Сталь 45 – один із найбільш поширених видів конструкційного вуглецевого металу, який широко застосовується в різних сферах промисловості, зокрема, в машинобудуванні.
Популярність марки сталі 45 зумовлена її відмінними фізико-механічними властивостями, а саме міцності, в’язкості й випускається у вигляді різноманітного металопрокату – листи, круги, квадратні та шестигранні прутки тощо.
Проте під час термообробки заготовок можуть з’являтися дефекти, такі як тріщини. Це негативно впливає на якість виробів, істотно знижує термін використання і навіть може спричинити непридатність застосування кінцевого продукту.
Причини появи тріщин після загартування
Основними причинами, чому конструкційна вуглецева сталь може тріснути під час загартування, є наступні:
- Висока швидкість охолодження. Основна причина утворення тріщин полягає в надмірній різниці температур між поверхнею та серцевиною деталі. При загартуванні в воді або в іншому середовищі 45 сталь на поверхні швидко стає твердою, утворюється мартенсит, а в той час всередині заготовка досі гаряча і пластична. Це призводить до значної внутрішньої напруги, що може перевищувати межу міцності металопрокату і в результаті призводить до появи тріщин.
- Недотримання вимог до температури нагріву заготовки. Якщо температура загартування перевищує рекомендовані 820 – 850 °C, то зерно аустеніту стає товстішим, і після загартування може утворитись крихкий крупнозернистий мартенсит. Така структура погано чинить опір напруженням і легко розтріскується.
- Наявність технологічних чи структурних недоліків на заготовці. Тріщини часто з’являються в місцях переходів перерізів, в отворах, гострих кутах тощо. Також дефекти можуть проявитись, якщо металопрокат має шлакові включення, пори, мікротріщини після механічної обробки чи неякісне очищення поверхні від мастила або окалини.
- Нерівномірність температури прогріву або ж відсутність попереднього нагрівання заготовки перед гартуванням. Ціна на сталь 45 є досить прийнятною, якщо врахувати, скільки етапів підготовки проходить металопрокат перед тим, як з нього можна виготовляти високоякісну деталь. Один з етапів – прогрівання металу перед гартуванням, аби не виник термічний шок, що особливо важливо в комплектуючих великого діаметру або складної конструкції.
Проте навіть у випадках, коли загартування було проведене із врахуванням всіх норм, можуть виникнути тріщини. Таке трапляється, якщо конструкція не враховує вплив термічного навантаження.
Способи уникнення тріщин
Для того, щоб кругляк сталь 45 був без дефектів і не виникли тріщини в процесі виготовлення або ж при коректній експлуатації деталі, слід дотримуватись наступних рекомендацій:
- Оптимізувати режим нагріву та охолодження. Сталь 45 вимагає ступінчасте або ізотермічне загартування, що забезпечує плавний перепад температурних режимів. Для м’якого і поступового охолодження варто використовувати масляні або водомасляні суміші.
- Провести попередній та проміжний відпуск. Після загартування продукт рекомендується піддавати відпуску при 500–600 °C, щоб зняти внутрішню напругу і зменшити ймовірність появи крихкості мартенситу.
- Комплексний контроль якості поверхні перед термообробкою. Необхідно ретельно очистити металопрокат від окалини та масляних плям, щоб попередити появу дефектів, а також слід провести візуальний огляд і за потреби відшліфувати метал.
- Вжити заходів на етапі проєктування готового виробу. Уникнення різких переходів перерізів, заокруглення кутів зменшують ризик появи тріщин.
- Забезпечити процес попередньої нормалізації або відпалу заготовки. Так, це істотно впливає на такий показник, як сталь 45 ціна, проте нормалізація при 850–880 °C або відпал при 680–700 °C дозволяє вирівняти структуру сталі, зменшити внутрішні напруження, покращити однорідність і відповідно, – продовжити час експлуатації готового виробу.
- Правильний вибір середовища гартування. Для сталі 45 доцільніше застосовувати оливу або комбіновані середовища, оскільки водне загартування суттєво збільшує ризик утворення тріщин через надто високу швидкість охолодження.
Проблема виникнення тріщин після загартування сталі 45 має комплексний характер і зумовлена цілою низкою чинників. Проте якщо замовити сталь 45 високої якості й суворо дотримуватись технологічних вимог під час термообробки, правильне поєднання нагріву, загартування і відпуску – це все створює передумови для виготовлення високоякісних деталей, які мають гарні показники міцності, твердості та тривалий термін експлуатації.