Обзор конструкционной стали 50хфа
- Характеристики конструкционной стали
- Твердость
- Плотность
- Марка
- Химический состав
- Высокий ли предел прочности?
- Предел текучести
- Ударная вязкость
- Температура эксплуатации
- Механические свойства
- Отпускная хрупкость
- Свариваемость
- Группа стали
- ГОСТ
- Цена в 2021 году
- Расшифровка
- Для каких деталей применяют, можно ли для ответственных?
- Свойства рессорного и пружинного материала
- Технологические
- Физические
- Аналоги (заменители)
- Зарубежные
Сталь марки 50ХФА является конструкционным материалом с узкой областью применения: пружины, рессоры, тяжело нагруженный ответственные детали. Она обладает высокой усталостной прочностью, что отражается на химическом составе.
Изделия хорошо растягиваются, возвращают форму при разжатии и могут сохранять эксплуатационные характеристики при высоких температурах.
Характеристики конструкционной стали
Сталь этой марки обладает рядом характеристик, определяющих сферу ее применения.
Твердость
Величина твердости определяется с помощью разных методов, разработанных учеными.
По Роквеллу
Метод Роквелла основан на вдавливании алмазного конуса в тестируемый образец с последующим замером результатов. Существует несколько размерных шкал по Роквеллу, чаще используют две: A (до 100 единиц) и B (до 130 по HRC).
Алмаз самый твердый материал в природе. По-данному показателю ему нет аналогов. Это позволяет получать более точные результаты при проведении испытаний по методу Роквелла.
| Температура отпуска в градусах по Цельсию | HRC |
| 200 | 52–54 |
| 300 | 50–51 |
| 450 | 48–49 |
| 500 | 45–47 |
По Бринеллю
Метод Бринелля основан на вдавливание стального шарика в тестируемый образец перпендикулярно к его поверхности за определенное время с последующим измерением отпечатка.
В состоянии плавки
Твердость стали 50ХФА в период плавки составляет HB 10−1 = 269 МПа.
к содержанию ↑Плотность
Плотность принято измерять кг/м3 или в тоннах на кубометр. Цифровое значение в обоих случаях совпадает. Значение плотности меняется при разной температуре. Это происходит из-за теплового и объемного расширения. У металлов при росте температуры плотность падает. Плотность стали 50ХФА 7800 кг/м3.
Марка
50ХФА — марка стали представляет собой металлический сплав с основой из железа, присутствием хрома, марганца, углерода, кремния, ванадия в разных концентрациях.
Химический состав
| Химический элемент | Процентная концентрация |
| Углерод | 0,46–0,54 |
| Кремний | 0,17–0,37 |
| Марганец | 0,5–0,8 |
| Фосфор | < 0,025 |
| Сера | < 0,025 |
| Хром | 0,8–1,1 |
| Никель | < 0,4 |
| Ванадий | 0,1–0,2 |
| Железо | < 0,4 |
| Алюминий | 0,02–0,05 |
Высокий ли предел прочности?
Этот показатель означает максимально возможное количество напряжений, которое может выдержать материал перед разрушением. Физический смысл предела прочности заключается в усилии растяжения, которое прикладывается к имеющему определенное сечение образцу для его разрыва.
Предел выносливости винтовых пружин из стали марки 50ХФА при ассиметричном цикле — 55–60 кгс/мм2.
к содержанию ↑Предел текучести
Понятие предела текучести означает максимальную нагрузку, прилагаемую к конструкции, не вызывающую деформацию и последующее разрушение.
Предел текучести стали 50ХФА равен 0,2 МПа.
Ударная вязкость
Показатель ударной вязкости является механической характеристикой материала, обозначающей отношение работы разрушения при ударе к начальной площади его конечного сечения в плоскости излома.
| Ударная вязкость (Дж/см2) | Температура термической обработки образца |
| 31 | 850 °С |
| 37 | 550 °С |
| 67 | 600 °С |
Температура эксплуатации
Температура эксплуатации помогает определить диапазон значений температур, при работе в которых материал сохраняет свои технические характеристики. Сталь 50ХФА имеет температуру эксплуатации до 300°С.
Механические свойства
Механические свойства материала представляют собой совокупность характеристик сопротивляемости к воздействию статических, динамических и других типов нагрузок. Выявление свойств проходит с помощью лабораторных испытаний:
- на растяжение;
- сжатие;
- изгиб;
- твердость;
- ударную вязкость.
После проведения экспериментов материалу приписывают определенные значения механических свойств.
к содержанию ↑Отпускная хрупкость
Отпускная хрупкость стали определяется снижением прочности межзеренной связи при пребывании материала в температурном интервале 600—400 °С.
Свариваемость
Свариваемость является показателем возможности металла образовывать неразъёмное соединение при сварке с достаточными конструктивными и эксплуатационными характеристиками.
Свариваемость бывает двух видов — физическая и технологическая. Она оценивается на основе соответствия сварного соединения свойствам свариваемого материала к образованию дефектов.
Свариваемость стали 50ХФА — материал не применяется для сварных конструкций.
к содержанию ↑Группа стали
Сталь 50ХФА причисляют к группе конструкционных рессорно-пружинных сплавов. Она обладает рядом особенностей:
- высоким пределом текучести;
- приемлемой антикоррозийной устойчивостью;
- способностью изменять форму при воздействии внешних факторов;
- способностью сохранять прочность, механическую устойчивость, химическую инертность во время сжатия.
ГОСТ
Нормами ГОСТ регламентируется сортовой прокат стали 50ХФА:
- полосы — ГОСТ 2283-79;
- шлифованные прутки и серебрянки — ГОСТ 14955-77, 7419.0-78 и 7419.8-78;
- калиброванные прутки — ГОСТ 7417-75, 8559-75, 8560-78;
- кованые заготовки и поковки — ГОСТ 8479-70 и 1133-71.
Цена в 2021 году
Актуальная цена стали марки 50ХФА примерно 78 рублей за килограмм.
Расшифровка
| Показатель | Его расшифровка |
| σв | Значение возможной прочности при растяжении, МПа |
| σ0,05 | Максимальное значение упругости, МПа |
| σ0,2 | Условное значение текучести, МПа |
| δ5,δ4,δ10 | Процентное удлинение при разрыве |
| σсж0,05 и σсж | Текучесть при сжатии, МПа |
| ν | Процентный сдвиг |
| sв | Кратковременная прочность, МПа |
| ψ | Сужение в процентах |
| KCU и KCV | Вязкость при ударе по образцу с U- и V-концентраторами |
| sT | Предел текучести для остаточной деформации, МПа |
| HV | Твердость по методу Виккерса |
| HRCэ | Твердость по методу Роквелла, С |
| HRB | Твердость по Роквеллу, В |
| HB | Твердость по методу Бринелля |
Для каких деталей применяют, можно ли для ответственных?
Сталь марки 50ХФА применяют для производства тяжелогружёных ответственных деталей с высокими показателями усталостной прочности:
- пружины, работающие до 300 °С;
- станины молотов;
- клети прокатных станов и т. д.
Свойства рессорного и пружинного материала
К свойствам сталей относятся:
- химические и технические показатели;
- механические и магнитные характеристики.
На их основе определяют возможные сферы использования материала, методы его производства.
Технологические
Сталь марки 50ХФА не применяется для сварных конструкций, обладает устойчивостью к возникновению флокенов, малосклонна к отпускной хрупкости.
Физические
Физические свойства отвечают за структурное изменение материала при оказываемом на него воздействии. Сталь марки 50ХФА имеет следующие характеристики:
- модуль упругости 10−5 (МПа) — 2.18;
- коэффициент линейного расширения 106 (1/°C) — 11.7;
- теплопроводность (Вт/(м·°C)) — 40;
- плотность (кг/м3) — 7800;
- удельная теплоемкость (Дж/(кг·°C)) — 490;
- удельное сопротивление 109 (Ом·м) — 320.
Аналоги (заменители)
Аналогами стали 50ХФА на Российском рынке считается 40X, 45X, 50ХН. Эти марки можно использовать для производства деталей, обладающих заявленными характеристиками.
Зарубежные
Сталь 50ХФА можно заменить следующими зарубежными аналогами без понижения эксплуатационных характеристик, произведенных таким образом деталей:
- США — H61500, G41500;
- Германия — 1.8159, GS-50CrV4;
- Япония — SUP10, SCM445H;
- Швеция — 2230;
- Франция — 50CrV4RR, 50CV4.
Существует также марки, общие для стран Евросоюза — 50rV4, 51rV4, 51CrMnV4. Изделия из этих марок используются для производства пружин, станин и молотов.
