Калиброванный круг 50ХН — размерная точность и стабильность механических свойств
Калиброванный круг 50ХН — горячекатаный сортовой прокат, подвергнутый дополнительной холодной калибровке (волочению или обточке) для получения повышенной точности геометрических размеров и улучшенного качества поверхности. Материал относится к группе конструкционных легированных сталей с хромоникелевым упрочнением. В отличие от обычного горячекатаного круга, калиброванный прокат 50ХН поставляется с допусками по h9–h11, что исключает необходимость последующей механической обработки по наружному диаметру при изготовлении деталей типа валов, осей, пальцев и плунжеров.
Химический состав стали 50ХН регламентирован ГОСТ 4543 и включает хром (0,45–0,75%) и никель (1,00–1,40%) при содержании углерода 0,46–0,54%. Такое легирование обеспечивает прокаливаемость на глубину до 30–40 мм при закалке в масле, что позволяет использовать калиброванный круг 50ХН для деталей с рабочим сечением до 50 мм без риска получения ферритно-перлитной сердцевины. После закалки и низкого отпуска материал демонстрирует предел прочности на уровне 850–1000 МПа при сохранении ударной вязкости KCU не менее 0,4 МДж/м.
Технологические особенности калиброванного проката 50ХН
Калибровка стали 50ХН выполняется с обжатием 3–7% за проход, что формирует благоприятную эпюру остаточных напряжений и повышает микротвердость поверхностного слоя на 15–20% относительно сердцевины. Для проката диаметром до 30 мм применяется волочение через твердосплавные фильеры, для крупных сечений — обточка с последующей правкой на ротационных правильных машинах. Шероховатость поверхности калиброванного круга 50ХН составляет Ra 1,6–3,2 мкм, что позволяет использовать его в узлах трения скольжения без дополнительного шлифования.
Поставка возможна в двух состояниях:
- нагартованном (холоднодеформированном) — с повышенной твердостью поверхности до 255–285 HB;
- термообработанном (отожженном или высокоотпущенном) — с твердостью 197–235 HB для улучшения обрабатываемости резанием.
Калиброванный круг 50ХН в нагартованном состоянии не рекомендуется подвергать холодной гибке с радиусом менее 5 диаметров из-за склонности к трещинообразованию в поверхностном упрочненном слое. Для операций холодной высадки и формовки следует заказывать прокат в отожженном состоянии с коэффициентом относительного сужения не менее 45%.
Применение калиброванного круга 50ХН
Основное назначение калиброванного проката 50ХН — изготовление ответственных деталей машиностроения, работающих при знакопеременных и ударных нагрузках. Материал востребован в производствах, где требуется сочетание прочности, вязкости и износостойкости при сохранении точности геометрии без дополнительной обработки.
- валы и оси редукторов, коробок передач, насосных агрегатов;
- пальцы гусеничных траков и шарнирные пальцы гидроцилиндров;
- плунжеры и штоки гидравлических распределителей;
- зубчатые колеса и шестерни с модулем до 6 мм;
- крепежные детали повышенной прочности — болты, шпильки, гайки класса прочности 10.9;
- детали ходовой части карьерной техники и сельхозмашин.
Для деталей, работающих при температурах до –60 C, калиброванный круг 50ХН применяется после улучшения (закалка + высокий отпуск), что обеспечивает отсутствие хладноломкости. При эксплуатации в условиях абразивного изнашивания рекомендуется дополнительная поверхностная закалка ТВЧ с нагревом до 840–860 C и охлаждением водяным душем.
Механические характеристики калиброванного круга 50ХН
| Параметр | Значение после улучшения | Значение после закалки + низкий отпуск | Метод контроля | Норматив |
|---|---|---|---|---|
| Предел текучести, МПа | 640–780 | 850–980 | Растяжение по ГОСТ 1497 | ГОСТ 4543 |
| Относительное удлинение 5, % | 16–20 | 9–12 | Растяжение по ГОСТ 1497 | ГОСТ 4543 |
| Ударная вязкость KCU, МДж/м | 0,6–0,8 | 0,4–0,5 | Испытание на маятниковом копре | ГОСТ 9454 |
| Твердость, HB | 229–269 | 285–321 | Твердомер по Бринеллю | ГОСТ 9012 |
Допуск на диаметр калиброванного круга 50ХН для размеров 10–30 мм составляет 0,1 мм, для размеров 30–80 мм — 0,15 мм. Овальность не превышает 50% от допуска на диаметр. Кривизна на метр длины — не более 1 мм для нагартованного и 0,5 мм для термообработанного проката. Контроль геометрии выполняется на лазерных измерительных комплексах в автоматическом режиме с фиксацией профилограмм в паспорте качества партии.
Вопросы и ответы
Чем калиброванный круг 50ХН отличается от горячекатаного?
Калиброванный прокат имеет допуск по диаметру h9–h11 вместо h12–h14 у горячекатаного, шероховатость Ra 1,6–3,2 мкм вместо Ra 6,3–12,5 мкм, а также поверхностное упрочнение до 255–285 HB в нагартованном состоянии. Это позволяет использовать его без токарной обработки по наружному диаметру.
Какая термообработка рекомендуется для калиброванного круга 50ХН?
Для достижения оптимального сочетания прочности и вязкости применяется улучшение: закалка с 820–840 C в масле и высокий отпуск при 560–600 C. Для износостойких деталей — закалка с 840–860 C и низкий отпуск при 180–200 C.
Можно ли сваривать калиброванный круг 50ХН?
Сталь 50ХН относится к ограниченно свариваемым материалам из-за высокого содержания углерода. Сварка возможна с предварительным подогревом до 250–300 C и последующим высоким отпуском. Для ответственных соединений рекомендуется использовать резьбовые или прессовые соединения.
Какие диаметры калиброванного круга 50ХН доступны для заказа?
Стандартный сортамент включает диаметры от 5 до 80 мм. Наиболее востребованные размеры — 10, 12, 16, 20, 25, 30, 36, 40, 50, 60 мм. Возможна поставка немерной длины 2–6 м или мерной с допуском 50 мм.
