Сталь 22К — это легированная конструкционная сталь, отличающаяся повышенной прочностью и износостойкостью. Она широко используется в машиностроении, приборостроении и других отраслях, где требуется сочетание прочности, жаростойкости и сопротивляемости коррозии. Данная статья посвящена детальному обзору свойств, области применения и особенностей стали 22К.
Сталь 22К отличается повышенной прочностью, износостойкостью и усталостной прочностью. Высокие показатели прочности достигаются за счет легирования хромом и ванадием, которые формируют твердую карбидную фазу. Значения предела текучести и предела прочности стали 22К значительно выше, чем у углеродистых сталей, что делает ее пригодной для деталей с высокими нагрузками. Важно отметить, что эти значения зависят от конкретного режима термической обработки.
Несмотря на то, что сталь 22К не является коррозионностойкой в агрессивных средах, она обладает повышенной стойкостью к коррозии в атмосферных условиях, благодаря легированию хромом. Также, благодаря специфической структуре, сталь 22К демонстрирует удовлетворительные показатели жаростойкости при температурах до 500°C, что делает ее пригодной для использования в условиях умеренных температурных нагрузок.
Сталь 22К используется для изготовления деталей машин, работающих в условиях повышенных нагрузок, трения и износа. В частности, это детали шестерен, валов, подшипников скольжения, кронштейнов и других ответственных узлов машин. Наиболее часто сталь 22К применяется в машиностроении, где требуется высокая прочность и износостойкость, например, в подшипниках скольжения, детали кованых мостов. Также сталь 22К используется в инструментах.
Сталь 22К — это конструкционная сталь, в состав которой входят железо, углерод, марганец, кремний, хром и ванадий. Соотношение легирующих элементов обуславливает её особые механические и физические характеристики. Микроструктура стали 22К в зависимости от технологии термической обработки может быть ферритной, феррито-перлитной или перлитной. Это существенно влияет на её свойства, и выбор оптимального режима термической обработки является важным этапом при производстве деталей из стали 22К.
Характеристики стали 22К опубликованы в ГОСТ 2250-2017 «ПРОКАТ ТОЛСТОЛИСТОВОЙ ИЗ НЕЛЕГИРОВАННОЙ И ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ ДЛЯ КОТЛОВ И СОСУДОВ, РАБОТАЮЩИХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ».
Химический состав
Марка стали | Массовая доля элементов, % | |||||||||
C | Si | MN | S | P | Cr | Ni | Cu | Mo | V | |
Не более | ||||||||||
22К | 0,19-0,26 | 0,17-0,40 | 0,70-1,00 | 0,025 | 0,035 | 0,30 | 0,30 | 0,30 | 0,08 | 0,05 |
Примечания:
Механические свойства
Механические свойства стали 22К в зависимости от температуры испытания | |||||
Температура испытания, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (Дж /см2) |
Листы толщиной 30-70 мм горячекатаные | |||||
20 | 245-295 | 500-520 | 22-26 | 50-61 | 83-113 |
100 | 225-275 | 460-490 | - | - | 69 |
200 | 215-265 | - | - | - | 39-108 |
300 | 215-235 | - | - | - | 22-103 |
400 | 225 | 450-470 | - | 59-63 | 49-76 |
500 | 195 | 280-310 | 19-29 | 60-68 | 44-60 |
600 | 110-130 | 135-165 | 20-34 | 66-68 | 53-71 |
Листы толщиной 30-70 мм, нагрев 930 °С, выдержка 2 ч, охлаждение со скоростью 80-100 град/ч. Отпуск 600-650 °С, охлаждение 50 град/ч | |||||
20 | 225-245 | 460-470 | 31-36 | 61-66 | 118-157 |
200 | 185-215 | 390-430 | 26-27 | 64-65 | 206-235 |
300 | 165-185 | 390-430 | 25-27 | 59-62 | 216-284 |
400 | 155-165 | 390 | 27-29 | 73-75 | 127-186 |
500 | 135-145 | 255-265 | 28-31 | 80-82 | 688-108 |
600 | 110 | 160 | 33-41 | 87-88 | 06-255 |
Образец прокатанный толщиной 6 мм, длиной 30 мм. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,09 1/с. | |||||
700 | 81 | 120 | 57 | 90 | - |
800 | 56 | 72 | 49 | 63 | - |
900 | 49 | 84 | 60 | 86 | - |
1000 | 45 | 59 | 59 | 86 | - |
1100 | 26 | 42 | 75 | 100 | - |
Механические свойства 22К при испытании на длительную прочность | |||||
Температура испытания, °С | Предел ползучести, МПа | Скорость ползучести %/ч | Предел длительной прочности, МПа, не менее | Длительность испытания, ч | Температура, °С |
400 | 132 | 1/100000 | 139 | 10000 | 450 |
400 | 208 | 1/10000 | 98 | 100000 | 450 |
450 | 63 | 1/100000 | 59 | 100000 | 500 |
450 | 94 | 1/10000 | 47 | 100000 | 525 |
Ударная вязкость стали 22К KCU, (Дж/см2) | |||
Т= +20 °С | Т= -20 °С | Т= -40 °С | Термообработка |
118-157 | 77-113 | 11-138 | Листы толщиной 30-70 мм, нагрев 930 °С, выдержка 2 ч, охлаждение 80-100 град/ч, отпуск 600-650 °С, охлаждение 50 град/ч |
Предел текучести σ0,2, МПа | ||||
Температура испытания | ||||
200 | 250 | 300 | 320 | 350 |
215 | 205 | 190 | 185 | 175 |
Физические свойства
Физические свойства стали 22К | ||||||
T (Град) | E 10- 5 (МПа) | a 10 6 (1/Град) | l (Вт/(м·град)) | r (кг/м3) | C (Дж/(кг·град)) | R 10 9 (Ом·м) |
20 | 2.11 | 51.7 | 7859 | 173 | ||
100 | 2.08 | 11.75 | 51 | 7834 | 470 | 219 |
200 | 2.05 | 12.2 | 48.5 | 7803 | 483 | 292 |
300 | 2 | 12.8 | 44.4 | 7770 | 381 | |
400 | 1.91 | 13.2 | 42.7 | 7736 | 525 | 487 |
500 | 1.8 | 13.5 | 39.3 | 7699 | 571 | 601 |
600 | 1.65 | 13.85 | 35.6 | 7659 | 758 | |
700 | 14.6 | 31.9 | 7617 | 925 | ||
800 | 12.7 | 25.9 | 7624 | 1094 | ||
900 | 12.4 | 26.4 | 7600 | 1135 | ||
1000 | 13.4 | 27.7 | 7548 | 1167 | ||
1100 | 14.2 | 28.5 | 7496 | 1194 | ||
1200 | 14.8 | 29.8 | 1219 |
Технологические свойства
Ковка | Температура ковки, °С: начала 1280, конца 700. Сечения до 400 мм – воздушное охлаждение |
Температура критических точек | Ac1 = 724 , Ac3(Acm) = 845 , Ar3(Arcm) = 815 , Ar1 = 682 |
Термическая обработка | Нормализация 940 - 960oC, Отпуск 630 - 650oC, Охлаждение воздух, 65 oC/ч. |
Свариваемость | Ограниченно свариваемая. Способы сварки: ручная дуговая сварка, автоматическая дуговая сварка под флюсом и газовой защитой – рекомендуется подогрев и последующая термообработка. Электрошлаковая сварка – требуется последующая термообработка. |
Флокеночувствительность | Не чувствительна |
Склонность к отпускной хрупкости | Не склонна |