Stal automatowa 38SMnPb28 1.0761
38SMnPb28 to niskostopowa, automatowa stal konstrukcyjna przeznaczona przede wszystkim do produkcji części obrabianych skrawaniem na automatach tokarskich i wielowrzecionowych. Należy do grupy stali automatowych do bezpośredniego hartowania i odpuszczania. Zawartość siarki 0,24–0,33% oraz dodatek ołowiu 0,15–0,35% znacznie poprawiają skrawalność. Mangan w zakresie 1,20–1,50% zwiększa hartowność, a zawartość węgla 0,35–0,40% pozwala uzyskać po hartowaniu i odpuszczaniu stosunkowo wysoką wytrzymałość. W stosunku do 38SMn28 (1.0760) podstawowa różnica polega na obecności Pb. Dzięki temu 38SMnPb28 jest jeszcze korzystniejsza pod względem skrawania, ale jednocześnie ma bardziej ograniczoną spawalność.
Oznaczenia
Ten sam materiał pod nazwami, których używa się w różnych normach i krajach. Wpisanie dowolnej z nich w wyszukiwarce prowadzi na tę stronę.
| System | Oznaczenie |
|---|---|
| Werkstoff-NrNumer materiałowy — tak gatunki opisują huty i dostawcy w Europie. | 1.0761 |
| ENOznaczenie normy europejskiej, budowane ze składu chemicznego. | 38SMnPb28 |
| DINStarsze oznaczenie niemieckie, wciąż spotykane w dokumentacji. | 38SMnPb28 |
| PNOznaczenie polskie — to zwykle jest na rysunku i w rozmowie na hali. | A38Pb |
| AISIOznaczenie amerykańskie, częste w katalogach narzędzi i literaturze. | 1141 |
| UNSUjednolicony numer amerykański (ASTM/SAE), np. S30400 dla stali 304 — spotykany w normach ASTM i atestach hutniczych. | G11410 |
| Nazwa handlowaJak materiał nazywa się w praktyce warsztatowej i w sklepie. | 38SMnPb28 |
Właściwości
| Właściwość | Symbol | Wartość | Źródło |
|---|---|---|---|
| Gęstość | ρ | 7850 kg/m³ | EN 10277 |
| Moduł Younga | E | 210 GPa | EN 10277 |
| Liczba Poissona | ν | 0,3 | EN 10277 |
| Twardość Brinella | HB | 204–228 HB | EN 10277 |
| Rozszerzalność cieplna | α | 11,5 10⁻⁶/K | EN 10277 |
| Przewodność cieplna | λ | 42–50 W/(m·K) | EN 10277 |
| Ciepło właściwe | c | 460 J/(kg·K) | EN 10277 |
| Temperatura topnienia | Tm | 1420–1470 °C | EN 10277 |
| Maksymalna temperatura pracy | Tmax | 300 °C | EN 10277 |
| Rezystywność | ϱ | 0,14–0,17 µΩ·m | EN 10277 |
Granica plastyczności zależy od grubości wyrobu:
| Grubość | Wartość | Źródło |
|---|---|---|
| 5–10 mm | 550 MPa | Stan +C – ciągniony na zimno |
| 10–16 mm | 500 MPa | Stan +C – ciągniony na zimno |
| 16–40 mm | 420 MPa | Stan +C – ciągniony na zimno |
| 40–63 mm | 400 MPa | Stan +C – ciągniony na zimno |
| 63–100 mm | 350 MPa | Stan +C – ciągniony na zimno |
Wytrzymałość na rozciąganie zależy od grubości wyrobu:
| Grubość | Wartość | Źródło |
|---|---|---|
| 5–10 mm | 700–960 MPa | Stan +C – ciągniony na zimno |
| 10–16 mm | 660–930 MPa | Stan +C – ciągniony na zimno |
| 16–40 mm | 610–900 MPa | Stan +C – ciągniony na zimno |
| 40–63 mm | 600–840 MPa | Stan +C – ciągniony na zimno |
| 63–100 mm | 580–820 MPa | Stan +C – ciągniony na zimno |
Wartości nominalne z podanych norm. Do obliczeń wytrzymałościowych używaj atestu materiałowego od dostawcy.
Skład chemiczny
Zakresy dopuszczone przez normę, w procentach masowych. Rzeczywisty skład wytopu podaje atest hutniczy.
- Pierwiastek — Zawartość
- C
- 0,35–0,40 %
- Si
- maks. 0,40 %
- Mn
- 1,20–1,50 %
- P
- maks. 0,06 %
- S
- 0,24–0,33 %
- Pb
- 0,15–0,35 %
- Fe
- 96,96–98,06 %
Obróbka cieplna
Temperatury podane w stopniach Celsjusza. Ośrodek chłodzący i twardość po zabiegu tak, jak podaje karta materiałowa. Ten sam zabieg może wystąpić kilka razy — np. hartowanie w wodzie i w oleju dają różną twardość.
| Zabieg | Temperatura | Ośrodek | Twardość |
|---|---|---|---|
| WalcowanieZakres temperatur walcowania na gorąco. Poniżej dolnej granicy stal przestaje płynąć i zaczyna pękać. | 900–1100 °C | Powietrze | — |
| KucieZakres temperatur kucia — zwykle najszerszy z wszystkich. Kucie poniżej dolnej granicy rozrywa materiał, powyżej górnej przepala go. | 900–1100 °C | Powietrze | — |
| NormalizowaniePo kuciu albo walcowaniu: rozdrabnia ziarno, które obróbka na gorąco pozostawiła, i ujednolica strukturę przed hartowaniem. | 840–870 °C | Powietrze | — |
| Wyżarzanie zmiękczająceStan dostawy i stan, w którym stal się obrabia. Twardość podana jako górna granica. | 680–700 °C | Powolne chłodzenie | — |
| Wyżarzanie odprężającePo obróbce zgrubnej, przed wykańczającą — zdejmuje naprężenia, które inaczej wyjdą przy hartowaniu. | 550–650 °C | Powolne chłodzenie | — |
| HartowanieTemperatura austenityzowania i ośrodek chłodzący. | 850–880 °C | Woda lub olej | 50–54 HRC |
| Odpuszczanie niskieOkoło 150–250 °C. Zdejmuje naprężenia hartownicze i kruchość, zostawiając twardość prawie nietkniętą — stan narzędzi skrawających. | 150–250 °C | — | 48–52 HRC |
| Odpuszczanie wysokieOkoło 500–650 °C. Oddaje twardość za udarność — ulepszanie cieplne części maszyn, nie narzędzi skrawających. | 550–650 °C | — | 17–25 HRC |
| Twardość roboczaTwardość gotowego narzędzia — to ona decyduje, jak długo trzyma krawędź. | — | — | 17–54 HRC |
Wartości nominalne z podanych norm. Do obliczeń wytrzymałościowych używaj atestu materiałowego od dostawcy.
Kalkulatory dla tego materiału
Gęstość tego materiału zostanie wczytana automatycznie po przejściu do kalkulatora.
Zastosowania
Elementy maszyn
wałki, sworznie, tuleje, trzpienie, osie, pierścienie, elementy mechanizmów, części wykonywane seryjnie na automatach tokarskich
Przemysł motoryzacyjny
elementy układów mechanicznych, wałki i sworznie, części wykonywane z pręta, drobne elementy konstrukcyjne produkowane wielkoseryjnie.
Elementy złączne i osprzęt
specjalne śruby, trzpienie, nakrętki i elementy mocujące, elementy wymagające dużej wydajności obróbki skrawaniem.
Produkcja automatyczna
Szczególnie korzystna przy produkcji dużych serii części, w których czas obróbki i zużycie narzędzia mają duże znaczenie.
Spawalność
Spawalność: słaba. Głównym problemem jest bardzo wysoka zawartość siarki oraz obecność ołowiu. Stal nie jest przeznaczona do typowych konstrukcji spawanych.
Spawanie może prowadzić do:
pękania, powstawania niekorzystnych struktur w SWC, problemów związanych z segregacją i wtrąceniami siarczkowymi, pogorszenia właściwości mechanicznych połączenia.
Dlatego elementy z 38SMnPb28 powinny być projektowane tak, aby unikać konieczności wykonywania spoin.
Obróbka skrawaniem
Bardzo dobra.
To jedna z głównych zalet tego gatunku.
Połączenie:
S 0,24–0,33%, Pb 0,15–0,35%, Mn 1,20–1,50%
sprzyja powstawaniu krótkiego, łatwo łamiącego się wióra.
Zalety podczas skrawania bardzo dobra łamliwość wióra, możliwość stosowania dużych prędkości skrawania, dobre właściwości przy toczeniu automatycznym, mniejsze problemy z tworzeniem długich wiórów, korzystna przy produkcji wielkoseryjnej.
Właśnie pod kątem automatycznej obróbki skrawaniem 38SMnPb28 ma przewagę nad zwykłymi stalami konstrukcyjnymi o podobnej zawartości węgla.
Obróbka plastyczna
Obróbka plastyczna na gorąco jest możliwa, jednak ze względu na wysoką zawartość siarki i ołowiu należy odpowiednio dobrać temperaturę oraz unikać niewłaściwych warunków końcowej obróbki.
Stal nie jest dobrym wyborem do intensywnej obróbki plastycznej na zimno w porównaniu ze stalami o niskiej zawartości S.
Obróbka cieplna
38SMnPb28 jest stalą przeznaczoną do bezpośredniego hartowania i odpuszczania.
Hartowanie
Orientacyjna temperatura austenityzowania: 850–880°C
Środek chłodzący:
olej, woda – w zależności od geometrii i wymaganej szybkości chłodzenia.
Czas austenityzowania powinien być dobrany do przekroju elementu; jako wartość orientacyjna dla normowej obróbki podaje się minimum około 0,5 h.
Odpuszczanie
Orientacyjny zakres: 540–680°C
Po odpuszczaniu element należy schłodzić w powietrzu.
Temperaturę należy dobrać do wymaganej kombinacji:
twardości, wytrzymałości, granicy plastyczności, ciągliwości.
Podane temperatury są warunkami orientacyjnymi, a nie gwarancją uzyskania określonej twardości dla każdego przekroju. Hartowanie indukcyjne
Możliwe.
Zawartość węgla 0,35–0,40% pozwala na uzyskanie zahartowanej warstwy powierzchniowej o stosunkowo wysokiej twardości.
Hartowanie indukcyjne może być stosowane do:
wałków, sworzni, czopów, powierzchni roboczych, elementów wymagających zwiększenia odporności na zużycie.
Jednak 38SMnPb28 nie jest idealnym wyborem do bardzo wymagających elementów zmęczeniowych. Wysoka zawartość S i obecność Pb powodują obecność wtrąceń, które mogą ograniczać właściwości zmęczeniowe.
Parametry indukcyjnego nagrzewania powinny być ustalane eksperymentalnie dla konkretnego przekroju, częstotliwości i wymaganej głębokości zahartowania.
Nawęglanie
Nie jest typowym zastosowaniem.
38SMnPb28 ma już stosunkowo wysoką zawartość węgla 0,35–0,40%, dlatego nie stosuje się jej jako klasycznej stali nawęglanej.
Do elementów wymagających twardej warstwy nawęglanej i ciągliwego rdzenia lepsze będą np.:
16MnCr5, 20MnCr5, 20NiCrMo2-2, 16NiCr4.
Azotowanie
Możliwe, ale nie jest to podstawowe zastosowanie tego gatunku.
38SMnPb28 nie zawiera specjalnych dodatków azotkotwórczych takich jak Cr, Mo, Al czy V w ilościach charakterystycznych dla stali do azotowania.
Jeżeli wymagane jest uzyskanie głębokiej i stabilnej warstwy azotowanej, lepszym wyborem będą specjalne stale azotujące, np. 31CrMoV9 lub 34CrAlNi7.
Odporność na korozję
Niska.
38SMnPb28 jest zwykłą stalą niestopową i nie posiada dodatku chromu zapewniającego odporność nierdzewną.
Wymaga zabezpieczenia przed korozją, np.:
olejowania, malowania, cynkowania, fosforanowania, powłok ochronnych.