Вопрос к профессионалам термистам.

[Владимир 68 111]

Суть вопроса заключается в следующем:

Необходимо изготовить по заводскому образцу несколько деталей, палец (шкворень) передней подвески грузового автомобиля. Диаметр около 35 мм длина примерно 250-300 мм,вращается в игольчатых подшипниках (поверхность пальца является внутренней обоймой подшипника).  Оригинальная импортная запчасть имеет поверхностную твердость 60 HRC, внутри 38-40 HRC. На мой взгляд, для изготовления подобной детали, просится сталь марки 12ХН3А. Для чистоты эксперимента,  образец был отдан в сертифицированную лабораторию, где в один голос все говорят, что соответствует стали 50ХГ. Вопрос,возможно ли для стали 50ХГ добиться указанных выше параметров? Какая из двух марок сталей, если 50ХГ проходит, менее капризна и более предсказуема в термообработке. . Деталь не имеет отверстий, проточек, ярко выраженных концентраторов напряжений. Для фиксации есть две небольшие лыски. За ранее, всем ответившим, спасибо.

[R2M2 231]

Не являюсь профессиональным термистом и могу высказать только свои мысли.

Для такой задачи брал бы сталь дающую максимальную твердость при азотировании или карбонитрации (цианировании). На эту роль хорошо подходит 38ХМЮА. Закалка с 900 градусов на масло. Отпуск можно совместить вместе с жидкостным цианированием. При температуре цианирования 570 градусов твердость сердцевины под карбонитридным слоем будет 40 HRC +/-. При этом микротвердость карбонитридного слоя до 1200 HV, а это гораздо выше искомых 60 HRC, а примерно около 70HRC, при этом предел усталости выше раза в два чем просто у закаленной на мартенсит конструкционной стали, так же выше стойкость к задиру и контактному износу, а бонусом еще получаете и коррозионную стокость. Для повышения коррозионной стойкости можно еще дополнительно оксидировать, процесс в таком случае будет иметь название оксикарбонитрации.

Если что не так- пусть термисты поправят.

[Proffkrivbass 62]

Для шкворней применяется сталь 18ХГТ с цементацией,в храйнем случае 30ХГСА, или 35ХГСА.  12ХН3А ,20ХН3А, и другие стали не подходят.

[Pirr81 11]

В оригинальной скорей всего делалась закалка ТВЧ. Как вариант цементация со сталями 18хгт, 18х2н4ма. 

[Nik 803]

 

6 часов назад, Владимир 68 сказал:

На мой взгляд, для изготовления подобной детали, просится сталь марки 12ХН3А

 Это идельный вариант. Так же подойдет любая цементуемая (смотрите ГОСТ, или справочник) сталь. Техпроцесс будет прибоизительно такой:

1. Токарка с припуском (до 0,5 мм, на диаметр) на шлифовку.

2. Цементация, 0,8...1,0 мм

3. Закалка, обр. холодом, отпуск. 

4. Шлифовка.

 Сталь 50ХГ, не лучший вариант. Я не могу спрашивать, как определили марку, по углероду но, я очень сильно сомневаюсь, что это именно 50 ХГ. Она не является цементуемой, в ней много углерода. Мот, конечно ее калили поверхностно на ТВЧ, то откуда тогда в сердцевине аж 30 ед. Чего то тут, не то. А если калить по всему объему, эту сталь нужно будет и отпускать объемно, что бы она не треснула, и она не даст поверхностной твердости соизмеримой с твердостью иголок подшипника. Поэтому, в месте контакта, иголки будут вытирать шкворень медленно, но уверенно. До полного истирания дело, конечно, дойдет не скоро, но увеличенный люфт, водитель прочувствует очень скоро. Короче, берите любую цементуемую сталь и вперед. На поверхности будет 60...62, в сердцевине 38...40. Никогда не треснет и с иголками будет работать отлично.

 Что касается азотирования, вопрос, конечно интересный, но я бы не советовал. Во первых азотированный слой, действительно тверже иголок и мы можем получить обратный процесс, - износ иголок. Но, дело еще хуже, в азотированном слое обязательно образуются нитриды (из за чего и твердость), а это уже даже не металл, а можно сказать, абразив и получается бешенная несовместимость структур. При больших контактных нагрузках, эта несовместимость проявится во всей красе, в виде износа несчастных игл. Кроме того азотированный слой хрупкий и не такой толстый, как цементация, и может, при мощных контактных нагрузках несколько прогибаться (ведь сердцевина около 38 ед.), и может трескаться и выкрашиваться. Плюс, азотирование длительный и дорогостоящий процесс. Другими словами, азотирование, здесь, не технологично. Азотирование хорошо работает, при трении скольжении, при меньших точечных нагрузках.

 Цементируйте, калите, шлифуйте, получите замечательный шкворень. Я их перецементировал и перекалил, наверно, не одну сотню, разных ☺

42 минуты назад, Proffkrivbass сказал:

 12ХН3А ,20ХН3А, и другие стали не подходят

 Это еще почему? Это и есть цементуемые стали. Разберитесь сначала, перед тем, как советовать.

[gesichtslos 544]

В этой детали должна быть вязкость. Здесь с экспериментами шутки плохи. Но всё же больше склоняюсь к ответу @Proffkrivbass . Две цифры в начале - обозначают сталь качественную, А в конце - высококачественную. И только цементация, но не закалка. Закалку повехностную можно применить разве на роликах розжима тормозных колодок (яйца). А шкворень - возьмите пример нижнего пальца шатуна мотоцикла Минск, планета не твёрдая вязкая основа и цементированая наружная, вк8 не берет, только ельбором, и является внутренней обоймой игольчатого подшипника.  

[Nik 803]

2 часа назад, Кардан сказал:

В этой детали должна быть вязкость

 Вы уверены? Может, упругость?

2 часа назад, Кардан сказал:

Две цифры в начале - обозначают сталь качественную

 Две первые цифры никакого отношения к качеству не имеют. Это содержание углерода.

2 часа назад, Кардан сказал:

А в конце - высококачественную

Это правильно. Только, 12ХН3А, то же имеет такую букву.

2 часа назад, Кардан сказал:

И только цементация, но не закалка

 Да будет Вам известно, после цементации всегда делается закалка. Цементация, без закалки - безсмысленная операция.

2 часа назад, Кардан сказал:

возьмите пример нижнего пальца шатуна мотоцикла Минск, планета не твёрдая вязкая основа и цементированая наружная, вк8 не берет

 Это самый яркий пример цементации с последующей закалкой и низким отпуском.

 30ХГСА, это отличнся сталь, для валов, но упругие свойства в ней проявляются только при условии среднего отпуска, при 500° и поэтому она не износостойкая, из за недостаточной поверхностной твердости (ее сожрут иглы подшипника), а цементацию на ней делать бессмысленно, по технологическим причинам, данный отпуск убъет всю твердость цементированного слоя. Я уже пиаал эоо на примере стали 50ХГ.

 Извините, но Ваши советы, совершенно не правильны по сути.

Змінено 23 березня, 2018 користувачем Nik

[hopscotch 167]

Може це і несінітниця, але що як вал гартували + високий отпуск а потім ТВЧ? Тільки не уявляю що буде на межі ТВЧ та покращеної середини.

Просто якось не дуже в'яжеться 50ХГ з цементацією, оскільки при закалці цементування шару і в середині буде твердість 50+.

[Nik 803]

9 минут назад, hopscotch сказал:

Просто якось не дуже в'яжеться 50ХГ з цементацією, оскільки при закалці цементування шару і в середині буде твердість 50+.

 Соверщенно правильно. А если отпускать сердцевину  до упругого состояния, упадет твердость слоя. Одно несовместимо с другим. Поэтому и существуют специальные стали, которые называются цементуемые. У них специально подобран состав по углероду и легир. элементам, что бы, без цементации, они не калились на высокую твердость.Они после закалки (и низкого отпуска) дают 40 ед. А цементировпнный слой на поверхности(если его насытили), после тех же режипов, дает больше 60 HRC. То, что нам еужно для ашего шкворня. Я писал об этом, двумя сообщениями ранее.

Змінено 23 березня, 2018 користувачем Nik

[Владимир 68 111]

2 часа назад, Nik сказал:

Я не могу спрашивать, как определили марку, по углероду но, я очень сильно сомневаюсь, что это именно 50 ХГ.

Я не присутствовал лично при проведении анализа. Отдал разрезанную деталь и еще попросили стружку с детали. Сверлом насверлил сердцевину и отдал. На выходе услышал такой вот ответ. Сомнения закрались по причине того, что данная сталь в основном применяется как пружинная.  Большое спасибо всем за ответы.

[chukin 15]

Господа, вставлю свои 5 копеек

Массовое производство - это всегда компромисс ....

Компромисс между необходимыми требования, ценой детали, технологическими возможностями и т. д.

Сделанная в массовом производстве деталь- не значит сделанная идеально по всем свойствам и требованиям. Она рассчитана на то, что выдержит какой то период эксплуатации.

В данном случае взяли сталь (подходящей марки) поточили,закалили на ТВЧ прошлифовали на безцентровошлифовальном,получилось быстро и дешево....

Я бы не думал... взял 12ХН3А выточил с припуском, цементировал, закалил, прошлифовал. Машина развалится, я валы можно будет поставить на другую. 

Цементация даст твердую пов. HRC 62...64 сердцевина при правильной ТО в районе HRC 38...42.

Для массового производства ТП длинный (цементация 12 часов) а следовательно не приемлемый... Кроме того машина должна ломаться...на запчастях еще можно заработать....

[Nik 803]

12 минуты назад, hopscotch сказал:

Може це і несінітниця, але що як вал гартували + високий отпуск а потім ТВЧ? Тільки не уявляю що буде на межі ТВЧ та покращеної середини

 Это на самом леле нiсенiтнеця и есть. Но так, делают. Там получается, более, менее твердая поверхность, сразу за ней мягкая (совсем) подслойка, а далее к центру остается урругость. Это дешевый вид получения поверхностной твердости на дешевых деталях. Но стоить такую деталь придавить, или крутнуть, на хрупкой поверхности, которая не скрепленная упругой подслойкой, появляются микротрещины, которые далее успешно развиваются в усталостное разрушение. То же один из примеров нетехнологичной термообработки. Но, я знаю много примеров, когда так делают и бьют себя в грудь, что это правильно. Не спорю,.. для тех, кто не понимает, правильно.

[Nik 803]

4 минуты назад, chukin сказал:

Сделанная в массовом производстве деталь- не значит сделанная идеально по всем свойствам и требованиям

 Это совершенно не правильный подход. Причем, его даже совковым не назовешь. Стерта грань между разумной достаточностью и браком. Я, при Союзе, одно время, работал в термичке на ХТЗ. Совковее и массовее производства невозможно представить. Там такие детали все делались, как положено, из цементуемых сталей. И цементировались они сколько положено. Обработка холодом, конечно, не делалась, 100%-ный контроль, то же, но подобнфх вакханалий не было.

16 минут назад, Владимир 68 сказал:

Отдал разрезанную деталь и еще попросили стружку с детали

 Если требовали стружку, значит проверяли содержание углерода. Тогда, стоить верить, что это 50ХГ. Это яркий пример конструкторской безсмыслицы. 

 Из чего хотите, из того и делайте. Вы спросили совет профессионала, я ответил.

[Владимир 68 111]

Со шкворнями предельно ясно. Толи анализ сделали на ..... сь то ли действительно в массовом производстве существуют компромиссы (дешевле, быстрей, чаще меняй). Хочу задать еще один вопрос. Это не заказ, это лично для себя,для работы. Нужна борштанга длиной 1500 мм диаметром 60 мм с одной стороны зацентровка с другой морзе4 по цилиндрической поверхности где то с шагом 100 мм должны быть отверстия Ф12 мм для установки резцов. Думаю применить сталь 40Х. Вопрос, какой вид термообработки лучше подойдет для этого инструмента, где в Украине в свободном доступе есть шахтные печи?  Может быть 40Х не совсем удачный материал? Спасибо.

[Владимир 68 111]

6 минут назад, Nik сказал:

Из чего хотите, из того и делайте. Вы спросили совет профессионала, я ответил

Однозначно буду делать из 12ХН3А, после Ваших доводов убедился окончательно. Спасибо.

[Proffkrivbass 62]

5 часов назад, Nik сказал:

 Это еще почему? Это и есть цементуемые стали. Разберитесь сначала, перед тем, как советовать.

Мой отец токарь с личным клеймом, проработал на заводе по ремонту дизельных автомобилей больше 30 лет, его друг технолог-термист, на заводе делали кап ремонты начиная от газона заканчивая камацухой и белазом. Я думаю дальше обьяснять ненужно почему применялась именно 18ХГТ с цементацией на шкворнях, шаровых этих и других автомобилей.

[Nik 803]

41 минуту назад, Proffkrivbass сказал:

Я думаю дальше обьяснять ненужно почему применялась именно 18ХГТ с цементацией на шкворнях

Конечно, не нужно этого мне объяснять про сталь 18ГХТ. это самая распространенная, массовая и дешевая цементуемая сталь, немного дешевле и хуже цементуемых сталей типа 12ХНЗА или 20ХНЗА. Они высокачественные ( по содержанию "грязи") и лучше по механическим свойствам, из за повышенного содержания никеля. А Вы написали, что они не подходят

6 часов назад, Proffkrivbass сказал:

 12ХН3А ,20ХН3А, и другие стали не подходят

После этого я и написал "Это почему же....". Давайте будем конкретнее.

 Я не буду писать весь свой 35-летний послужной в термическом деле. И жаль, что у меня нет друга термиста-технолога, но у меня есть подруга ☺. 

[Nik 803]

2 часа назад, Владимир 68 сказал:

Нужна борштанга длиной 1500 мм диаметром 60 мм

 Это серьезная затея. По поводу термообработки таких габаритов советую обратиться на НКМЗ, в Краматорск. Если, конечно, очень серьезно нужна. 

 Сталь, 40Х, в принципе, выбрана правилно. Но можно выбрать любую конструкционную легироаанную сталь, например 30ХГСА, даже 65Г. Все равно ее нужно будет калить и на отпуске формировать мехсвойства. Обычно такие вещи я делаю из 20Х13. Ее удобно калить (хоть и нержавейка), отпускать и, в принципе, она нормально рихтуется, если чего. Если, нужно подробнее, могу расписать.

Змінено 23 березня, 2018 користувачем Nik

[Владимир 68 111]

57 минут назад, Nik сказал:

Если, нужно подробнее, могу расписать

Если не тяжело, буду признателен. Спасибо.

[инженер 307]

4 часа назад, Nik сказал:

Я, при Союзе, одно время, работал в термичке на ХТЗ.

Вопрос  к  Вам,  как  специалисту.  При  Союзе  на  ВАЗовских  моделях  летели  распредвалы  при  25-30 тыс. км.  Выработка  была  ужасная,  запчасть  дефицитная,  и  умельцы  пытались  их  восстанавливать  методом  наплавки,  после  чего  вал  крутило  и  ...  правка,  рихтовка.  Само  собой  напрашивается  вывод,  что  по  распредвалах,  установленных  на  заводе,  шёл  конкретный  брак.  Почему   это  произошло ?   Примерно    в  85  году  на  ХТЗ   запущено  производство  распредвалов  (чёрные,  как  негры),  о  которых  пошли  хорошие  отзывы.  Вам  знакома  та  ситуация ?      

[R2M2 231]

2 часа назад, Nik сказал:

 Это серьезная затея. По поводу термообработки таких габаритов советую обратиться на НКМЗ, в Краматорск. Если, конечно, очень серьезно нужна. 

 Сталь, 40Х, в принципе, выбрана правилно. Но можно выбрать любую конструкционную легироаанную сталь, например 30ХГСА, даже 65Г. Все равно ее нужно будет калить и на отпуске формировать мехсвойства. Обычно такие вещи я делаю из 20Х13. Ее удобно калить (хоть и нержавейка), отпускать и, в принципе, она нормально рихтуется, если чего. Если, нужно подробнее, могу расписать.

20х13 как и 40х13 вполне себе ржавейки. Хрома им не хватает все же до 18%. Коррозионная стойкость конечно есть, но нержавейкой ее назвать сложно.

[Nik 803]

1 час назад, инженер сказал:

 Вам  знакома  та  ситуация ?

 Да, знакома. На ВАЗе, распредвал и рокер делали по чертежу Фиата, с более низкой твердостью кулачков. Но, в двигателе фиата была немного другая система смазки. И в этом месте получилась конструкторская ошибка. При такой массовке и уже полностью законченом цикле производства и учитывая план и  отношение к потребителю, на ВАЗе, на эту ошибку забили. Очень скоро жигуленки начали останавливаться и на станциях техобслуживания ничем не могли помочь потому, что достать жигулевский распредвал было труднее, чем впоймать шпиона. Политбюро ЦК КПСС дало рознарядку на решение этой проблемы. Некоторые заводы начали делать распредвалы строго по чертежу фиата и опять по тем же граблям. Но смелые ребята с автопрома, где имелись свои КБ, имели право работать по своим разработкам. Вот так и появились нормальные, каленые, распредвалы и рокера к ним. А еще крестовины кардана и, еще некоторые дефицитные детали. На ХТЗ делали распредвал кованый, из 40Х и калили на ТВЧ (только кулачки) он был нормальный, но невсегда его делали качественно, поэтому хвалили его, но не сильно. Настоящий хит делали в том же Харькове, на заводе " Серп и молот" ( то же доводилось поработать). Там делали литой распредвал из высокопрочного чугуна. Его так же калили на ТВЧ но калили не только кулачки, а и шейки (в две операции). Так же там делали такие же литые, чугунные каленые рокера. Этим деталям позавидовал бы и Энцо Ферари. У меня, в Жигуле, стоял такой ворованый на Серпе коплект и за около двухста тысяч, он только отполировался. Там, на каленых сопряженных поверхностях была твердость больше 56 ед. Такая чугунная пара, в принципе, могла бы работать и без смазки... некоторое время. Вот, что я знаю и помню о жигулевских валах. Но, валы я не делал, мне доводилось цементировать и калить левые, шабашные жигулевские крестовины. Делали их штук по 40-50, каждый день. Немного подрабатывали.

[Nik 803]

59 минут назад, R2M2 сказал:

Хрома им не хватает все же до 18%. Коррозионная стойкость конечно есть, но нержавейкой ее назвать сложно

 Ну, как сказать. Если обратится к физической химии, то если в стали хрома больше чем 12,8%, на поверхности сплава образуется плотная пленка окиси хрома (как в алюминии) которая препятствует коррозии. Если детали с данных сталей имеют высокую чистоту поверхности и находятся в помещении, то ржавчину придется ждать очень долго. А если из под резца поставить эту деталь под машину, ржаветь она начнет сразу. Но, все равно, интенсивность коррозии у нее на порядок меньше черного металла. Полированый кухонный нож, за 20 лет ни разу не ржавел. А, вообще, 30Х13 это жаростойкая сталь. Из нее хорошо получаются пружины, которые работают при высоких температурах. И еще есть куча областей, где эти стали применяются с огромным успехом, где черные стали работать бы не могли.

Змінено 23 березня, 2018 користувачем Nik

[Nik 803]

2 часа назад, Владимир 68 сказал:

Если не тяжело, буду признателен

 Здесь, или в ЛС?

[R2M2 231]

42 минуты назад, Nik сказал:

 Ну, как сказать. Если обратится к физической химии, то если в стали хрома больше чем 12,8%, на поверхности сплава образуется плотная пленка окиси хрома (как в алюминии) которая препятствует коррозии. Если детали с данных сталей имеют высокую чистоту поверхности и находятся в помещении, то ржавчину придется ждать очень долго. А если из под резца поставить эту деталь под машину, ржаветь она начнет сразу. Но, все равно, интенсивность коррозии у нее на порядок меньше черного металла. Полированый кухонный нож, за 20 лет ни разу не ржавел. А, вообще, 30Х13 это жаростойкая сталь. Из нее хорошо получаются пружины, которые работают при высоких температурах. И еще есть куча областей, где эти стали применяются с огромным успехом, где черные стали работать бы не могли.

Так в сухом помещении да на тонко шлифованной поверхности на чем угодно ржавчины ждать придется очень долго. Давайте уж тогда рассматривать стойкость в солевом тумане например, по стандартным тестам на коррозионную стойкость. И если бы для стойкости хватало всего 13%, то какой дурак бы засовывал в сталь по 18% дорогостоящего хрома.