Отпечаток нержавеющей стали
Нержавеющая сталь используется в основном из-за своей коррозионной стойкости, но её прочность и твёрдость делают её чрезвычайно универсальным материалом. Твёрдость нержавеющей стали определяет многие её потенциальные области применения.
Стержни из нержавеющей стали
Сталь применяется в самых разных областях: от промышленных компонентов, автомобильных деталей и мостостроения до потребительских товаров. Один из критериев классификации нержавеющей стали — её состав и твёрдость.
В этой статье вы узнаете о твердости нержавеющей стали и факторах, влияющих на твердость нержавеющей стали, с особым вниманием к повышению твердости.
Что такое твердость?
Сверление зенковкой в стальном образце
Твёрдость — это способность материала противостоять любой локальной пластической деформации, царапанию и вмятинам под действием нагрузки. Для нержавеющей стали твёрдость — это механическое свойство, влияющее на износостойкость, прочность и обрабатываемость материала.
Твёрдость материала определяется методом вдавливания, а сопротивление проникновению — с помощью специального инструмента. Твёрдость можно количественно оценить с помощью шкал твёрдости.
Твердость нержавеющей стали существенно варьируется в зависимости от состава сплава, термической обработки и методов формовки.
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Как измеряется твердость стали?
Существуют стандартизированные методы испытания твёрдости нержавеющей стали. Эти испытания измеряют её стойкость к вдавливанию алмазного или шаровидного инструмента.
Испытание на твердость по Роквеллу
Измеритель твердости Rockwell
Для определения твёрдости по Роквеллу используется инструмент определённой формы и нагрузки. Для нержавеющей стали обычно используются две шкалы твёрдости по Роквеллу: первая — Роквелл C (HRC), а вторая — Роквелл B (HRB).
Разница между HRB и HRC заключается в твёрдости нержавеющей стали. HRB означает более мягкую сталь. марки сплавов нержавеющей стали, а HRC в основном используется для более твердых марок нержавеющей стали, таких как мартенситная сталь.
При испытании по Роквеллу сначала применяется небольшая нагрузка для установки индентора, а затем большая нагрузка для его вдавливания в нержавеющую сталь. Например, для мартенситных марок стали, таких как 420, значение твёрдости HRC составит 50 или выше, а для нержавеющей стали марки 304 — 70–90 единиц по шкале Роквелла B.
Испытание на твердость по Бринеллю
Испытание на твердость по Бринеллю
При испытании на твёрдость по Бринеллю измеряется диаметр отпечатка. В качестве инструмента используется круглый шарик из закалённой стали; современные приборы используют шарики из карбида вольфрама. Испытание на твёрдость по Бринеллю идеально подходит для мягких нержавеющих сталей.
Шкала Бринелля использует значения твёрдости по Бринеллю; например, аустенитная нержавеющая сталь может иметь значение твёрдости по Бринеллю от 150 до 200 HB. Она не идеальна для твёрдых материалов, но её можно использовать для мягких материалов и для более широкого спектра материалов.
Испытание на твердость по Виккерсу
тест Виккерса
При испытании по Виккерсу используется алмазный индентор пирамидальной формы, который создаёт отпечаток под контролируемой нагрузкой. Для испытания твёрдости по Виккерсу используются единицы измерения по Виккерсу (HV). Метод измерения твёрдости по Виккерсу подходит как для мягких, так и для твёрдых нержавеющих сталей.
Его можно использовать на закаленной нержавеющей стали, обеспечивая точные измерения. Например, его можно использовать на дисперсионно-твердеющих нержавеющих сталях с твёрдостью более 300 HV, что свидетельствует о высокой прочности.
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Факторы, влияющие на твердость нержавеющей стали
На твердость нержавеющей стали влияет множество факторов: от ее состава до методов термической обработки и последующей обработки.
Состав
Химический состав — основной фактор, влияющий на твёрдость нержавеющей стали. Нержавеющая сталь состоит из железа и углерода, а также вторичных легирующих элементов, таких как хром, никель и молибден.
Содержание хрома колеблется от 10.5% до 30%. Хром добавляется в основном из-за его антикоррозионных свойств и образования оксидной пленки, которая обеспечивает защиту нержавеющей стали.
Никель обычно встречается в марках стали 304 и 316 и используется для повышения пластичности. Наиболее важным фактором, влияющим на твёрдость нержавеющей стали, является содержание углерода в сплаве.
Структура зерна
Структура зерна металлических сплавов
Микроструктура нержавеющей стали изменяется под воздействием легирующих элементов и обработки стали.
- Аустенитная нержавеющая сталь: Нержавеющие стали марок 304 и 316 имеют гранецентрированную кубическую структуру (ГЦК). Они обладают превосходной прочностью. устойчивость к коррозии Однако они обладают меньшей твёрдостью из-за своей пластичности. Эти ГЦК-нержавеющие стали не упрочняются термической обработкой, но могут подвергаться наклепу.
- Мартенситная нержавеющая сталь: Такие марки, как 410 и 420, имеют объёмно-центрированную тетрагональную структуру. Это означает, что мартенситную нержавеющую сталь можно упрочнять такими методами термической обработки, как закалка и отпуск.
- Дисперсионно-твердеющая сталь: Эти сплавы достигают высокой прочности и твердости благодаря дисперсионное твердение. Метод предполагает образование осадков после термической обработки.
Термическая обработка
Термическая обработка — это процесс, изменяющий твёрдость нержавеющей стали. Для мартенситных и упрочнённых дисперсионным твердением сталей это основной метод повышения твёрдости.
При термической обработке закалка представляет собой быстрое охлаждение нержавеющей стали от высокой температуры для фиксации или фиксации закаленной структуры в решётке. Отпуск нержавеющей стали снижает хрупкость, сохраняя при этом твёрдость.
Аустенитные марки, такие как 304 и 316, которые распространены в Обработка нержавеющей стали на станке с ЧПУ, не упрочняются термической обработкой; вместо этого их укрепляют наклепкой.
Процесс формирования
Формовка — это механическая обработка, придающая нержавеющей стали желаемую форму. Механическая деформация также может упрочнить и закалить сталь.
Холодная обработка
Процессы холодной обработки включают прокатку, волочение или гибку (распространенные при изготовлении листов из нержавеющей стали) при комнатной температуре, что может привести к упрочнению аустенитных марок нержавеющей стали, таких как 304 и 316.
Горячая работа
Горячая обработка, выполняемая при высоких температурах, имеет много преимуществ, некоторые из которых заключаются в снижении твердости за счет рекристаллизации и снятия напряжений в микроструктуре нержавеющей стали.
Ковка
Ковка деформирует нержавеющую сталь под высоким давлением и нагрузками. Ковка мартенситных марок нержавеющей стали с последующей термической обработкой может повысить твёрдость, а для аустенитных марок она обеспечивает лишь умеренное упрочнение.
Виды нержавеющей стали, их твердость, области применения, свойства и сравнение.
Различные типы нержавеющей стали различаются по твердости из-за особенностей формы, состава, микроструктуры и механических свойств. свойства нержавеющей стали. Наиболее распространённые нержавеющие стали имеют небольшие различия в химическом составе, но это меняет их основное применение.
Нержавеющая сталь 304: свойства и твердость
Нержавеющая сталь 304 серии 300 содержит 18% хрома и 8% никеля. Её также называют 18-8 нержавеющая сталь и известен превосходной коррозионной стойкостью и обрабатываемостью. Имеет относительно низкую твёрдость по сравнению с другими нержавеющими сталями.
Твёрдость нержавеющей стали 304 составляет 70–90 единиц по шкале Роквелла или 150–200 единиц по шкале Бринелля. Благодаря своей коррозионной стойкости она широко используется в химическом и пищевом оборудовании.
Нержавеющая сталь 316: повышенная коррозионная стойкость и твердость
Свойства деталей из нержавеющей стали 316L
Нержавеющая сталь 316 — еще одна аустенитная марка из серии 300, которая содержит 2–3% молибдена для коррозионной стойкости, особенно для морской и хлоридной среды.
316 имеет диапазон 70–90 по шкале Роквелла B. Он используется в основном на судах, в морской среде и в медицинских приборах. Его также называют хирургическая сталь из-за его использования в хирургических инструментах.
Нержавеющая сталь 420: применение в условиях высокой твердости
Мартенситная нержавеющая сталь 420 имеет более высокое содержание углерода, что придает ей более высокую твердость при термической обработке. 420 может достигать твердости 50–55 по шкале Роквелла C.
Более высокая твёрдость обеспечивает лучшую износостойкость и возможность применения в хирургических инструментах и клапанах. Однако её коррозионная стойкость значительно ниже, чем у нержавеющих сталей марок 316 и 304.
Нержавеющая сталь 410: баланс твердости и прочности
Нержавеющая сталь 410 также относится к мартенситному классу стали с более низким содержанием углерода, чем 420, и умеренной твёрдостью. Её твёрдость после термообработки составляет 30–40 единиц по шкале Роквелла (HRC). Она обеспечивает баланс между коррозионной стойкостью и закалкой.
Что лучше: хирургическая сталь или нержавеющая сталь?
Это может быть вопросом после рассмотрения свойств и возможностей двух типов стали. Ни один не лучше; единственное разграничение — это пригодность для определенных применений. Это наше мнение, подкрепленное многолетним опытом работы с более чем 100 материалами.
Хирургическая сталь и нержавеющая сталь универсальны, устойчивы к коррозии и долговечны. Это лишь некоторые сходства, но у материалов есть и различия, которые помогают определить, какой тип использовать.
Различия заключаются в конкретном содержании легирующих элементов, которые определяют свойства и характеристики материалов.
Твердость нержавеющей стали по сравнению с твердостью хирургической стали
Хирургическая сталь и нержавеющая сталь обладают высокой прочностью и коррозионной стойкостью, но их твердость может варьироваться в зависимости от конкретной марки и состава. Хирургическая сталь — это разновидность нержавеющей стали, предназначенная для медицинского, промышленного и гигиенического применения, часто содержащая дополнительные элементы, улучшающие прочность, устойчивость к ржавчине и поверхностные характеристики. Стандартная нержавеющая сталь, с другой стороны, выпускается во многих марках, используемых в строительстве, производстве кухонной утвари и промышленности, причем некоторые марки мягче или тверже хирургической стали.
Поскольку оба материала производятся для разных целей, ни один из них не является универсально тверже другого, и общие эксплуатационные характеристики зависят от качества сплава, термической обработки и предполагаемого применения.
Повышение твердости нержавеющей стали
Производители металлоконструкций используют несколько методов для повышения твердости нержавеющей стали.
- Термообработка: Для мартенситных марок стали, таких как 410 и 420, закалка и отпуск могут значительно повысить твердость, образуя твердую мартенситную структуру, в то время как отпуск снижает хрупкость.
- Упрочнение работы: Холодная обработка аустенитных марок повышает их твердость и прочность на растяжение.
- Осадки: Дисперсионно-твердеющие нержавеющие стали после термической обработки образуют осадки, повышающие прочность и твердость без ущерба для коррозионной стойкости.
- Легирование: Увеличение содержания углерода в нержавеющей стали может мгновенно сделать ее более твердой и износостойкой.углеродистая сталь и нержавеющая сталь имеют совершенно разную прочность. Использование молибдена также может дать тот же эффект.
Заключение
Твёрдость нержавеющей стали — одно из важнейших свойств, определяющих её применение и пригодность. Понимание факторов, влияющих на твёрдость, таких как химический состав, структура зерна, термическая обработка и формовка, поможет вам выбрать подходящую марку нержавеющей стали.
Такие методы, как термическая обработка, могут повысить твердость нержавеющей стали. Однако необходимо соблюдать осторожность с микроструктурой и легирующими элементами нержавеющей стали, поскольку некоторые методы термической обработки не подходят для определенных марок нержавеющей стали.
Обработка нержавеющей стали в Boda
ПролинТех Мы предлагаем услуги по современной обработке на станках с ЧПУ нержавеющей, углеродистой и легированной стали. Наше собственное закалочное оборудование позволяет изменять прочность нержавеющей стали после обработки ваших деталей.
Предоставляемая бесплатная цитата прямо сейчас
FAQ
Какова твердость нержавеющей стали 304?
Твердость нержавеющей стали марки 304 составляет 70–90 единиц по шкале Роквелла B. Такой диапазон обусловлен методами упрочнения, которые могут вносить изменения в твердость.
Какая нержавеющая сталь тверже — 304 или 316?
У марок 304 и 316 одинаковая твёрдость: 70–90 HRB. Однако, как правило, нержавеющая сталь 304 твёрже.
Нержавеющая сталь 304 — твердая или мягкая?
Нержавеющая сталь 304 — это мягкая сталь с низким содержанием углерода, ее твердость по шкале HRB составляет 70–90.
Как закаливают нержавеющую сталь?
Нержавеющую сталь можно упрочнить такими методами, как термическая обработка, деформационное упрочнение или дисперсионное твердение. Выбор метода во многом зависит от микроструктуры нержавеющей стали.