Горячекатаный круг 16MnCr5 — конструкционная цементуемая сталь для тяжелонагруженных деталей
Горячекатаный круг 16MnCr5 — сортовой прокат из низкоуглеродистой легированной стали, поставляемый по EN 10060 и EN 10084 в состоянии горячей деформации без последующей термической обработки. Марка 16MnCr5 (материальный номер 1.7131) относится к группе цементуемых сталей и содержит 0,14–0,19 % углерода, 1,00–1,30 % марганца и 0,80–1,10 % хрома. Такое сочетание обеспечивает вязкую сердцевину после закалки и высокотвёрдый поверхностный слой после цементации и закалки, что делает круг востребованным в производстве зубчатых колёс, валов, шлицевых соединений и червячных пар.
Сортамент и геометрические параметры
Прокат выпускается диаметром от 16 до 250 мм; наиболее ходовые позиции — 20–120 мм. Кривизна прутков не превышает 0,25 % длины для диаметров до 100 мм. Предельные отклонения по диаметру соответствуют классу точности согласно EN 10060. Поставка осуществляется в прутках длиной 3–6 м или в мерных заготовках под конкретное оборудование. Для диаметров свыше 150 мм возможна поставка в виде кованого круга с аналогичным химическим составом.
| Диаметр, мм | Предел прочности, МПа | Предел текучести, МПа | Относительное удлинение, % | Твёрдость, HB |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 590–780 | 385 | 16 | 170–210 |
| 40 | 590–780 | 385 | 16 | 170–210 |
| 80 | 540–740 | 345 | 15 | 160–200 |
| 120 | 540–740 | 345 | 15 | 160–200 |
| 160 | 510–710 | 315 | 14 | 150–190 |
Химический состав и структура
Содержание углерода — 0,14–0,19 %, кремния — не более 0,40 %, фосфора — не более 0,025 %, серы — не более 0,035 %. Микролегирование не применяется. Структура горячекатаного состояния — феррит и перлит. Величина зерна аустенита при цементации — 5–8 баллов по ГОСТ 5639, что обеспечивает стабильную глубину цементованного слоя. Прокаливаемость в диапазоне диаметров до 60 мм гарантирует сквозную закалку при охлаждении в масле.
Технологические операции
- Цементация при 900–930 C в эндотермической атмосфере или в соляных ваннах.
- Закалка в масле с температур 820–860 C после повторного нагрева.
- Высокий отпуск при 150–200 C для снятия напряжений.
- Нормализация при 870–900 C для улучшения обрабатываемости резанием.
- Токарная и фрезерная обработка до цементации с припуском 0,3–0,8 мм на шлифование.
- Шлифование и хонингование после термообработки для достижения Ra 0,8 мкм.
Области применения
Круг 16MnCr5 применяется в автомобилестроении для изготовления шестерён коробок передач, раздаточных коробок и редукторов ведущих мостов. В станкостроении из него производят шпиндельные валы, зубчатые колёса коробок скоростей и ходовые винты. В нефтегазовом машиностроении — валы насосов, шлицевые валы и крепёжные элементы, работающие при циклических нагрузках. В редукторостроении — червячные и цилиндрические передачи общего назначения. В сельхозтехнике — валы отбора мощности, звёздочки и шестерни приводов.
Обрабатываемость и свариваемость
Обрабатываемость резанием в горячекатаном состоянии — удовлетворительная; после нормализации твёрдость снижается до 150–180 HB, что улучшает стойкость твердосплавного инструмента. Свариваемость ограниченная: углеродный эквивалент Ceq составляет 0,45–0,55 %, что требует подогрева до 150–200 C и последующей термообработки сварного соединения. Для деталей, работающих без термообработки, марка не предназначена.
Вопросы и ответы
Какая твёрдость достигается после цементации круга 16MnCr5?
Поверхностная твёрдость после цементации и закалки составляет 58–62 HRC при глубине слоя 0,6–1,0 мм. Сердцевина сохраняет твёрдость 30–42 HRC в зависимости от диаметра и режима охлаждения.
Применяется ли 16MnCr5 для сварных конструкций?
Марка относится к ограниченно свариваемым: углеродный эквивалент 0,45–0,55 % требует подогрева 150–200 C и последующего отпуска. Для ответственных сварных узлов рекомендуется выбирать низкоуглеродистые стали с Ceq 0,40 %.
Чем отличается 16MnCr5 от 20MnCr5?
20MnCr5 содержит 0,17–0,22 % углерода, что повышает прокаливаемость и прочность сердцевины, но снижает ударную вязкость. 16MnCr5 предпочтителен для деталей с высокой динамической нагрузкой и тонким цементованным слоем.
Какой диаметр круга доступен для поставки?
Стандартный сортамент охватывает диаметры 16–250 мм. Для диаметров свыше 150 мм возможна поставка кованого круга с идентичным химическим составом по EN 10250.
