Właściwości i zastosowania stali węglowej AISI 1025

Stal węglowa AISI 1025 to często określana zwykła stal węglowa wykorzystywana w różnych sektorach przemysłu. Jest klasyfikowana jako stal niskowęglowa, chociaż w zależności od konkretnego kontekstu jest czasami wymieniana w wykazach stali średniowęglowych. Jej właściwości sprawiają, że jest to wszechstronny materiał do wielu zastosowań.

1. Skład chemiczny stali węglowej 1025 (normy ASTM)

Skład chemiczny stali 1025 jest regulowany przez ustalone standardy branżowe, co zapewnia spójność. Kluczowe specyfikacje obejmują:

• Normy:Normy ASTM A29/A29M, ASTM A108, ASTM A576-90b (2000)
• Węgiel (C): 0.22% – 0.28%
• Mangan (Mn): 0.30% – 0.60%
• Fosfor (P): 0,040% maksymalnie
• Siarka (S): 0,050% maksymalnie
• Oznaczenie UNS: G10250

Zakresy składu definiują podstawowe właściwości gatunku.

2. 1025 Węgiel Właściwości mechaniczne stali

Właściwości mechaniczne stali 1025, takie jak wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności, zależą od jej stanu (np. walcowanie na gorąco, wykończenie na zimno) oraz późniejszej obróbki cieplnej.

• Walcowane na gorąco: Typowe wartości dla prętów walcowanych na gorąco (np. o średnicy 16 mm) wykazują umiarkowane poziomy wytrzymałości odpowiednie do wielu zastosowań ogólnego przeznaczenia. Konkretne wartości wytrzymałości mogą się różnić. [Oryginalne źródło dokumentu 11 podaje wartości takie jak 125-175 ksi TS / 80 ksi YS, podczas gdy inne źródła sugerują niższe wartości typowe dla stali niskowęglowej. Najlepiej skonsultować się z konkretnymi certyfikatami huty, aby uzyskać gwarantowane wartości minimalne].
• Charakterystyka ogólna: W porównaniu ze stalami o wyższej zawartości węgla lub stopowymi, stal 1025 oferuje niższą wytrzymałość na rozciąganie, lecz ogólnie dobrą ciągliwość i wytrzymałość.

Stal 1025 charakteryzuje się dobrą obrabialnością, co jest jej kluczową zaletą, szczególnie gdy jest dostarczana w stanie wykończonym na zimno (CF). Niższa zawartość węgla przyczynia się do łatwiejszej obróbki w porównaniu do twardszych stali.

3. 1025 Węgiel Zastosowania stali

• Wał: Dobra obrabialność sprawia, że jest to popularny materiał do produkcji wałów przemysłowych.
• Elementy konstrukcyjne: Są one wykorzystywane w zastosowaniach konstrukcyjnych i często dostarczane jako wyroby walcowane na gorąco zgodne z normami takimi jak EN 10025 lub jako arkusze/taśmy zgodne z normami ASTM A1011/A1011M, gdzie podatność na odkształcanie może mieć duże znaczenie.

4. Przewodnik po obróbce cieplnej stali 1025

Stal 1025 to wszechstronna stal niskowęglowa. Jej właściwości mechaniczne można znacząco zmienić poprzez różne procesy obróbki cieplnej. Zrozumienie tych procesów obróbki jest kluczowe dla optymalizacji stali 1025 pod kątem konkretnych zastosowań przemysłowych. W tym przewodniku opisano typowe procesy obróbki cieplnej stosowane w przypadku stali 1025 i ich skutki.

4.1 Wyżarzanie

Zamiar: Wyżarzanie jest stosowane przede wszystkim w celu zmiękczenia stali 1025, dzięki czemu staje się ona bardziej ciągliwa i łatwiejsza do formowania. Łagodzi również naprężenia wewnętrzne i udoskonala strukturę ziarna.

Proces:

1. Podgrzej stal równomiernie do temperatury mieszczącej się w zakresie wyżarzania, zwykle 880–930°C w przypadku gatunków niskowęglowych, takich jak 1025.
2. Utrzymywać tę temperaturę wystarczająco długo, aby doprowadzić do całkowitej austenityzacji (przekształcenia struktury stali w austenit).
3. Stal należy chłodzić powoli, zazwyczaj w piecu.

Wynik: Powolne chłodzenie sprzyja tworzeniu miękkiej mikrostruktury, składającej się głównie z ferrytu i perlitu. Zwiększa to ciągliwość i podatność na formowanie, przygotowując stal do kolejnych etapów produkcji.

4.2 Normalizowanie

Zamiar: Normalizacja udoskonala wielkość ziarna i poprawia jednorodność mikrostrukturalną. Powoduje to nieco wyższą wytrzymałość i twardość niż wyżarzana stal 1025 przy zachowaniu dobrej ciągliwości.

Proces:

1. Podgrzej stal do temperatury austenityzacji (podobnej do wyżarzania, ok. 880-930°C).
2. Utrzymuj temperaturę w celu równomiernego podgrzania.
3. Schłodź stal w spokojnym powietrzu poza piecem.

Wynik: Szybsze tempo chłodzenia (w porównaniu z wyżarzaniem) powoduje drobniejszą, bardziej jednolitą strukturę ziarna. Normalizacja jest często stosowana do stali walcowanej lub kutej w celu przygotowania jej do obróbki skrawaniem lub dalszej obróbki cieplnej.

4.3 Hartowanie (odpuszczanie)

Zamiar: Aby zwiększyć twardość i wytrzymałość stali. Należy pamiętać, że ze względu na niską zawartość węgla stal 1025 ma ograniczoną hartowność w porównaniu do stali średnio- lub wysokowęglowych.

Proces:

1. Podgrzej stal do jej określonej temperatury austenityzacji (około 770-800°C w przypadku stali niskowęglowej).
2. Szybko schłodź (zahartuj) stal w odpowiednim medium, np. wodzie, solance lub oleju.

Wynik: Szybkie chłodzenie przekształca fazę austenityczną w martenzyt, twardą mikrostrukturę. Jednak martenzyt utworzony w stali 1025 ma stosunkowo niską twardość. Hartowanie wprowadza znaczne naprężenia wewnętrzne i niesie ze sobą ryzyko odkształcenia. Osiągnięcie w pełni martenzytycznej struktury może być trudne ze względu na niską hartowność; inne mikrostruktury, takie jak ferryt lub perlit, mogą tworzyć się nawet przy agresywnym hartowaniu.

4.4 Odpuszczanie

Zamiar: Wykonano hartowanie Po hartowanie (chłodzenie) mające na celu zmniejszenie kruchości martenzytu i zwiększenie wytrzymałości.

Proces:

1. Podgrzać uprzednio zahartowaną stal do określonej temperatury poniżej dolnego punktu krytycznego (Ac1, około 727°C).
2. Utrzymywać temperaturę hartowania przez ustalony czas.
3. Schłodzić stal, zazwyczaj na powietrzu.

Wynik: Hartowanie modyfikuje strukturę martenzytyczną, osiągając pożądaną równowagę między twardością, wytrzymałością i wytrzymałością. Końcowe właściwości zależą bezpośrednio od wybranej temperatury hartowania i czasu trwania – wyższe temperatury zazwyczaj dają niższą twardość i wyższą wytrzymałość.

4.5 Nawęglanie

Zamiar: Nawęglanie to obróbka polegająca na hartowaniu powierzchni. Tworzy twardą, odporną na zużycie warstwę zewnętrzną (obudowę) na stali, jednocześnie utrzymując bardziej miękkie i wytrzymałe wnętrze (rdzeń).

Proces:

1. Podgrzej element ze stali 1025 w atmosferze bogatej w węgiel (gaz, ciecz lub ciało stałe) w temperaturach zwykle wynoszących 880–930°C. Węgiel dyfunduje do powierzchni stali.
2. Kontroluj czas i temperaturę procesu, aby uzyskać pożądaną głębokość warstwy i stężenie węgla.
3. Po nawęglaniu należy wykonać hartowanie w celu utwardzenia warstwy o wysokiej zawartości węgla.
4. Zahartuj komponent, aby udoskonalić właściwości obudowy i rdzenia.

Wynik: Idealne do elementów wymagających wysokiej odporności powierzchni na zużycie w połączeniu z ciągliwością i wytrzymałością rdzenia.

4.6 Węgloazotowanie

Zamiar: Podobnie jak nawęglanie, węgloazotowanie jest procesem utwardzania powierzchni, który polega na wprowadzaniu węgla i azotu do warstwy powierzchniowej stali.

Proces:

1. Stal należy podgrzać w atmosferze zawierającej źródła węgla i azotu, zwykle w nieco niższych temperaturach niż podczas nawęglania (około 900°C).
2. Oba elementy dyfundują do powierzchni. Dodatek azotu zwiększa hartowność obudowy.
3. Hartowanie elementu. Dzięki zwiększonej hartowności, można często stosować mniej surowe hartowanie (np. olejowe) w porównaniu do nawęglania.
4. Temperować według potrzeb.

Wynik: Tworzy twardą, odporną na zużycie obudowę. Zwiększona hartowność umożliwia skuteczne hartowanie z potencjalnie mniejszymi odkształceniami, dzięki czemu nadaje się do komponentów wymagających dobrej kontroli wymiarowej.

4.7 Łagodzenie stresu

Zamiar: Aby zredukować naprężenia wewnętrzne powstałe w stali w wyniku wcześniejszych procesów produkcyjnych, takich jak obróbka skrawaniem, formowanie na zimno lub spawanie.

Proces:

1. Podgrzej element stalowy równomiernie do temperatury poniżej dolnego punktu krytycznego (Ac1), zwykle około 600°C.
2. Utrzymywać w tej temperaturze przez odpowiedni czas (np. co najmniej 1 godzinę na cal grubości).
3. Schłodzić powoli, aby zminimalizować ryzyko ponownego naprężenia termicznego.

Wynik: Poprawia stabilność wymiarową podczas późniejszej obróbki lub użytkowania oraz zmniejsza ryzyko odkształceń lub pęknięć wywołanych naprężeniami szczątkowymi.

4.8 Wybór odpowiedniego leczenia

Optymalna obróbka cieplna stali 1025 zależy wyłącznie od końcowych wymagań danego elementu:

• Aby uzyskać maksymalną formowalność i miękkość: Wybierać Wyżarzanie.
• Aby uzyskać wyrafinowaną strukturę o zrównoważonej wytrzymałości i ciągliwości: Rozważać Normalizowanie.
• Aby uzyskać zwiększoną twardość (w pewnych granicach) i następnie lepszą wytrzymałość: Używać Hartowanie i odpuszczanie.
• Wysoka twardość powierzchni i odporność na zużycie, a także wytrzymały rdzeń: Zatrudniać Nawęglanie Lub Węgloazotowanie.
• Aby zminimalizować naprężenia wewnętrzne powstające podczas produkcji: Stosować Łagodzenie stresu.

Wybór właściwego procesu zapewnia, że stal 1025 będzie niezawodnie działać w zamierzonym zastosowaniu. Jeśli potrzebujesz dalszej pomocy w wyborze najlepszej obróbki cieplnej dla swoich konkretnych potrzeb, skonsultuj się z naszym zespołem technicznym.