Сталь 18ХГТ

Среди тысяч видов стали мало столь популярных, как сталь 18ХГТ. Сочетание таких характеристик марки 18ХГТ, как высокая прочность, твёрдость, ударная вязкость делает материал уникальным. Благодаря новаторским инженерным решениям детали выдерживают экстремальные ударные нагрузки, большую скорость вращения, высокое давление. Сталь к тому же недорогая.

Химический состав

Химический состав регламентируется государственным стандартом. Содержание контролируемых элементов в массовых процентах:

• Углерод–0,17-0,23,
• Хром–1,00-1,30,
• Марганец–0,80-1,10,
• Титан–0,030-0,090,
• Кремний–0,17-0,37.

Каждый из указанных элементов играет свою определённую роль.

От содержания углерода зависит прочность материала.

Марганец в сталях применяется в качестве заменителя более дорогого никеля, улучшает способность к прокаливанию.

Небольшие добавки титана уменьшают склонность стали к перегреву.

Хром повышает прочность и твёрдость материала.

Механические и физические свойства

Основные механические и физические параметры дают полное представление о стали, как материале.

Механические свойства:

• Твёрдость по Бринеллю в отожжённом состоянии- 217 HB;
• Временное сопротивление после закалки при 870°С–980 Н/мм2;
• Предел текучести– 885 Н/мм2;
• Относительное удлинение- 9%;
• Относительное сужение–50%;
• Ударная вязкость–78 Дж/см2;
• Предел выносливости после цементации–637 МПа.

Физические свойства:

• плотность-7800 кг/м3;
• модуль упругости-211 ГПа;
• коэффициент линейного расширения–10,0·10-6К-1;
• коэффициент теплопроводности-37 Вт/м·К;
• удельная теплоёмкость–495 Дж/кг·К.

Назначение и применение

По назначению марка18ХГТ относится к конструкционным легированным сталям. Она широко применяется в станкостроении, в автомобильной, тракторной промышленности.

Наиболее востребованными деталями из неё являются валы, шестерни, кулачковые муфты, втулки, шпиндели, червяки.

Чем же так хороша сталь? Что в ней оригинального?

Чтобы лучше понимать значение стали 18ХГТ для промышленности, необходимо рассмотреть хотя бы один пример:

Шестерни. Всем известны эти зубчатые колёса. Они работают в сложных условиях. Для их изготовления сталь 18ХГТ подходит идеально по следующим причинам:

• Технологичность, механическая обработка без проблем. Для изготовления шестерён сталь в исходном состоянии не должна быть слишком твёрдой и хрупкой. Требуемые свойства достигаются специальной термообработкой.
• Обеспечивает износостойкость. Для этого, наоборот, требуется высокая поверхностная твёрдость. Она получается за счёт хорошей цементуемости стали. Обязательное требование при цементации–наличие свободного углерода, внедряющегося в поверхностные слои. После цементации производится закалка, изменяется структура, и твёрдость слоя в 2 мм увеличивается до 60 HRC. Твёрдость сердцевины меньше 40 единиц.
• Высокая прочность. Нередко шестерни работают с перегрузкой, иногда происходит заклинивание зубьев. Чем выше предел прочности стали, тем большую контактную нагрузку смогут выдержать шестерни. У стали 18ХГТ временное сопротивление достаточно высокое, около 1000 МПа.
• Повышенная выносливость. Выносливость, или усталостная прочность, определяет способность деталей работать при циклических нагрузках. Для зубчатых колёс параметр очень актуален. Величина выносливости порядка 700 МПа, как у 18ХГТ, позволяет выдерживать миллионы циклов.

Приведённый пример показывает многообразие положительных характеристик стали 18ХГТ. Но этот перечень не является исчерпывающим.

Кроме цементации сталь может азотироваться. За счёт этого расширяется область применения материала. Насыщенные азотом поверхностные слои толщиной до 0,6 мм приобретают повышенную твёрдость, износостойкость, коррозионную стойкость. После азотирования не требуется термообработки, детали не коробятся.

Значительно увеличивается ресурс таких ответственных деталей, как гребные валы судов.

Преимущества и недостатки

Марка 18ХГТ не единственная в своём роде. В случае необходимости вместо неё можно использовать другие марки – 25ХГТ, 30ХГТ,12ХГН3А. Но все они стоят дороже.

Высокая надёжность и долговечность деталей из 18ХГТ в сочетании с приемлемой ценой–неоспоримое её преимущество.

К недостаткам стали причисляют возможное внутреннее окисление при цементации, некоторые ограничения по величине прокаливания.

Заключение

История создания марки 18ХГТ насчитывает многие десятки лет. Она была разработана в начале 50-х годов 20-го века на заводе ЗИС. С тех пор появилось множество других марок. Но популярность стали 18ХГТ не уменьшилась. Среди хромомарганцевых конструкционных сталей она и сейчас лидирует по применяемости.