термическая обработка стали 35

Когда говорят про термическую обработку стали 35, часто думают, что всё просто: углеродистая сталь, середина диапазона, грей и охлаждай. Но на практике с этой, казалось бы, рядовой маркой возникает масса нюансов, которые в учебниках мельком проходят, а в цеху вылезают боком — от выбора режима отжига до контроля после закалки с отпуском. Многое зависит от исходного состояния заготовки, особенно если это поковка, и от того, для какой именно детали всё это делается.

Исходная точка: поковка и её подготовка

Взять, к примеру, наше производство. Мы в ООО Цзиюань Юйбэй Тяжёлое литейно-кузнечное производство часто работаем с поковками из стали 35, которые потом идут на валы, шестерни, ответственные фланцы. После ковки на гидравлическом прессе в структуре остаются внутренние напряжения, неоднородность. Если сразу пустить такую заготовку на закалку — трещина или коробление почти гарантированы. Поэтому первый и обязательный этап — это отжиг.

Отжиг мы проводим в камерных печах, обычно при 850-870°С, с выдержкой из расчёта 1,5-2 минуты на миллиметр сечения, но не менее часа для крупных поковок. Важно дать печи хорошо прогреться, выйти на равномерный температурный режим. Бывало, спешили, загружали холодную печь под завязку — в итоге одна сторона заготовки недопрогревалась, структура не выравнивалась. Потом на механичке резец скакал, инструмент ломался. Теперь строго следим за подготовкой печи перед загрузкой.

После отжига обязательно смотрим на макроструктуру на срезе или контролируем твёрдость. Для стали 35 после правильного отжига твёрдость по Бринеллю должна быть в районе 163-187 HB. Если выше — значит, недодержали или недогрели, нужно корректировать режим. Это базовый, но критически важный этап, который многие недооценивают, пытаясь сэкономить время и топливо.

Закалка: поиск баланса между твёрдостью и пластичностью

Вот здесь начинается самое интересное. Сталь 35 — не высокоуглеродистая, её прокаливаемость ограничена. Стандартный режим закалки — нагрев до 840-860°С с охлаждением в воде или масле. Вода даёт большую твёрдость, но и высокий риск трещин, особенно для деталей с резкими перепадами сечений. Масло безопаснее, но твёрдость поверхности может оказаться недостаточной для последующей работы под нагрузкой.

Мы много экспериментировали. Для валов среднего диаметра, которые потом работают на кручение и изгиб, часто останавливаемся на охлаждении в водном растворе полимера. Это некий компромисс: скорость охлаждения выше, чем в масле, но без шока, как в чистой воде. Температуру нагрева иногда поднимаем до верхнего предела, 860°С, особенно если в печи есть небольшой перепад по зонам — чтобы гарантировать завершение фазовых превращений по всему объёму.

Ключевой момент — контроль температуры нагрева. Перегрев для этой стали чреват ростом зерна и потерей ударной вязкости. Однажды для партии фланцев по недосмотру печь ушла на 890°С. Детали после закалки и отпуска прошли по твёрдости, но при испытаниях на ударный изгиб показали результаты на нижней границе допуска. Пришлось всю партию отправлять на переделку — дорого и обидно. Теперь термопары и пирометры в постоянном режиме проверки.

Отпуск: где закладывается итоговый комплекс свойств

После закалки сталь 35 находится в напряжённом, хрупком состоянии. Отпуск — это финальный штрих, который определяет, какими именно свойствами будет обладать деталь в работе. Температура отпуска выбирается исходя из требуемой твёрдости и назначения. Для большинства наших изделий — это 550-600°С (высокий отпуск, на троостит).

Выдержка при отпуске — не менее важна, чем температура. Минимум — час, а для крупногабаритных поковок и два. Нужно, чтобы карбиды выделились равномерно, снялись внутренние напряжения. Бывает, что после отпуска при 580°С твёрдость получается 25-28 HRC, а нужно 30-32 HRC. Тогда идём на понижение температуры отпуска до 500-520°С, но увеличиваем время выдержки, чтобы не получить хрупкость отпуска.

Интересный практический момент: иногда после отпуска на поверхности деталей виден сине-филёный цвет побежалости. Это оксидная плёнка. Для многих деталей это не критично, но если дальше идёт чистовая механическая обработка или требуется особый внешний вид, то отпуск лучше вести в печах с защитной атмосферой или в соляных ваннах. У нас на https://www.jyybdz.ru в разделе про оборудование указаны электрические печи для улучшения — они как раз позволяют вести процессы в контролируемой среде, что для ответственных заказов обязательно.

Контроль и типичные дефекты

Всю термическую обработку стали 35 можно считать успешной только после контроля. Первое — это измерение твёрдости по Бринеллю или Роквеллу в нескольких точках, особенно на торцах и в середине длинных деталей. Разброс более 3-4 единиц HRC — сигнал о неравномерности прогрева или охлаждения.

Второе — контроль на коробление. Для длинных валов используем рихтовочные прессы, но лучше не допускать. Частая причина коробления — неправильная загрузка в печь при нагреве под закалку (деталь лежит на поддоне без опор) или резкое, несимметричное охлаждение в закалочной среде. Научились подвешивать длинномеры вертикально и использовать спрей для более равномерного охлаждения.

Самый неприятный дефект — закалочные трещины. Они могут появиться не сразу, а после отпуска или даже в процессе механической обработки. Для стали 35 они часто связаны с завышенной скоростью охлаждения в воде для деталей сложной формы или с наличием концентраторов напряжений (резкие переходы, неметаллические включения). Поэтому теперь для сложнопрофильных поковок из стали 35 мы почти всегда используем масло или полимерные растворы, даже если это немного снижает поверхностную твёрдость. Надёжность важнее.

Практические заметки в контексте производства

Работая с годовым объёмом поковок в несколько тысяч тонн, нельзя делать всё ?на глазок?. Но и слепо следовать ГОСТам, не учитывая специфику конкретной партии, тоже нельзя. Например, если приходит поковка из стали 35, но с несколько завышенным содержанием марганца (на верхнем пределе), её прокаливаемость будет выше. Это значит, что при закалке в масле можно получить более глубокую прокаливаемость, но и риск коробления тоже растёт. Нужно смотреть сертификат и, возможно, скорректировать время выдержки при нагреве.

Ещё один момент — взаимодействие с другими цехами. После термической обработки заготовки идут на токарную обработку. Если твёрдость после отпуска получилась ближе к верхнему пределу, скажем, 32-33 HRC, это нужно сообщить механикам — им, возможно, придётся переставить резцы, выбрать другой режим резания. У нас на производстве это налажено: из термоцеха идёт сопроводительная карта с параметрами.

В целом, опыт показывает, что со сталью 35 нужно работать аккуратно и вдумчиво. Она прощает мелкие огрехи меньше, чем низкоуглеродистые стали, но и не требует таких экстремальных мер, как инструментальные. Главное — понимать, для чего делается деталь, и подбирать режим (отжиг, закалка, отпуск) под эту конечную цель, а не под абстрактный ?рекомендованный режим?. Именно такой подход, сочетающий стандартные операции с постоянным анализом и корректировкой, позволяет нам на ООО Цзиюань Юйбэй стабильно получать качественные поковки после всей цепочки обработки, от электрошлакового переплава до финишного точения.