Сталь 50х14мф характеристики

Современная металлургия предоставляет свыше 550 000 видов различных сталей и сплавов. Каждая из этих марок разработана исходя из определенных требований производства. Сталь 50х14мф и её характеристики не является исключением. 

Расшифровка

Сталь 50х14мф относится к группе высоколегированных коррозионностойких сталей. Ее свойства и химический состав регулируется государственным стандартом ГОСТ Р50328.1-92.Согласно ему сталь включает в себя следующие элементы:

• Углерод 0,48-0,55%. Как легирующий элемент, является главным упрочнителем стали. Это происходит за счет растворения частиц углерода в железе и образования его карбидов. Повышение процента содержания углерода в стали также ведет за собой увеличение твердости и предела выносливости. Отрицательным эффектом данного легирования является ухудшение пластичности и свариваемости стали.
• Хром 14,0-15,0%. Основное назначение хрома в сталях — повышение эффекта упрочнения от проведения термической обработки, улучшение антикоррозионных свойств и увеличение сопротивления воздействию абразивному износу. Помимо всего прочего, хром способствует сохранению механических характеристик при высоких температурах. Среди недостатков легирования хромом стоит отметить вытеснение карбидами хрома к поверхности металла таких элементов как сера, фосфор и мышьяк, что приводит к повышению хрупкости. Хром повышает устойчивость сталей к появлению следов коррозии, а также в целом положительно влияет на общие механические характеристики стали.
• Марганец не более 0,6%. Присутствие марганца в большинстве сталей просто необходимо. Связано это, в первую очередь, с тем, что данный элемент является основным раскислителем для сталей. Он способствует удалению кислорода и серы, что уменьшает уровень химической ликвации и благоприятно влияет на механические свойства. Также наличие марганца в составе оказывает хорошее влияние на качество поверхности.
• Молибден 0,45-0,80%. Введение молибдена в состав значительно увеличивает значение жаропрочности и сопротивление к ползучести при высоких температурах. Также молибден положительно влияет на эффект упрочнения стали после проведения термической обработки. В сочетании с ванадием данный элемент заметно снижает вероятность образования отпускной хрупкости.- Фосфор не более 0,03%. Фосфор относится к группе вредных примесей. Его попадание в сталь происходит по причине несовершенства технологического процесса выплавки сплава и недостаточной чистоты химического состава шихты.
• Фосфор является хрупким элементом, который стремится расположиться на границе кристаллов стали, ослабляя тем самым связь между ними. Это и приводит к значительным потерям стали в прочности.
• Сера не более 0,03%. Сера, так же как и фосфор, отрицательно влияет на свойства стали. Ее наличие в составе характеризуется, главным образом, появлением такого эффекта как красноломкость, т. е. склонность стали к образованию трещин при повышенных температурах. Также сера значительно снижает антикоррозионные свойства, предел выносливости и износостойкость.
• Кремний не более 0,6%. Добавление кремния увеличивает прочность (предел упругости и предел текучести), не уменьшая при этом пластичность. Положительно влияет на износостойкость и упрочняющий эффект от термической обработки.
• Ванадий 0,10-0,15%. При добавлении ванадия в состав происходит значительное измельчение зерна, что в свою очередь приводит к заметному улучшению механических характеристик. Ванадий также способствует удалению кислорода и повышению плотности стали.

Аналоги

Зарубежным аналогом 50х14мф с точки зрения, как химического состава так и механических характеристик, является сталь 5Cr14MV, регулируемая ИСО 7151\1-88.

Физические свойства

Марка 50х14мф обладает чуть большей плотностью по сравнению с обычными конструкционными сталями по причине наличия в своем составе ванадия и молибдена. Ее удельный вес равен 7900 кг\м3.

Коэффициент теплопроводности стали изменяется в пределах 15-26 Вт\(м*град) в зависимости от значения температуры. Теплоемкость в среднем составляет 550 Дж\(кг*град). Коэффициент линейного расширения также не выделяется среди других сталей данной группы и имеет значение 17,9*106 1/град.

Коррозионные свойства

После проведения термической обработки коррозионностойкость данной стали значительно повышается. Особенно к среде, содержащей в себе элементы хлора. Это позволяет марке 50х14мф безвредно переносить такие медицинские процедуры как дезинфекция, стерилизация и предстерилизационная чистка.

Устойчива к воздействию слабощелочных растворов и некоторым видам кислот. Не вступает в химические реакции с водой и кислородом и инертна по отношению к органическим организмам.

Механические свойства

Предел прочности при температуре 20 градусов составляет 7000 кг\см2, что почти в 1,5 раза больше по сравнению со сталью 45. Деформироваться начинает уже при 3800 кг\см2. Сталь достаточна упруга. Ее модуль Юнга составляет 2 000 000 кг/см2.

Касаемо пластичных свойств - имеет относительное удлинение при разрыве, равном 22%, относительное сужение 55%, что сравнимо с аналогичными показателями стали 12Х18Н10Т.

Сталь хорошо сопротивляется воздействию ударных нагрузок при условии точного соблюдения режима термической обработки.

Твердость сильно зависит от выбора режимов термической обработки: температуры нагрева, выдержки и охлаждения. В зависимости от этого она может колебаться от 40 до 58 единиц твердости по шкале Роквелла.

На значение прочности сильно влияет температура работы материала. Так при увеличении температуры окружающей среды до 400 ºC сталь теряет свою прочность почти на 30%.

Технологические свойства

Сталь марки 50Х14МФ обладает достаточно высокими технологическими характеристиками. Она хорошо поддается горячей обработке давлением, температура проведения которой не должна опускаться ниже 850 ºC. Листовую сталь, как правило, производят методом прокатки. Прутки, квадраты и прочую сортовую сталь — волочением.

По причине высокого содержания углерода в своем составе сталь плохо поддается сварке. Сварные швы отличаются повышенной красноломкостью и трескаются при воздействии на них нагрузки 20% от максимальной прочности цельного металла.

Закалка

50х14мф не применяется без предварительного проведения термообработки. Как правило, данный процесс заключается в закалке и отпуске.

Закалка является важным этапом в производстве изделий из 50х14мф. Не соответствие регламентированным режимам нагрева и выдержки приводит к повышенной хрупкости или наоборот недостаточной прочности. Закалка осуществляется при температуре 1050 ºC и способна повысить предел прочности стали до 9700 кг\см3.

Для более равномерного распределения внутренних напряжений после закалки применяется низкий отпуск. Температура его проведения составляет 200 ºC. Выдержка длится в течение 4-5 часов. Охлаждение стали происходит вместе с печью.

Применение

Исходя из всех вышеперечисленных свойств, основное назначение стали 50х14мф — это изготовление режущего инструмента и ножей.

В медицине из данной марки производят скальпели в силу инертности стали к органической среде. Хирургические инструменты из 50х14мф отличаются повышенным сроком эксплуатации. Такие скальпели приходят в негодность только после проведения 4 операций, в то время как скальпели из другой популярной марки 100Х13М всего за 2 операции.

В бытовом хозяйстве из стали 50х14мф изготавливают пищевые ножи. Они имеют следующие достоинства:

• Длительный срок сохранения заточки. При должной эксплуатации инструмента, сталь остается острой вплоть до 2 месяцев.
• Несложный с точки зрения технологии процесс заточки. Заточить 50х14мф можно и в обычных домашних условия и это не требует большого опыта в данном деле.
• Лезвие устойчиво к воздействию ударных нагрузок, что позволяет применять данную сталь при изготовлении больших клинков.
• Несмотря на все вышеперечисленные плюсы, 50х14мф имеет относительно низкую стоимость.

Среди минусов стоит заметить образование точечной коррозии на поверхности ножа при долгом сроке воздействия на него влаги.