stal stopowa 34HNM 1.6582
34CrNiMo6 jest wysokiej jakości stalą konstrukcyjną stopową przeznaczoną przede wszystkim do ulepszania cieplnego, czyli hartowania i odpuszczania. Dzięki połączeniu chromu, niklu i molibdenu charakteryzuje się bardzo dobrą hartownością, wysoką wytrzymałością, dobrą udarnością oraz odpornością na obciążenia dynamiczne i zmęczeniowe. Jedną z najważniejszych zalet 34CrNiMo6 jest możliwość uzyskania wysokich właściwości mechanicznych również w elementach o dużych przekrojach. Nikiel poprawia ciągliwość i udarność, chrom zwiększa hartowność i wytrzymałość, a molibden poprawia odporność na odpuszczanie oraz ogranicza podatność na kruchość odpuszczania. Stal znajduje zastosowanie w produkcji wałów, osi, wrzecion, kół zębatych, korbowodów, sworzni oraz innych wysoko obciążonych części maszyn.
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. | 1.6582 |
| ENOznaczenie normy europejskiej, budowane ze składu chemicznego. | 34CrNiMo6 |
| DINStarsze oznaczenie niemieckie, wciąż spotykane w dokumentacji. | 34CrNiMo6 |
| PNOznaczenie polskie — to zwykle jest na rysunku i w rozmowie na hali. | 34HNM |
| AISIOznaczenie amerykańskie, częste w katalogach narzędzi i literaturze. | 4340≈ odpowiednik przybliżony |
| Nazwa handlowaJak stal nazywa się w praktyce warsztatowej i w sklepie. | 34CrNiMo6 34HNM |
≈ Zbliżony gatunek, nie ten sam. Do zamiany w produkcji wymaga sprawdzenia w karcie materiałowej.
Właściwości
| Właściwość | Symbol | Wartość | Źródło |
|---|---|---|---|
| Gęstość | ρ | 7850 kg/m³ | 10083-3 |
| Granica plastyczności | Re | 700 MPa | 10083-3 |
| Wytrzymałość na rozciąganie | Rm | 900 MPa | 10083-3 |
| Moduł Younga | E | 210 GPa | 10083-3 |
| Liczba Poissona | ν | 0,3 | 10083-3 |
| Twardość Brinella | HB | 300–380 HB | 10083-3 |
| Rozszerzalność cieplna | α | 11,1–12,1 10⁻⁶/K | 10083-3 |
| Ciepło właściwe | c | 460–470 J/(kg·K) | 10083-3 |
| Temperatura topnienia | Tm | 1420–1460 °C | 10083-3 |
| Maksymalna temperatura pracy | Tmax | 400–440 °C | 10083-3 |
| Rezystywność | ϱ | 0,19 µΩ·m | 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
- 0,30–0,38 %
- Si
- 0,10–0,40 %
- Mn
- 0,50–0,80 %
- Cr
- 1,30–1,70 %
- Ni
- 1,30–1,70 %
- Mo
- 0,15–0,30 %
- P
- maks. 0,025 %
- S
- maks. 0,035 %
- Fe
- 94,66–96,45 %
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. | 850–1150 °C | kontrolowane chłodzenie | — |
| KucieZakres temperatur kucia — zwykle najszerszy z wszystkich. Kucie poniżej dolnej granicy rozrywa materiał, powyżej górnej przepala go. | 850–1150 °C | powolne/kontrolowane | — |
| NormalizowaniePo kuciu albo walcowaniu: rozdrabnia ziarno, które obróbka na gorąco pozostawiła, i ujednolica strukturę przed hartowaniem. | 850–880 °C | powietrze | 200–260 HB |
| Wyżarzanie zmiękczająceStan dostawy i stan, w którym stal się obrabia. Twardość podana jako górna granica. | 640–680 °C | piec | — |
| Wyżarzanie odprężającePo obróbce zgrubnej, przed wykańczającą — zdejmuje naprężenia, które inaczej wyjdą przy hartowaniu. | 600–650 °C | piec/powietrze | — |
| HartowanieTemperatura austenityzowania i ośrodek chłodzący. | 830–860 °C | olej | 50–58 HRColej |
| Odpuszczanie niskieOkoło 150–250 °C. Zdejmuje naprężenia hartownicze i kruchość, zostawiając twardość prawie nietkniętą — stan narzędzi skrawających. | 150–300 °C | powietrze | 45–55 HRC |
| Odpuszczanie wysokieOkoło 500–650 °C. Oddaje twardość za udarność — ulepszanie cieplne części maszyn, nie narzędzi skrawających. | 540–660 °C | powietrze | 25–40 HRC |
| Twardość roboczaTwardość gotowego narzędzia — to ona decyduje, jak długo trzyma krawędź. | — | — | 28–40 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
Wały i osie
wały napędowe, wały przekładni, osie, czopy, wałki, wrzeciona, wały pomp, wały maszyn przemysłowych
Przekładnie
koła zębate, wałki zębate, elementy przekładni, piasty, wielowypusty, elementy sprzęgieł
Elementy mechanizmów
sworznie, trzpienie, tuleje, rolki, krzywki, dźwignie, elementy mechanizmów przenoszenia ruchu
Motoryzacja
elementy układów napędowych, osie, wały, elementy przekładni, sworznie, części mechanizmów zawieszenia
Maszyny przemysłowe
części przekładni, wały, wrzeciona, elementy pomp, części maszyn pracujące pod obciążeniem zmiennym, elementy wymagające podwyższonej odporności na zużycie
Spawalność
41Cr4 ma ograniczoną spawalność.
Główną przyczyną jest stosunkowo wysoka zawartość węgla oraz obecność chromu. Podczas szybkiego chłodzenia po spawaniu może powstawać twarda struktura martenzytyczna w strefie wpływu ciepła.
Może to prowadzić do:
pęknięć zimnych, wzrostu twardości SWC, powstawania naprężeń własnych, lokalnego spadku ciągliwości, pogorszenia właściwości zmęczeniowych.
W przypadku spawania większych elementów należy stosować odpowiednio opracowaną technologię spawania, w tym w razie potrzeby podgrzewanie wstępne i kontrolę temperatury międzyściegowej.
Elementy wcześniej ulepszone cieplnie są szczególnie trudne do spawania, ponieważ cykl cieplny może lokalnie zmienić ich strukturę i właściwości.
Obróbka skrawaniem
W stanie zmiękczonym lub wyżarzonym 34CrNiMo6 można obrabiać skrawaniem, jednak ze względu na stopowanie materiał może być trudniejszy w obróbce niż zwykłe stale konstrukcyjne.
Możliwe operacje:
toczenie, frezowanie, wiercenie, rozwiercanie, gwintowanie, wytaczanie, szlifowanie.
W stanie ulepszonym cieplnie skrawalność zależy przede wszystkim od uzyskanej twardości.
Przy większych twardościach stosuje się:
narzędzia z węglików spiekanych, płytki przeznaczone do stali ulepszonych cieplnie, szlifowanie, przy bardzo wysokiej twardości – narzędzia CBN.
Ze względu na wysoką wytrzymałość materiału szczególnie istotne są:
sztywność obrabiarki, sztywność zamocowania, odpowiednia geometria narzędzia, prawidłowe parametry skrawania, kontrola temperatury w strefie skrawania.
Obróbka cieplna
Podstawowym sposobem uzyskania wymaganych właściwości 34CrNiMo6 jest ulepszanie cieplne – hartowanie i odpuszczanie.
Hartowanie
Typowa temperatura austenityzowania:
około 820–860°C
Po wygrzaniu stal można chłodzić w:
oleju, innym odpowiednio dobranym medium.
Ze względu na bardzo dobrą hartowność 34CrNiMo6 można uzyskać wysoką twardość również w znacznej części przekroju dużych elementów.
Właśnie wysoka hartowność jest jedną z głównych przyczyn stosowania tego gatunku zamiast prostszych stali.
Odpuszczanie
Po hartowaniu konieczne jest odpuszczanie.
W przypadku ulepszania cieplnego często stosuje się:
około 540–680°C
Dobór temperatury zależy od wymaganej:
wytrzymałości, granicy plastyczności, twardości, udarności, odporności zmęczeniowej.
Wyższa temperatura odpuszczania oznacza zazwyczaj mniejszą twardość, ale większą ciągliwość i udarność.
Wyżarzanie
W zależności od wymagań technologicznych można stosować wyżarzanie w celu:
zmniejszenia twardości, poprawy skrawalności, ujednorodnienia struktury, przygotowania materiału do dalszej obróbki. Hartowanie powierzchniowe
34CrNiMo6 może być również stosowana do hartowania powierzchniowego, w tym:
indukcyjnego, płomieniowego.
Pozwala to uzyskać twardą warstwę powierzchniową przy zachowaniu bardziej ciągliwego rdzenia.
Proces może być stosowany między innymi dla:
czopów, wałów, elementów przekładni, powierzchni współpracujących ślizgowo, elementów narażonych na zużycie.
Obróbka plastyczna
34CrNiMo6 może być obrabiana plastycznie przede wszystkim na gorąco.
Typowe procesy:
kucie, prasowanie, walcowanie, spęczanie.
Orientacyjny zakres temperatur obróbki plastycznej na gorąco:
około 850–1150°C
Dokładne parametry należy dobrać do konkretnego procesu i przekroju materiału.
Należy unikać nadmiernego przegrzewania, ponieważ może ono powodować:
rozrost ziarna, pogorszenie właściwości mechanicznych, powstawanie niekorzystnej struktury.
Obróbka plastyczna na zimno jest ograniczona i zależy od stanu materiału oraz stopnia odkształcenia.
Azotowanie
34CrNiMo6 może być poddawana azotowaniu, ale nie jest typową stalą specjalnie opracowaną do tego procesu.
Azotowanie może zwiększyć:
twardość powierzchni, odporność na zużycie, odporność na zacieranie, trwałość powierzchni elementu.
Typowa temperatura procesu:
około 500–550°C
Najczęściej azotowanie wykonuje się po wcześniejszym ulepszaniu cieplnym.
Jeżeli głównym celem konstrukcyjnym jest uzyskanie bardzo twardej i głębokiej warstwy azotowanej, lepszym wyborem będą stale specjalnie przeznaczone do azotowania, np. 31CrMoV9.
Nawęglanie
34CrNiMo6 nie jest typową stalą do klasycznego nawęglania.
Zawartość węgla około 0,34% jest zbyt wysoka, aby był to optymalny materiał do uzyskiwania klasycznego układu:
bardzo twarda warstwa powierzchniowa + ciągliwy rdzeń.
Do cementowania lepiej stosować stale o niższej zawartości węgla, np.:
16MnCr5, 20MnCr5, 18CrNiMo7-6.
34CrNiMo6 znacznie lepiej wykorzystać jako materiał do ulepszania cieplnego, ewentualnie w połączeniu z hartowaniem powierzchniowym lub odpowiednią obróbką powierzchniową.