Минтяжстрой СССР

Проектный и научно-исследовательский институт "КРАСНОЯРСКИЙ ПРОМСТРОЙНИИПРОЕКТ'

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОЦЕНКЕ ХЛАДОСТОЙКОСТИ И АБРАЗИВНОЙ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ МЕТАЛЛОВ

Красноярск

1971

Минтяжстрой СССР

Проектный и научно-исследовательский институт 'КРАСНОЯРСКИЙ ПРОМСТРОЙНИИПРОЕКТ'

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОЦЕНКЕ ХЛАДОСТОЙКОСТИ И АБРАЗИВНОЙ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ МЕТАЛЛОВ

Красноярск

1971

Таблица 4 Механические свойства цветных металлов и сплавов

( г Металл, [ сплав ) г I г 1 Механические свойства 1 1 Твер 1- ! } Литера- j тура Г Состояние { t т <5t (о 0J i £ ! ! ! V | ан . 1 при + 20 С | дость, НВ' t ! I I к гс/мм^ проц. кгс • м/см^! ! I Никель отожженное 28-30 35-40 _ 4,3 65-70 [9 , 17] Армко- железо то же 35 _ 40 65-70 3,4 90 |-1 О t Ч i Титан то же 45-60 38-50 25 50 7.0 207 с-1 *--J Кобальт то же 50 — 3,5 - - 154 [=1 Молибден то же 47,5 44,8 46 56 - 187 [1] Алюминий то же 5 1,5 49 5,5 14 17 [4 . И] Магний то же 19 9,5 СО 6 - 40 [П , 15] Цинк — 6,4 1,0 20 50 — 20 Г1 И Медь отожженное 20-24 7,5-15Х) 45-55 аб-75 10-12 40-50 i' '-i AM г-2 — 32 i,2x) 19 31 5,1 75 - Олово - 2,5 0 1 о 75-100 7-10 [. Ill

хТйГ

Механические свойства сталей Таблица 5

Марка стали “Г ! ? f 1 f t —-—- Термическая обработка ' б ! 06 < 1 Механические 6т 1 S j свойства л-Г 1 v 1 -г \ \ Он 1 при+20 С j -П I Твер дость, нв _1 I Литера тура 1 [_ кгс/мм2 j проц. } К ГС ' м/см^| 1 f 2 з ? 4 ! 3 1 л * ! 6 ! 7 ! 8 I 9 Ст.Зкп Состояние поставки 38,9 23,6 25,5 58,0 15 137 [2] Нормализация 920^ 40,0 27,2 24,8 62,9 и 120 М | Закалка с 880 С в 1 масло 52,0 37,0 22,0 56,0 9,2 170 [2] “ 1 35 Л Отжиг 950 С 55,4 27,2 22,6 38,1 5,9 170 [16] 45 Отжиг 800 С 64-67 39,0 19-20 45-60 4,3-4,8 197 [3] Закалка с 830°С в воду, отпуск 250°С 140 120 3,0 6,0 1,0 435 [15] Закалка с 840°С в во- ду, отпуск 400 С 73-84 52-59 12-14 46-50 5-7 202-234 [б]

1 ! 2 ! 3 ! ! 4 ! 5 ! 6 ! 7 ! 8 ! 9 О со To же 57,7 _ 18,0 18,0 90ХХ) А1 - 0,3 + SiCa-0,003 To же 56,0 - 14,4 — 9,4 90 TL - 0,15 To же 61,5 — 24,4 18,6 91хх) SiCa-0,15 To же 57,0 — 24,0 — 13,9 92ХХ) FeCe- 0,15 To же 56,6 — 20,2 - 18,3 93ХХ) Y- о.з Закалка cl050°C в воду 59,7 - 26,9 — 17,0 96хх) to to О 1 О £ To же 60,0 - 29,0 — 22,7 98ХХ) i W - 1,0 To же 62,0 - 27,2 - 19,0 96хх) j—* сл 5iCa-0,15 + V 1 Tt - 0,15 To же 69,0 33,6 — 16,1 95 ХХ' N8-0,35 Закалка c 1100°C в воду 86,0 61,0 20-22 30-34 14,5 170-195 [13] Х13Г19ТЛ To же 71,0 — 41,0 39,0 27,0 170-220

jr J

Твердость по Роквеллу HR.C

Твердость по Роквеллу НЯЗ

16

Раздел. П

ТВЕРДОСТЬ, УДАРНАЯ ВЯЗКОСТЬ И ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Те/юершпыюа,0 с рис. 1. Олово, отжиг 100°С.

•§в -чо -го о +го Те, мп a ry/>at °Q Рис. 2, Мавний, отжиг 340+. 10°С.

Рис. 3. Алюминий, отжиг 380°С.

19 -

-w -го о Темпера тура, С

Титаи, отжиг 6S0

~€0    -40    -£<?    о    +£0

Темперо тура, °С

Рис. 10. Молибден, отжиг 1050°С.

to Qfi	Qh Hi	So 70
-60    -40 -ZD о +£Q ТемператураС

Рис. 11. Сплав АМг-2.

Настоящие Рекомендации содержат данные по химическому составу и основным механическим, свойствам некоторых технически чистых металлов и сталей. Кроме этого, в Рекомендациях приводится изменение твердости, ударной вязкости, относительной износостойкости при трении и относительной износо -стойкости при ударе об абразивную поверхность тех -же материалов, испытанных в диапазоне температур от плюс 20 до минус 70 С. Приведенные материалы получены по данным лабораторных исследований, ре -зультаты которых частично проверены в условиях эксплуатации.

Рекомендации могут быть полезны конструкто — рам и изготовителям машин, предназначенных для эксплуатации в условиях Сибири и Севера. Ими мо -гут пользоваться работники эксплуатационных орга -низаций и ремонтных предприятий, которые моцерни -зируют машины, чтобы повысить их работоспособность при низких температурах. Рекомендации будут полезны также для работников научно-исследовательских организаций, изучающих проблемы хрупкого разрушения и износостойкости деталей машин и машиностроительных материалов.

Редакционная коллегия :

В.А. Орлов (отв. редактор), Н. В. Хребтов , Г.В, Шумский.

20 -

Р а з д e л_Ш

ТВЕРДОСТЬ, УДАРНАЯ ВЯЗКОСТЬ И ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ СТАЛЕЙ

Рис. 12. Сталь Ст.Зкп: а - состояние поставки; б - нормализация 920 С ; в — закалка с 920 С, в масло.

В процессе эксплуатации строительных машин и механизмов наблюдаются повышенная аварийность и интенсивный износ их деталей. При этом установлено, что их работоспособность главным образом зависит от правильного выбора материала и вида его термической обработки. Между тем сведений о поведении материалов при понижении температуры в обобщенном виде явно недостаточно. При этом если данные по ударной вязкости в какой-то мере известны, то показатели износостойкости металлов при низких температурах практически отсутствуют.

Настоящие Рекомендации представляют первую попытку обобщить основные свойства, некоторых металлов и сталей в диапазоне температур от плюс 20 до минус 70 С. Испытания по определению относительной износостойкости и твердости металлов проведены в институте ''Красноярский промстройншь проект^. Ударная вязкость частично исследовалась в институте, а частично представлена поставщика -ми сталей или выбрана по литературным источни -кам.

Образцы для испытаний, сведения по химсос -таву и механическим свойствам некоторых сталей представлены институту следующими организациями:

-    Красноярским заводом "Сибэлектросталь* — опытные легированные конструкционные (кроме 40Х) и нержавеющие стали;

—    Запорожским машиностроительным институ-

- 4 -

том им. Чубаря - сталь 110Г13Л с различными модифицирующими добавками;

- СФТИ им. В.Д. Кузнецова - стали 110Г13Л с ниобием и Г13Х2БЛ,

Остальные материалы полностью испытаны в институте, Определение относительной износостойкости при трении (    ) и при ударе (£ ) об абразивную

шкурку проводилось на установке типа УАМ [l^J,

Методические особенности проведения таких испытаний подробно изложены в работе [в]. Данная методика испытаний разработана в институте 'Красно -ярский промстройниипроект'.

Испытания на ударную вязкость проводились по ГОСТам 9454-60, 9455-60. Измерение твердости при плюс 20 С проводилось по ГОСТам 9012-59 и 9013-59, а при проведении этих же измерений при отрицательных температурах учитывались их основ -ные положения.

Основная особенность данных Рекомендаций состоит в том, что по приведенным графикам можно выбрать материал, обеспечивающий оптимальную работоспособность многих разрушающихся или изнашивающихся деталей машин. В общем виде выбор ма -териала производится по тем свойствам, которые для данной детали определяют ее функциональное назначение.

При выборе сталей для деталей машин следу -ет рассматривать совместно показатели их ударной вязкости и абразивной износостойкости. При значительном динамическом нагружении изнашиваемых деталей за критерий для выбора материалов беоет -ся их ударная вязкость. При трении деталей о аб -разив без динамических нагрузок критерием для выбора материалов должна служить их абразивная износостойкость. Для промежуточных величин на -грузок следует руководствоваться принципом:    чем

- 5 -

меньше величина динамической нагрузки на изнаши — ваемую деталь, тем ниже должна быть температура отпуска закаленной стали.

Рекомендации составлены инженерами В.А. Ковальчуком и В*И. Гурьяновой*

Раздел 1

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИССЛЕДОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Таблица 1 Классификация материалов по ГОСТ Материал    {ГОСТ

Олово 860-80 Магний 804-62 Алюминий 11069-64 Цинк 3640-65 Медь 859-66 Никель 849-56

Армко-железо

Кобальт 123-67 Титан АМТУ 475-1А-63 М олибден 4759-49 Сплав АМг-2 _

Сталь углеродистая обыкновенного качества Ст. Зкп.

Сталь углеродистая литая 35Л

- 7

1	! t о | *
Сталь углеродистая качественная конструкционная 45	1050-80
Сталь легированная конструкционная 35Х, 40Х, 40ХН, 12ХНЗА, 18Х2Н4ВА, 12Х2Н4А, 20ХН4ФА	4543-61
Сталь качественная рессорно-пружинная го-рячекатанная 60С2А	2052-55
Сталь инструментальная углеродистая У10А	1435-54
Сталь сортовая коррозионно-стойкая и жа -ростойкая 1Х17Н2, 4XI0C2M	5949-61
Сталь высоколегированная коррозионно-стойкая и жаростойкая и жаропрочная 2X13	5832-61
Высоколегированная сталь со специальными свойствами 110Г13Л	2176-87
Высоколегированная сталь со специальными свойствами 110Г13Л, модифицированная различными добавками
Экспериментальная хромомарганцовистая сталь Х13Г19ТЛ
Сталь фирмы *Пенго*

Таблипа 2

Химический состав цветных металлов и сплавов

Металл, П рим е с и, проц. сплав Hi Fe Ti н» Zri Си Si Ми Другие элементы Никель 99,99 0,015 0,002 - 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001-s, Р; 0,005-Со Армко- ост. — 0,018 — - - 0,008 0,0043 0,006-С; 0,003-S; железо 0,0025-Р; 0,01-С*; Титан — 0,12 ! 99,97 - - - - 0,08 - 0,028- М . 0,008-Н; 0,04- М оо 0;10-0 ; 0,05-С. | Кобальт 0,005 0,003 - 0,001 0,001 - 0,001 0,001 - 0,001- S ; 99,98-Со Алюминий - сотые - 99,99 сотые — сотые сотые сл. - Магний 0,001 0,04 * 0,02 99,9 - — 0,01 0,04 0,01 -N а; 0,003-К Цинк — сл. - сл. сл. 99,99 сл. * Медь 0,0006 0,0005 — — — 0,0007 99,99 - — 0,0005-Рб, Sn ; 0,0002-Bl ; О.ОООб- Se Олово - 0,005 - >0,002 - <0,002 0,008 — - 0,015-As ; 0,093-Рз; 0,038-Bl ; 0,013- 5 в ; AM г-2 — 0,15 - ост. 2.4 — 0,10 0,13 0,23 —

Таблипа 3

Химический состав сталей

1 Марка [ Содержание элементов , ирод. стали { I 1 С 1 1 т 1 Si ! Мп т 1 f 1 1 S 1 р ? 1 1 1 ! Сг 1 ...........! Си 1 Nl } Другие j элементы 1 ! 2 I 1 3 ! 4 1 | 5 ! 6 1 ! 7 1 8 1 9 "1 ! Ст.Зкп 0,15 сл. 0,15 0,024 0,019 0,10 _ _ 35Л 0,33 0,32 0,68 0,024 0,018 0,05 - - 45 ^49 0,22 0,68 0,029 0,031 0,10 - - 35Х 0,33 0,23 0,60 0,009 0,016 0,90 0,06 0,14 40Х 0,47 0,23 0,62 0,023 0,026 1,00 - - 40ХН 0,39 0,22 0,64 0,008 0,015 0,64 0,10 1,12 12ХНЗА 0,15 0,28 0,49 0,005 0,018 0,75 0,10 3,04 18Х2Н4ВА 0,16 0,35 0,40 0,006 0,017 1,52 0,13 4,05 0,11 -Мо ; 0,62-W 12Х2Н4А 0,12 0,25 0,48 0,007 0,014 1,37 0,10 3,29 20ХН4ФА 0,21 0,23 0,42 0,008 0,014 0,88 0,11 3,89 0,20- V