Поковки из стали 50: конструкционные кованые заготовки для нагруженных узлов
Поковки из стали 50 — горячедеформированные заготовки из углеродистой качественной конструкционной стали марки 50 (аналог по ГОСТ 1050, тип 1.1210 по DIN, AISI 1050). Материал относится к среднеуглеродистым: массовая доля углерода — 0,47–0,55 %, что обеспечивает сочетание повышенной прочности после термической обработки и достаточной технологической пластичности при ковке. Поковки получают свободной ковкой, штамповкой на молотах и прессах или радиально-ротационным обжатием с последующей нормализацией, улучшением или закалкой с отпуском.
Технические характеристики и режимы обработки
Ковка выполняется в интервале 1200–800 C с обязательным замедленным охлаждением крупных сечений для предотвращения флокенов и трещин. После улучшения (закалка 830–850 C в воде или масле, высокий отпуск 560–620 C) достигаются следующие механические свойства:
- предел прочности в — 630–780 МПа
- предел текучести т — 355–440 МПа
- относительное удлинение 5 — 14–17 %
- ударная вязкость KCU — 40–60 Дж/см
- твёрдость после улучшения — 229–269 HB
- твёрдость после закалки ТВЧ — 52–58 HRC (поверхностный слой)
Сталь 50 склонна к отпускной хрупкости второго рода, поэтому при высоком отпуске применяют ускоренное охлаждение в воде или масле. Прокаливаемость ограничена: критический диаметр в воде — 12–18 мм, что учитывается при выборе сечения поковки под объёмную закалку.
Сортамент и геометрия поковок
Поковки поставляются по ГОСТ 8479, ГОСТ 1133, ГОСТ 7829 с припусками и допусками на механическую обработку. Типовые позиции:
- цилиндрические поковки валов, осей, пальцев — диаметр 60–400 мм
- прямоугольные и квадратные заготовки под штампы и плиты
- поковки типа «стакан», «фланец», «кулак» для приводных деталей
- кольцевые заготовки под раскатку и гибку
- крупногабаритные слитки-поковки массой до 3–5 т
| Параметр | Значение | Условие контроля | Норматив | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля углерода | 0,47–0,55 % | ковшовая проба | ГОСТ 1050 | основной упрочняющий элемент |
| Кремний | 0,17–0,37 % | спектральный анализ | ГОСТ 1050 | раскисление |
| Марганец | 0,50–0,80 % | спектральный анализ | ГОСТ 1050 | повышает прокаливаемость |
| Сера | 0,040 % | химический анализ | ГОСТ 1050 | ограничение по чистоте |
| Фосфор | 0,035 % | химический анализ | ГОСТ 1050 | снижение хладноломкости |
| Твёрдость поставки | 241 HB | по Бринеллю | ГОСТ 8479 | для обрабатываемости резанием |
Области применения
Поковки из стали 50 востребованы в узлах, работающих при знакопеременных и ударных нагрузках без агрессивного воздействия среды:
- валы, шпиндели, торсионные валы прокатных станов и редукторов
- зубчатые колёса, венцы, шестерни после закалки ТВЧ
- шатуны, крестовины, вилки карданных передач
- штоки, плунжеры, пальцы экскаваторной и буровой техники
- крепежные детали повышенной прочности — шпильки, болты, гайки
- детали сельхозмашин: лемехи, стойки, оси катков
В металлургии поковки применяют для валков обжимных клетей, в тяжёлом машиностроении — для корпусных фланцев и опорных цапф. В автомобилестроении — для полуосей, поворотных кулаков, рычагов подвески грузового транспорта.
Термическая обработка и контроль качества
Для получения поверхностной твёрдости при вязкой сердцевине применяют поверхностную закалку ТВЧ с нагревом 850–880 C и самоотпуском. Контроль поковок включает:
- ультразвуковую дефектоскопию по ГОСТ 24507
- испытания на растяжение и ударный изгиб по ГОСТ 1497
- замер твёрдости по сечению и поверхности
- макро- и микроструктурный анализ на наличие флокенов и ликвации
- проверку геометрии и припусков по ГОСТ 7829
Вопросы и ответы
Какая твёрдость достигается у поковок из стали 50 после улучшения?
После закалки с высоким отпуском твёрдость составляет 229–269 HB, предел прочности — 630–780 МПа. Для поверхностно упрочнённых деталей после закалки ТВЧ — 52–58 HRC при вязкой сердцевине.
Применяется ли сталь 50 для цементации?
Нет. Сталь 50 — среднеуглеродистая, цементация для неё нецелесообразна из-за высокой твёрдости сердцевины. Для цементуемых деталей используют низкоуглеродистые стали 20Х, 18ХГТ, 20ХН3А.
Какие ограничения по прокаливаемости у поковок из стали 50?
Критический диаметр в воде — 12–18 мм. Крупные сечения не прокаливаются насквозь, поэтому для массивных деталей применяют поверхностную закалку ТВЧ или выбирают легированные аналоги.
Какой температурный интервал ковки стали 50?
Начало ковки — 1200 C, окончание — не ниже 800 C. После ковки крупные поковки охлаждают замедленно в термосах или печах для предотвращения флокенов и трещин.
