Stal stopowa 35 HM 1.7220
35HM jest niskostopową stalą konstrukcyjną przeznaczoną przede wszystkim do ulepszania cieplnego, azotowania oraz wykonywania wysoko obciążonych elementów maszyn. Dzięki dodatkowi chromu i molibdenu charakteryzuje się dobrą hartownością, wysoką wytrzymałością po obróbce cieplnej oraz dobrą odpornością na obciążenia zmienne. Stal 35HM szczególnie dobrze sprawdza się w przypadku elementów, które muszą łączyć wysoką wytrzymałość rdzenia z wysoką twardością i odpornością na zużycie warstwy powierzchniowej. Dodatek molibdenu poprawia hartowność oraz ogranicza podatność na kruchość odpuszczania.
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. | 1.7220 |
| ENOznaczenie normy europejskiej, budowane ze składu chemicznego. | 34CrMo4 |
| DINStarsze oznaczenie niemieckie, wciąż spotykane w dokumentacji. | 34CrMo4 |
| PNOznaczenie polskie — to zwykle jest na rysunku i w rozmowie na hali. | 35 HM |
| AISIOznaczenie amerykańskie, częste w katalogach narzędzi i literaturze. | 4135 |
| Nazwa handlowaJak stal nazywa się w praktyce warsztatowej i w sklepie. | 35HM 34CrMo4 |
Właściwości
| Właściwość | Symbol | Wartość | Źródło |
|---|---|---|---|
| Gęstość | ρ | 7850 kg/m³ | EN 10083-3 |
| Granica plastyczności | Re | 550 MPa | EN 10083-3 |
| Wytrzymałość na rozciąganie | Rm | 800 MPa | EN 10083-3 |
| Moduł Younga | E | 210 GPa | EN 10083-3 |
| Liczba Poissona | ν | 0,3 | EN 10083-3 |
| Twardość Brinella | HB | 190–240 HB | EN 10083-3 |
| Rozszerzalność cieplna | α | 12,3–14,3 10⁻⁶/K | EN 10083-3 |
| Przewodność cieplna | λ | 41–42,7 W/(m·K) | EN 10083-3 |
| Ciepło właściwe | c | 460–490 J/(kg·K) | EN 10083-3 |
| Temperatura topnienia | Tm | 1420–1500 °C | EN 10083-3 |
| Rezystywność | ϱ | 0,21–0,26 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
- 0,34–0,40 %
- Cr
- 0,90–1,20 %
- Mn
- 0,40–0,70 %
- Si
- 0,17–0,37 %
- Mo
- 0,15–0,25 %
- P
- maks. 0,035 %
- S
- maks. 0,035 %
- Cu
- maks. 0,30 %
- Ni
- maks. 0,30 %
- Fe
- 96,90–97,70 %
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 | — |
| KucieZakres temperatur kucia — zwykle najszerszy z wszystkich. Kucie poniżej dolnej granicy rozrywa materiał, powyżej górnej przepala go. | 850–1100 °C | powolne kontrolowane chłodzenie | — |
| NormalizowaniePo kuciu albo walcowaniu: rozdrabnia ziarno, które obróbka na gorąco pozostawiła, i ujednolica strukturę przed hartowaniem. | 850–880 °C | spokojny powietrze | 143–179 HB |
| Wyżarzanie zmiękczająceStan dostawy i stan, w którym stal się obrabia. Twardość podana jako górna granica. | 680–720 °C | piec powolne chłodzenie | 233–255 HB |
| Wyżarzanie odprężającePo obróbce zgrubnej, przed wykańczającą — zdejmuje naprężenia, które inaczej wyjdą przy hartowaniu. | 550–650 °C | piec/powietrze | — |
| HartowanieTemperatura austenityzowania i ośrodek chłodzący. | 840–870 °C | olej | 49–54 HRC |
| Odpuszczanie niskieOkoło 150–250 °C. Zdejmuje naprężenia hartownicze i kruchość, zostawiając twardość prawie nietkniętą — stan narzędzi skrawających. | 150–300 °C | — | 43–53 HRC |
| Odpuszczanie wysokieOkoło 500–650 °C. Oddaje twardość za udarność — ulepszanie cieplne części maszyn, nie narzędzi skrawających. | 540–680 °C | powietrze | 24–43 HRC |
| Twardość roboczaTwardość gotowego narzędzia — to ona decyduje, jak długo trzyma krawędź. | — | — | 25–45 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 napędowe
wały napędowe,wały przekładniwałki,wrzeciona,czopy wałów,osie,elementy sprzęgieł
Przekładnie i mechanizmy
koła zębate,wałki zębate,elementy przekładni,piasty,wielowypusty,elementy mechanizmów przenoszenia napędu
Elementy wysoko obciążone
sworznie,trzpienie,śruby wysoko wytrzymałe,korbowody,elementy maszyn pracujące pod obciążeniem zmiennym,części maszyn narażone na działanie sił dynamicznych
Przemysł maszynowy
części maszyn budowlanych,elementy maszyn przemysłowych,części urządzeń transportowych,elementy maszyn rolniczych,elementy układów napędowych
Motoryzacja i pojazdy
wały,elementy układów napędowych,części zawieszenia,elementy mechanizmów,wysoko obciążone części silników i przekładni
Spawalność
35HM ma ograniczoną spawalność.
Podwyższona zawartość węgla oraz dodatki chromu i molibdenu powodują zwiększoną skłonność do tworzenia twardych struktur w strefie wpływu ciepła. Przy szybkim chłodzeniu może powstać martenzyt, co zwiększa ryzyko:
pęknięć zimnych, nadmiernego zahartowania strefy wpływu ciepła, naprężeń własnych, obniżenia udarności połączenia.
Podczas spawania elementów z 35HM należy stosować odpowiednią technologię spawania, a przy większych przekrojach podgrzewanie wstępne. Po spawaniu może być konieczne odpuszczanie lub inne zabiegi cieplne redukujące naprężenia.
Spawanie elementów wcześniej ulepszonych cieplnie jest szczególnie problematyczne, ponieważ lokalne działanie wysokiej temperatury może zmienić właściwości materiału.
Obróbka skrawaniem
35HM w stanie zmiękczonym lub wyżarzonym można obrabiać skrawaniem stosunkowo dobrze.
Typowe operacje:
toczenie, frezowanie, wiercenie, rozwiercanie, gwintowanie, szlifowanie.
Po hartowaniu i odpuszczaniu materiał staje się znacznie trudniejszy w obróbce. W takim stanie do wykańczania stosuje się przede wszystkim:
szlifowanie, narzędzia z węglików spiekanych, płytki o odpowiedniej geometrii do materiałów hartowanych, w przypadku bardzo wysokiej twardości – narzędzia CBN.
Przy obróbce należy zwracać szczególną uwagę na sztywność obrabiarki, zamocowanie przedmiotu oraz ograniczenie drgań.
Obróbka cieplna
35HM jest stalą przeznaczoną przede wszystkim do ulepszania cieplnego, czyli połączenia hartowania i odpuszczania.
Hartowanie
Typowy zakres temperatur austenityzowania wynosi około:
830–870°C
Po nagrzaniu stal należy odpowiednio wygrzać, a następnie chłodzić w medium zapewniającym uzyskanie wymaganej struktury. W praktyce stosuje się przede wszystkim:
olej, w niektórych przypadkach inne odpowiednio dobrane media chłodzące.
Po hartowaniu stal uzyskuje wysoką twardość, ale jednocześnie jest krucha i posiada znaczne naprężenia własne.
Odpuszczanie
Po hartowaniu należy wykonać odpuszczanie.
Zakres temperatur zależy od wymaganych właściwości, typowo:
około 500–650°C
Wysokie odpuszczanie pozwala uzyskać korzystny kompromis pomiędzy:
wytrzymałością, twardością, ciągliwością, udarnością, odpornością na obciążenia zmienne.
Taki stan określa się jako ulepszony cieplnie.
Wyżarzanie
W zależności od wymaganej struktury i stanu materiału można stosować wyżarzanie zmiękczające lub normalizujące.
Wyżarzanie zmiękczające stosuje się między innymi w celu:
zmniejszenia twardości, poprawy skrawalności, przygotowania materiału do dalszej obróbki mechanicznej.
Obróbka Plastyczna
35HM może być obrabiana plastycznie przede wszystkim na gorąco.
Typowe operacje:
kucie, prasowanie, walcowanie, spęczanie.
Kucie wykonuje się zazwyczaj w temperaturze około:
850–1150°C
Dokładny zakres temperatur należy dobrać do procesu i przekroju materiału. Nie należy doprowadzać do przegrzania stali, ponieważ może to prowadzić do niekorzystnego rozrostu ziarna i pogorszenia właściwości mechanicznych.
Obróbka plastyczna na zimno jest ograniczona i zależy od stanu materiału oraz wymaganej deformacji.
Azotowanie
35HM bardzo dobrze nadaje się do azotowania.
Jest to jedna z istotnych zalet tego gatunku. Chrom i molibden tworzą podczas azotowania twarde azotki, dzięki czemu powierzchnia elementu może uzyskać:
bardzo wysoką twardość, zwiększoną odporność na zużycie, lepszą odporność na zacieranie, wysoką odporność na obciążenia powierzchniowe.
Azotowanie wykonuje się najczęściej po wcześniejszym ulepszaniu cieplnym.
Typowa temperatura azotowania wynosi około:
500–550°C
Po procesie uzyskuje się twardą warstwę powierzchniową przy zachowaniu wytrzymałego i ciągliwszego rdzenia.
Jest to szczególnie korzystne w przypadku:
wałów, wrzecion, kół zębatych, tulei, prowadnic, elementów przekładni.
Nawęglanie
35HM nie jest typowym gatunkiem przeznaczonym do nawęglania.
Ze względu na stosunkowo wysoką zawartość węgla – około 0,35% C – nie daje takich efektów nawęglania jak stale przeznaczone specjalnie do cementowania, np. stale o zawartości około 0,15–0,20% C.
Do klasycznego nawęglania lepiej stosować stale przeznaczone do cementowania, np.:
16MnCr5, 20MnCr5, 18CrNiMo7-6.
35HM można poddawać różnym procesom powierzchniowym, ale jeżeli projekt zakłada nawęglaną, bardzo twardą warstwę powierzchniową oraz ciągliwy rdzeń, właściwszym wyborem materiałowym będzie stal nawęglana.