |
32,4
90 90 90 90 90 |
0,18
1,01 1,80 2,55 3,82 6,56 |
Прокатанный.
Образец: d0 =5 мм, l0 =25 мм; V = 2 мм/мин, ε = 0,001 с–1 |
| 30ХГСН2А
(30ХГСНА) |
800
900 1000 1100 1200 1250 |
98
64 42 25 15 11 |
117
84 49 32 22 17 |
33
51 53,1 67,2 69,2 76,8 |
76,8
77,2 90 100 100 100 |
0,66
0,95 1,84 3,09 4,64 6,00 |
Прокатанный.
Образец: d0 =10 мм, l0 =50 мм; V =20 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| 12ХН3А | 700
800 900 1000 1100 1200 1250 |
70
29 26 23 23 12 10 |
141
89 68 44 43 25 18 |
40,8
61,1 58 63 72,7 70,3 67,3 |
77,5
97 100 100 100 100 100 |
0,55
1,09 1,48 2,27 2,32 4,08 5,67 |
Кованый и отожжённый.
Образец: d0 = 10 мм, l0 = 50 мм; V = 5 мм/мин, ε = 0,002 с–1 |
| 34ХН3М,
34ХН3МА |
825
925 1025 |
87
51 36 |
145
91 66 |
62
67 72 |
98
98 100 |
0,68
1,07 1,52 |
Кованый.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 25Х2М1Ф
(ЭИ 723) |
800
850 900 950 1000 1100 1200 1250 |
265
255 216 124 83 53 32 27 |
275
265 226 141 93 61 37 28 |
29
35 34 40 60 61 55 58 |
72
86 90 93 92 81 84 100 |
0,26
0,32 0,40 0,66 0,99 1,33 2,27 3,57 |
Кованый.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 38Х2МЮА
(38ХМЮА) |
800
900 1000 1100 1200 1250 |
98
67 40 22 15 11 |
112
84 50 31 22 18 |
66,5
57,5 65,7 77,3 77,0 94,5 |
95,4
96,8 98,1 100 100 100 |
0,85
1,15 1,96 3,19 4,64 5,67 |
Прокатанный и
отожжённый. Образец: d0 = 10 мм, l0 = 50 мм; V = 20 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| 12Х2Н4А | 800
900 1000 1100 1200 1250 |
99
64 43 31 20 15 |
113
80 54 42 28 23 |
35
56,1 64,5 64,3 58 62 |
91
96,1 100 100 100 100 |
0,81
1,20 1,85 2,37 3,52 4,43 |
Прокатанный.
Образец: d0 =10 мм, l0 = 50 мм; V = 20 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| 20Х2Н4А | 700
800 900 1000 1100 1150 1220 |
63
45 36 22 20 16 16 |
122
56 56 37 27 25 22 |
55,6
63,9 57,7 63,3 59,2 65,3 71,3 |
77,8
95,4 100 100 100 100 100 |
0,64
1,71 1,79 2,68 3,64 3,92 4,64 |
Кованый и
отожжённый. Образец: d0 = 10 мм, l0 = 50 мм; V = 5 мм/мин, ε = 0,002 с–1 |
| 18Х2Н4МА
(18Х2Н4ВА) |
700
800 900 1000 1100 1200 |
226
73 55 41 24 20 |
265
130 79 55 36 25 |
31
35 22 31 63 46 |
69
34 23 36 100 100 |
0,26
0,26 0,29 0,66 2,76 4,08 |
Прокатанный.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 20Х3МВФ
(ЭИ 415, ЭИ 579) |
1000
1050 1100 1150 |
28
23 22 15 |
50
39 34 27 |
58,7
64,0 66,6 64,6 |
96,7
100 100 100 |
1,93
2,56 2,94 3,70 |
Кованый и
нормализованный. Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 2 мм/мин, ε = 0,0009 с–1 |
| 60С2,
60С2А |
800
900 1000 1100 1200 |
83
55 35 20 12 |
97
67 42 25 15 |
65,6
61,8 61,0 78,0 89,6 |
96,7
95,8 100 100 100 |
1,00
1,44 2,37 3,92 6,80 |
Прокатанный.
Образец: d0 = 10 мм, l0 = 50 мм; V = 20 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| ШХ15 | 1000
1050 1100 1150 1200 |
32
28 20 17 18 |
42
48 29 25 22 |
61
62 72 61 76 |
100
100 100 100 100 |
2,37
2,08 3,40 3,92 4,64 |
Деформированный и
отожжённый. Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 40Х9С2
(4Х9С2, ЭСХ 8) |
700
800 900 1000 1100 1200 |
— | 137
51 59 45 23 16 |
53,5
69,9 33,7 28,5 32,9 71,1 |
94,8
97,5 59,0 44,6 42,2 73,7 |
0,69
1,91 1,00 0,99 1,87 4,70 |
Прокатанный и
отожжённый. Образец: d0 = 10 мм, l0 = 50 мм; V = 1,1 мм/мин, ε = 0,0004 с–1 |
| 15Х11МФ
(1Х11МФ) |
900
1000 1100 1200 |
— | 118
69 29 20 |
80
72 66 56 |
94
95 100 94 |
0,80
1,38 3,45 4,70 |
Кованый, закалённый и отпущенный.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 18Х11МНФБ
(2Х11МФБН, ЭП 291) |
700
800 900 1000 1100 1200 1300 1350 |
439
190 172 92 52 32 9 11 |
459
218 212 136 76 35 11 12 |
16,9
44,0 30,2 35,3 48,7 61,8 54,0 64,0 |
86,9
96,5 71,2 87,1 100 100 97,0 97,7 |
0,19
0,44 0,34 0,64 1,32 2,86 8,82 8,14 |
Прокатанный.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 13Х11Н2В2МФ-Ш
(ЭИ 961-Ш) |
900
1000 1100 1200 |
105
39 28 22 |
135
71 41 27 |
64
58 61 55 |
87
81 95 87 |
0,64
1,14 2,32 3,22 |
— |
| 18Х12ВМБФР-Ш
(ЭИ 993-Ш) |
700
800 900 1000 1100 1200 1300 1350 |
509
179 109 84 47 25 17 17 |
535
203 139 107 66 27 18 19 |
13,6
24,4 69,9 45,5 54,2 67,5 52,8 46,8 |
79,5
92,5 95,3 95,9 100 100 100 100 |
0,15
0,46 0,69 0,90 1,52 3,70 5,56 5,26 |
Прокатанный.
Образец: d0 =6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 37Х12Н8Г8МФБ
(ЭИ 481) |
800
900 1000 1100 1200 1250 |
247
164 83 47 24 20 |
346
179 92 49 26 21 |
12,0
21,7 37,6 45,4 51,0 21,0 |
22,2
59,4 78,2 87,7 78,8 41,0 |
0,06
0,33 0,85 1,79 2,98 1,99 |
Прокатанный и
отожжённый. Образец: d0 =10 мм, l0 = 50 мм; V = 20 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| 12Х13 (1Х13) | 800
900 1000 1100 1200 |
69
63 38 24 14 |
82
78 53 33 20 |
47,7
59,7 68,0 72,0 62,0 |
95,4
81,0 90,0 96,0 95,2 |
1,16
1,04 1,70 2,91 4,76 |
Прокатанный.
Образец: d0 = 10 мм, l0 = 50 мм; V = 20 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| 20Х13 (2Х13) | 800
850 900 950 1000 1100 1150 |
59
79 75 53 39 25 21 |
70
114 104 77 61 37 31 |
51
43 56 58 59 65 84 |
98
53 74 76 65 90 100 |
1,40
0,46 0,71 0,99 1,07 2,43 3,23 |
Прокатанный.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 30Х13 (3Х13) | 800
900 1000 1100 1200 |
77
93 50 37 25 |
89
130 76 43 29 |
67
82 70 71 74 |
98
82 97 98 98 |
1,10
0,63 1,28 2,28 3,38 |
Деформированный.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 40Х13 (4Х13) | 800
900 950 1000 1050 1100 1150 1200 |
119
102 74 51 45 43 34 27 |
132
125 90 75 57 53 40 32 |
64
68 84 70 73 60 64 60 |
96
92 96 98 100 98 100 100 |
0,73
0,74 1,06 1,31 1,76 1,85 2,49 3,09 |
Деформированный.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 09Х14Н19В2БР1
(ЭИ 726) |
1050
1100 1150 1200 1250 |
73
54 41 32 14 |
84
61 46 33 18 |
54,0
54,0 42,0 16,8 17,9 |
100
100 93 47 34 |
1,19
1,64 2,02 1,41 1,93 |
Кованый.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 08Х16Н13М2Б
(ЭИ 405, ЭИ 680) |
700
800 900 1000 1100 1200 1300 |
319
263 240 179 83 43 27 |
404
288 261 186 87 47 27 |
17,6
15,4 12,9 13,9 43,0 54,1 23,5 |
59,9
52,1 36,2 31,6 63,5 81,5 45,3 |
0,15
0,18 0,14 0,17 0,73 1,73 1,68 |
Прокатанный.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 12Х17 (Х17,ЭЖ 17) | 700
800 900 1000 1100 1200 1300 |
— | 84
40 22 21 14 8 6 |
66,8
63,5 58,1 81,4 72,8 85,2 99,2 |
96,7
98,1 98,3 97,0 97,2 99,0 96,9 |
1,15
2,44 4,56 4,71 7,08 12,62 16,47 |
Прокатанный.
Образец: d0 = 10 мм, l0 = 50 мм; V = 1,1 мм/мин, ε = 0,0004 с–1 |
| 10Х17Н13М2Т
(Х17Н13М2Т, ЭИ 448) |
800
900 1000 1100 1200 1250 |
167
129 74 41 23 18 |
235
143 81 46 27 22 |
26,5
38,5 34,5 40,5 77,3 79,6 |
44,1
59,0 64,0 84,4 99,3 100 |
0,19
0,41 0,79 1,83 3,68 4,55 |
Прокатанный.
Образец: d0 = 10 мм, l0 = 50 мм; V = 20 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| 12Х18Н9 (Х18Н9) | 700
800 900 1000 1100 1200 |
— | 212
120 68 38 30 16 |
47,3
57,2 64,8 56,1 63,8 44,5 |
76,3
69,5 66,1 60,4 59,4 70,9 |
0,36
0,58 0,97 1,59 1,98 4,43 |
Прокатанный.
Образец: d0 =10 мм, l0 = 50 мм; V = 1,1 мм/мин, ε = 0,0004 с–1 |
| 12Х18Н9Т
(Х18Н9Т) |
800
900 1000 1100 1200 |
155
108 58 35 22 |
201
120 66 38 25 |
26,6
41,0 49,7 65,8 79 |
57,0
89,7 95,3 98,5 100 |
0,28
0,75 1,44 2,59 4,00 |
Прокатанный.
Образец: d0 = 10 мм, l0 = 50 мм; V = 20 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| 36Х18Н25С2
(4Х18Н25С2, ЭЯ 3С) |
800
900 1000 1100 1200 |
185
127 71 40 28 |
244
143 76 44 31 |
34,0
47,9 54,6 70,6 85,7 |
66,2
87,7 88,4 96,2 100 |
0,27
0,61 1,17 2,18 3,19 |
Кованый.
Образец: d0 = 10 мм, l0 = 50 мм; V = 20 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| 31Х19Н9МВБТ
(ЭИ 572) |
800
850 900 950 1000 1100 1150 1200 |
275
275 206 206 114 66 47 41 |
314
284 216 216 118 80 60 49 |
33
28 28 21 45 54 54 59 |
68
67 67 64 85 90 91 94 |
0,22
0,24 0,31 0,30 0,72 1,12 1,52 1,92 |
Кованый и отожжённый.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 08Х22Н6Т
(0Х22Н5Т, ЭП 53) |
900
1000 1100 1200 1250 |
109
76 59 42 32 |
129
80 60 43 33 |
43,0
49,0 55,5 62,7 62,5 |
68,5
69,2 72,0 77,0 90,5 |
0,53
0,86 1,20 1,78 2,71 |
Прокатанный и
отожжённый. Образец: d0 = 10 мм, l0 = 50 мм; V = 20 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| 20Х23Н18
(Х23Н18, ЭИ 417) |
800
900 1000 1100 1200 |
216
135 64 39 22 |
254
135 71 44 27 |
24,2
37,1 49,3 51,2 27,2 |
66,8
77,3 76,8 69,5 30,7 |
0,26
0,58 1,09 1,57 1,12 |
Прокатанный.
Образец: d0 = 10 мм, l0 = 50 мм; V = 20 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| 20Х25Н20С2
(Х25Н20С2, ЭИ 283) |
1000
1100 1200 |
55
32 17 |
76
37 23 |
47,0
53,3 69,7 |
78,0
75,3 81,8 |
1,02
2,02 3,63 |
Прокатанный.
Образец: d0 = 5 мм, l0 = 25 мм; V =2 мм/мин, ε = 0,001 с–1 |
| У7, У7А | 700
800 900 1000 1100 1200 |
— | 108
94 63 36 22 17 |
64
65 60 62 65 92 |
90
100 100 100 100 100 |
0,83
1,06 1,59 2,76 4,64 6,00 |
Деформированный и
отожжённый. Образец: d0 = 5 мм, l0 = 25 мм; V = 10 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| У8, У8А | 700
800 900 1000 1100 1200 |
— | 104
91 55 33 21 15 |
58
58 62 62 80 69 |
91
100 100 100 100 100 |
0,88
1,10 1,82 3,00 4,86 6,80 |
Деформированный
и отожжённый. Образец: d0 = 5 мм, l0 = 25 мм; V = 10 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| У10, У10А | 700
800 900 1000 1100 1200 |
— | 105
90 55 29 18 16 |
50
52 59 70 78 86 |
87
100 100 100 100 100 |
0,83
1,11 1,82 3,40 5,67 6,37 |
Деформированный и
отожжённый. Образец: d0 =5 мм, l0 =25 мм; V = 10 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| У12, У12А | 700
800 900 1000 1100 1200 |
— | 104
100 60 34 18 15 |
60
52 40 65 74 92 |
68
96 100 100 100 100 |
0,65
0,96 1,67 2,91 5,67 6,80 |
Деформированный и
отожжённый. Образец: d0 =5 мм, l0 =25 мм; V = 10 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| 9ХС | 800
900 1000 1100 1200 1250 |
108
65 42 20 15 12 |
131
74 46 31 20 16 |
26,3
40,8 51,8 53,6 82,9 78,0 |
68,4
95,4 85,7 82,7 100,0 99,0 |
0,52
1,30 1,86 2,64 5,10 6,31 |
Прокатанный.
Образец: d0 = 10 мм, l0 =50 мм; V = 20 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| Х12МФ | 700
800 900 1000 1100 1200 |
— | 140
123 81 46 25 8 |
43,5
32,5 46,2 35,9 48,1 3,1 |
67,9
58,0 53,6 49,3 48,1 13,6 |
0,48
0,47 0,66 1,07 1,96 1,73 |
Кованый и
отожжённый. Образец: d0 = 13 мм, l0 = 50 мм; V = 1,1 мм/мин, ε = 0,004 с–1 |
| 90ХМФ | 800
900 1000 1100 1180 |
123
92 49 25 20 |
157
112 64 37 26 |
35,1
51,2 70,6 82,4 83,2 |
92,2
98,3 100 100 100 |
0,59
0,88 1,57 2,68 4,15 |
Образцы вырезаны из
поковки валка в тангенциальном направлении. Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 9Х1 (9Х) | 700
800 900 1000 1100 1200 |
103
87 44 33 17 11 |
131
120 76 51 28 19 |
58,9
56,9 53,9 66,5 80,1 73,3 |
95,0
94,5 94,3 98,4 100 100 |
0,72
0,79 1,25 1,93 3,52 5,37 |
Прокатанный и
термически обработанный. Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 60ХН | 700
800 900 1000 1100 1200 |
— | 94
77 55 38 27 23 |
39,6
40,0 46,0 39,6 38,0 39,2 |
100
100 100 100 100 100 |
1,06
1,29 1,82 2,61 3,64 4,43 |
Деформированный.
Образец: d0 =10 мм, l0 = 50 мм; V = 5 мм/мин, ε = 0,002 с–1 |
| 9Х2 | 700
800 900 1000 1100 1200 |
124
101 106 41 21 11 |
162
136 134 50 30 12 |
44,8
46,9 50,5 53,4 75,0 70,7 |
83,1
91,3 83,9 100 100 100 |
0,51
0,67 0,62 2,00 3,29 8,50 |
Кованый и
отожжённый. Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| Р18 | 700
800 900 1000 1100 1200 1250 |
373
185 151 114 60 25 19 |
431
216 190 117 64 26 20 |
23
42 46 54 70 49 41 |
61
79 71 53 83 80 79 |
0,14
0,37 0,37 0,45 1,30 3,02 4,03 |
Кованый и
отожжённый. Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,001 с–1 |
| 06Х14Н5ДМФЛ | 700
800 900 1000 1050 1100 1150 1200 |
262
94 59 38 32 26 18 17 |
292
172 103 61 50 40 27 21 |
38,0
51,9 69,4 79,2 85,0 86,5 68,1 71,0 |
75,0
76,5 92,2 94,2 96,2 98,9 100 100 |
0,26
0,44 0,90 1,54 1,92 2,47 3,70 4,76 |
— |
| ХН35ВТ
(ЭИ 612) |
900
950 1000 1100 1150 1200 1250 |
180
132 98 56 44 30 27 |
187
139 104 60 51 40 31 |
28
46 67 84 88 90 66 |
49
70 90 96 97 96 84 |
0,26
0,50 0,87 1,60 1,90 2,40 2,71 |
Кованый.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| ХН35ВТЮ
(ЭИ 787) |
700
800 900 1000 1100 1200 |
624
609 220 99 50 34 |
826
633 220 104 55 37 |
26,5
7,2 42,5 81,8 80,5 26,5 |
40,3
12,1 91,8 100 100 39,7 |
0,05
0,02 0,42 0,96 1,82 1,07 |
Кованый и прессованный.
Образец: d0 =6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| ХН62МБВЮ
(ЭП 709) |
900
1000 1050 1100 1150 1200 |
— | 265
123 93 83 69 42 |
92
95 108 108 115 100 |
85
85 78 75 75 70 |
0,32
0,69 0,84 0,9 1,09 1,67 |
— |
| ХН65ВМТЮ
(ЭИ 893) |
700
800 900 1000 1100 1200 1225 |
439
482 380 225 127 59 47 |
647
658 512 225 127 64 56 |
50,9
26,2 27,4 71,1 70,3 77,1 81,6 |
56,9
30 54,8 93,6 91,2 86,6 83,2 |
0,09
0,05 0,11 0,42 0,72 1,36 1,49 |
Кованый.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| ХН67МВТЮ
(ЭП 202, ЭИ 445Р) |
700
800 900 1000 1100 1200 1250 |
683
669 528 195 83 46 40 |
882
770 548 197 85 59 43 |
16,4
5,9 20,4 51,5 76,2 86,5 84,6 |
20,0
11,6 43,6 94,1 93,4 93,0 94,7 |
0,02
0,02 0,08 0,48 1,09 1,58 2,19 |
Кованый и
прессованный. Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| ХН70ВМЮТ
(ЭИ 765) |
700 | 804 | 912 | 11,0 | 17 | 0,02 | Кованый.
Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 800 | 696 | 716 | 25,0 | 60 | 0,08 | ||
| 900 | 265 | 284 | 55,4 | 85 | 0,30 | ||
| 1000 | 167 | 171 | 60,0 | 90 | 0,53 | ||
| 1100 | 64 | 67 | 68,0 | 83 | 1,24 | ||
| 1200 | 42 | 44 | 44,0 | 67 | 1,52 | ||
| 1250 | 33 | 44 | 45,0 | 66 | 1,50 | ||
| ХН70ВМТЮ
(ЭИ 617) |
900
1000 1100 1200 |
— | 551
154 73 34 |
20,4
52,4 80,0 69,6 |
31,8
85,9 91,1 51,2 |
0,06
0,56 1,26 1,49 |
Кованый и
нормализованный. Образец: d0 = 5 мм, l0 = 25 мм; V = 1,1 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| ХН77ТЮР
(ЭИ 437Б) |
800
900 |
604
378 |
23,9
26,1 |
22,5
27,6 |
0,04
0,07 |
Кованый и
нормализованный. Образец: d0 = 5 мм, l0 = 25 мм; V = 1,1 мм/мин, ε = 0,0007 с–1 |
|
| 1000 | — | 109 | 79,8 | 95,0 | 0,87 | ||
| 1100 | 48 | 153,2 | 100 | 2,08 | |||
| 1200 | 34 | 134,0 | 100 | 2,91 | |||
| 1250 | 16 | 56,1 | 69,1 | 4,40 | |||
| ХН78Т
(ЭИ 435) |
800
900 |
314
196 |
380
216 |
71,5
44,5 |
46,5
83,5 |
0,12
0,39 |
Прокатанный и
отожжённый. Образец: d0 = 10 мм, l0 = 50 мм; V = 20 мм/мин, ε = 0,007 с–1 |
| 1000 | 101 | 112 | 64,1 | 93,4 | 0,84 | ||
| 1100 | 76 | 88 | 70,5 | 97,4 | 1,10 | ||
| 1200 | 42 | 54 | 91,7 | 100 | 1,85 | ||
| 1250 | 36 | 39 | 99,7 | 100 | 2,55 | ||
| ХН80ТБЮ
(ЭИ 607) |
900
950 1000 1100 |
— | 569
412 294 167 |
–
77 78 84 |
97
96 96 98 |
0,17
0,23 0,33 0,59 |
Прессованный,
закалённый и состаренный. Образец: d0 = 6 мм, l0 = 30 мм; V = 16 мм/мин, ε = 0,009 с–1 |
| 1150 | 118 | 100 | 100 | 0,85 |
Интересные факты
-
Старение сталей: В ковке стали существуют явления старения, при которых сталь приобретает свои лучшие свойства через некоторое время после ковки, особенно при термообработке. Это явление наблюдается, например, у мартенситных сталей, когда они могут увеличивать свою прочность и твердость в процессе хранения.
-
Технология горячей ковки: При горячей ковке температура металла может достигать 1200–1300°C. Это позволяет достичь высокой степени пластической деформации и значительно уменьшить усилия, необходимые для обработки материала. Такой процесс обычно применяется для получения заготовок для крупных деталей, например, для кузовов автомобилей.
-
Формирование зерна: Процесс ковки оказывает прямое влияние на размер зерна стали. При ковке при высоких температурах происходит увеличение зерна, что может снизить прочностные характеристики материала. Напротив, ковка при умеренных температурах способствует получению более мелкозернистой структуры, что улучшает механические свойства материала.
-
Усталость материала: Ковка может изменить характеристики усталости материала. Например, сталь, прошедшая через процесс ковки, может приобрести повышенную стойкость к усталости благодаря равномерному распределению напряжений в структуре, что особенно важно для деталей, подверженных циклическим нагрузкам.
Механические свойства сталей и сплавов тесно связаны с температурой ковки, которая влияет на их микроструктуру и, как следствие, на их эксплуатационные характеристики. Правильный выбор ковочной температуры является ключевым фактором для получения материалов с требуемыми прочностными и пластичными свойствами.
Важно отметить, что различные типы сталей и сплавов требуют различных подходов к ковке, и контроль температуры является важнейшим элементом в достижении оптимальных характеристик материалов для различных отраслей.
Список литературы:
- Марочник сталей и сплавов. 2-е изд.,исправл. и доп. / Зубченко А.С., Колосков М.М., Каширский Ю.В. и др. Под ред. А.С. Зубченко. М.: Машиностроение, 2003. 784 с.