Stal stopowa 25 HM 1.7218
25CrMo4 to niskostopowa stal chromowo-molibdenowa przeznaczona przede wszystkim do ulepszania cieplnego. Charakteryzuje się dobrym połączeniem wytrzymałości, ciągliwości, odporności zmęczeniowej oraz hartowności. W porównaniu ze stalami węglowymi uzyskuje lepsze właściwości mechaniczne w większych przekrojach.
Oznaczenia
Ta sama stal 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 stal opisują huty i dostawcy w Europie. | 1.7218 |
| ENOznaczenie normy europejskiej, budowane ze składu chemicznego. | 25CrMo4 |
| DINStarsze oznaczenie niemieckie, wciąż spotykane w dokumentacji. | 25CrMo4 |
| PNOznaczenie polskie — to zwykle jest na rysunku i w rozmowie na hali. | 25 HM |
| AISIOznaczenie amerykańskie, częste w katalogach narzędzi i literaturze. | 4130≈ odpowiednik przybliżony |
| Nazwa handlowaJak stal nazywa się w praktyce warsztatowej i w sklepie. | 25 HM |
≈ Zbliżony gatunek, nie ten sam. Do zamiany w produkcji wymaga sprawdzenia w karcie materiałowej.
Właściwości
| Właściwość | Symbol | Wartość | Źródło |
|---|---|---|---|
| Gęstość | ρ | 7850 kg/m³ | EN 10083-3 |
| Granica plastyczności | Re | 450 MPa | EN 10083-3 |
| Wytrzymałość na rozciąganie | Rm | 740 MPa | EN 10083-3 |
| Moduł Younga | E | 210 GPa | EN 10083-3 |
| Liczba Poissona | ν | 0,3 | EN 10083-3 |
| Twardość Brinella | HB | 220–280 HB | EN 10083-3 |
| Rozszerzalność cieplna | α | 11,1–12 10⁻⁶/K | EN 10083-3 |
| Przewodność cieplna | λ | 40 W/(m·K) | EN 10083-3 |
| Ciepło właściwe | c | 435 J/(kg·K) | EN 10083-3 |
| Temperatura topnienia | Tm | 1420–1460 °C | EN 10083-3 |
| Rezystywność | ϱ | 0,19 µΩ·m | EN 10083-3 |
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
- 0,22–0,29 %
- Si
- maks. 0,40 %
- Mn
- 0,60–0,90 %
- P
- maks. 0,025 %
- S
- maks. 0,035 %
- Cr
- 0,90–1,20 %
- Mo
- 0,15–0,30 %
- Fe
- 96,20–98,10 %
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. | 850–1100 °C | powietrze / kontrolowane | — |
| KucieZakres temperatur kucia — zwykle najszerszy z wszystkich. Kucie poniżej dolnej granicy rozrywa materiał, powyżej górnej przepala go. | 850–1050 °C | powietrze / kontrolowane | — |
| NormalizowaniePo kuciu albo walcowaniu: rozdrabnia ziarno, które obróbka na gorąco pozostawiła, i ujednolica strukturę przed hartowaniem. | 860–900 °C | Powietrze | 180–230 HB |
| Wyżarzanie zmiękczająceStan dostawy i stan, w którym stal się obrabia. Twardość podana jako górna granica. | 680–720 °C | Piec powolne chłodzenie | — |
| Wyżarzanie odprężającePo obróbce zgrubnej, przed wykańczającą — zdejmuje naprężenia, które inaczej wyjdą przy hartowaniu. | 650–700 °C | Piec/powietrze | — |
| HartowanieTemperatura austenityzowania i ośrodek chłodzący. | 850–880 °C | olej | 42–52 HRC |
| Odpuszczanie niskieOkoło 150–250 °C. Zdejmuje naprężenia hartownicze i kruchość, zostawiając twardość prawie nietkniętą — stan narzędzi skrawających. | 150–300 °C | powietrze | 45–52 HRC |
| Odpuszczanie wysokieOkoło 500–650 °C. Oddaje twardość za udarność — ulepszanie cieplne części maszyn, nie narzędzi skrawających. | 540–680 °C | — | 25–40 HRC |
| Twardość roboczaTwardość gotowego narzędzia — to ona decyduje, jak długo trzyma krawędź. | — | — | 25–40 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
Motoryzacja
klatki bezpieczeństwa i konstrukcje rurowe,elementy zawieszenia,wały,osie,sworznie,elementy układów napędowych,części przekładni,elementy układów kierowniczych
Lotnictwo
elementy konstrukcji,części podwozia,elementy układów mechanicznych,wały i sworznie,elementy mocujące
Konstrukcje rurowe
ramy maszyn,ramy pojazdów,elementy rurowe wysoko obciążone,konstrukcje wymagające wysokiej wytrzymałości przy ograniczonej masie
Elementy maszyn
wały,osie,sworznie,trzpienie,tuleje,wrzeciona,korbowody,elementy sprzęgieł,elementy przekładni
Przemysł energetyczny
elementy urządzeń pracujących w podwyższonej temperaturze,części urządzeń ciśnieniowych,elementy instalacji,części armatury.
Elementy hydrauliczne i ciśnieniowe
korpusy,elementy armatury,części instalacji,elementy zbiorników i urządzeń ciśnieniowych – jeżeli konstrukcja i norma dopuszczają zastosowanie tego gatunku.
Spawalność
25CrMo4 ma ograniczoną do dobrej spawalność, wyraźnie lepszą niż w przypadku wielu wysoko węglowych stali stopowych.
Jednocześnie nie należy traktować jej jak zwykłej stali konstrukcyjnej typu S235 czy S355. Podczas spawania należy kontrolować temperaturę i szybkość chłodzenia.
Główne zagrożenia to:
powstawanie twardych struktur w strefie wpływu ciepła, pęknięcia zimne, naprężenia własne, lokalne pogorszenie ciągliwości.
Przy większych grubościach i odpowiedzialnych konstrukcjach może być wymagane podgrzewanie wstępne.
Po spawaniu, zależnie od konstrukcji, grubości i stanu materiału, można stosować odpowiednią obróbkę cieplną w celu ograniczenia naprężeń i uzyskania wymaganych właściwości.
Szczególną uwagę należy zwrócić na spawanie elementów wcześniej ulepszonych cieplnie, ponieważ strefa wpływu ciepła może posiadać właściwości odmienne od materiału podstawowego.
Obróbka skrawaniem
25CrMo4 w stanie zmiękczonym lub wyżarzonym charakteryzuje się dobrą skrawalnością.
Możliwe operacje:
toczenie, frezowanie, wiercenie, rozwiercanie, gwintowanie, wytaczanie, szlifowanie.
W stanie ulepszonym cieplnie materiał jest trudniejszy w obróbce. Wraz ze wzrostem twardości należy odpowiednio zmniejszać obciążenie narzędzia i stosować właściwe parametry skrawania.
Przy większej twardości można stosować:
narzędzia z węglików spiekanych, płytki do obróbki materiałów ulepszonych cieplnie, szlifowanie.
Najważniejsze przy obróbce 25CrMo4 jest zachowanie odpowiedniej sztywności układu obrabiarka–uchwyt–narzędzie–przedmiot, ponieważ stal często jest stosowana w elementach wymagających wysokiej wytrzymałości.
Obróbka cieplna
Podstawową metodą uzyskiwania wysokich właściwości mechanicznych 25CrMo4 jest ulepszanie cieplne.
Hartowanie
Typowa temperatura austenityzowania:
około 840–880°C
Po odpowiednim wygrzaniu stal chłodzi się najczęściej:
w oleju, w odpowiednio dobranym medium chłodzącym.
Dobór medium zależy od wymiarów elementu oraz wymaganej szybkości chłodzenia.
Po hartowaniu powstaje struktura o wysokiej twardości, ale jednocześnie materiał jest bardziej kruchy i posiada znaczne naprężenia własne.
Odpuszczanie
Po hartowaniu należy przeprowadzić odpuszczanie.
Typowy zakres dla wysokiego odpuszczania:
około 540–680°C
Wysokie odpuszczanie pozwala uzyskać korzystną kombinację:
wytrzymałości, twardości, ciągliwości, udarności, odporności zmęczeniowej.
Właśnie hartowanie + wysokie odpuszczanie jest jednym z najczęściej stosowanych sposobów uzyskiwania właściwości użytkowych 25CrMo4.
Wyżarzanie
W zależności od potrzeb technologicznych można stosować wyżarzanie w celu:
zmniejszenia twardości, poprawy skrawalności, ujednorodnienia struktury, przygotowania materiału do dalszej obróbki.
Obróbka plastyczna
25CrMo4 może być obrabiana plastycznie przede wszystkim na gorąco.
Typowe procesy:
kucie, walcowanie, prasowanie, spęczanie.
Orientacyjny zakres temperatur kucia:
około 850–1150°C
Dokładną temperaturę należy dobrać do konkretnego procesu, przekroju i sposobu odkształcania.
Należy unikać nadmiernego przegrzania materiału, ponieważ może prowadzić do:
rozrostu ziarna, pogorszenia właściwości mechanicznych, powstania niekorzystnej struktury.
Obróbka plastyczna na zimno jest możliwa w ograniczonym zakresie i zależy od stanu materiału oraz stopnia odkształcenia.
Azotowanie
25CrMo4 może być azotowana, ale nie jest typową stalą azotującą w takim stopniu jak specjalistyczne stale do azotowania, np. 31CrMoV9.
Azotowanie może poprawić:
twardość powierzchni, odporność na zużycie, odporność na zacieranie, trwałość elementu.
Proces można przeprowadzać po wcześniejszym ulepszaniu cieplnym.
Typowy zakres temperatur azotowania:
około 500–550°C
Należy jednak pamiętać, że głębokość i twardość warstwy azotowanej będą zależały od składu materiału oraz parametrów procesu. Jeżeli głównym wymaganiem jest uzyskanie bardzo twardej i głębokiej warstwy azotowanej, lepszym wyborem może być stal specjalnie przeznaczona do azotowania.
Nawęglanie
25CrMo4 nie jest typową stalą do nawęglania.
Zawartość węgla około 0,25% jest wyższa niż w wielu klasycznych stalach przeznaczonych do cementowania, ale materiał nadal może być poddawany obróbce powierzchniowej w określonych zastosowaniach.
Jeżeli celem jest uzyskanie:
bardzo twardej warstwy powierzchniowej + ciągliwego rdzenia
lepszym wyborem będą stale przeznaczone specjalnie do nawęglania, np.:
16MnCr5, 20MnCr5, 18CrNiMo7-6.
25CrMo4 zdecydowanie częściej wykorzystuje się w stanie ulepszonym cieplnie niż jako klasyczną stal do nawęglania.