Сталь 45#: «Звездный ученик» механических свойств
«45» в названии стали 45# означает содержание углерода примерно 0,45%. Не стоит недооценивать эту долю процента углерода; он напрямую определяет твердость и прочность стали.
45# Steel Gallery_Энциклопедия 360
После закалки и высокотемпературного-отпуска (процесс, известный как «закалка и отпуск») сталь 45# может достигать твердости HB 220–280. Его предел прочности превышает 600 МПа, а предел текучести — 355 МПа. Что это значит? Это означает, что для вала одинаковой толщины сталь 45# может выдерживать более тяжелые нагрузки и менее склонна к изгибу или поломке.
Вот почему сталь 45# является лучшим выбором при проектировании механических компонентов,-несущих нагрузку, таких как валы, шестерни и болты.
Однако сталь 45# имеет фатальную слабость: она склонна к ржавчине.
Такова природа углеродистой стали; он быстро ржавеет под воздействием влажного воздуха или влаги. Даже если на поверхность нанесена анти-краска, она лишь задерживает процесс, а не предотвращает его полностью. В условиях мастерской при повреждении покрытия ржавчина начинает проникать в металл именно в этом месте.
Нержавеющая сталь 304: «Звездный ученик» устойчивости к ржавчине
304 — аустенитная нержавеющая сталь, содержащая более 18% хрома и более 8% никеля. Хром образует на поверхности ультра-тонкую оксидную пленку, которая блокирует кислород и воду,-что делает ее естественной-устойчивой к ржавчине.
В чем разница между нержавеющими сталями серий 200, 300 и 400?
304 легко справляется с влажной средой, водяным туманом и слабыми кислотами или щелочами. Он не требует смазки, покрытия и минимального обслуживания.
Однако механические свойства стали 304 уступают стали 45#.
В стали 304 содержание углерода составляет всего около 0,12%, что намного ниже, чем в стали 45#. Его твердость меньше или равна HB 187, предел прочности на разрыв больше или равен 520 МПа, а предел текучести больше или равен 205 МПа.
Цифры ясно говорят: она отстает по твердости, прочности и износостойкости.. 304 У нержавеющей стали есть еще одна скрытая проблема: она склонна к «истиранию» (захвату).
Из-за своей высокой пластичности сталь 304 склонна к холодной сварке, прилипанию материала и заклиниванию в сочетании с подшипниками или втулками во время длительной эксплуатации,-что чрезвычайно затрудняет разборку. Это создает серьезную проблему для оборудования, требующего частого обслуживания или разборки.
[Изображение]
Итак, почему компания выбрала 304?
Давайте вернемся к исходному сценарию: вал питателя, -первоначально изготовленный из стали 45#-, ржавел, поэтому его заменили на сталь 304.
С технической точки зрения компания, вероятно, пошла на следующие-компромиссы:
Во-первых, условия эксплуатации сделали предотвращение ржавчины основной задачей. Питатель работает во влажной среде; Ржавчина вала не только сокращает срок службы, но также может загрязнять обрабатываемый материал. Вместо того, чтобы постоянно смазывать маслом для технического обслуживания, имело смысл перейти на материал «установи-это-и-забудь-это».
Во-вторых, механическая нагрузка на вал, вероятно, невелика. Если вал просто передает вращательное движение при небольшой нагрузке, прочности 304 более чем достаточно. Нет необходимости нести дополнительные затраты на обработку поверхности для достижения уровня прочности, который на самом деле не требуется.
В-третьих, это упрощает процесс. Отдел закупок просто покупает заготовку круглого прутка 304, обрабатывает ее, собирает, и работа выполнена. Нет необходимости в термической обработке, отделке поверхности или заботах о текущем обслуживании.
Конечно, есть и другие варианты.
Если требуется как стойкость к ржавчине, так и износостойкость, лучшим выбором будет 2Cr13. Будучи мартенситной нержавеющей сталью, она после закалки может достигать твердости HRC 45–50, обеспечивая баланс прочности, износостойкости и устойчивости к ржавчине. Он гораздо лучше подходит для валов,-несущих нагрузку, чем 304.
Если придерживаться стали 45#, сочетание закалки-и-отпуска и твердого хромирования также может решить проблему ржавчины-часто с меньшими затратами, чем 304. Такой подход сохраняет твердость, прочность и износостойкость материала, обеспечивая при этом отличную защиту от ржавчины.
В конечном счете, выбор 304 не был технически «оптимальным» решением; это был выбор, основанный на сбалансированной оценке,-отдающем предпочтение решению, которое было просто «достаточно хорошим».
Максимальная устойчивость к ржавчине, достаточная прочность и минимум хлопот-вот ответ.
