Низколегированная сталь марки 35ГЛ: состав, свойства и сферы применения
Сталь марки 35ГЛ — это низколегированная литейная сталь, в которой содержится около 0,35% углерода и повышенное (1,5–2,5/3%) содержание марганца (обозначается буквой «Г»). Буква «Л» указывает, что сталь предназначена для литья (литейная). Повышенное содержание марганца улучшает ударную вязкость и повышает прочность стали, позволяя использовать её для производства тяжело нагруженных узлов и деталей.
Ближайшими по параметрам заменителями выступают марки 40Л, 45Л и 40Г. Однако выбор конкретной стали зависит от технологических условий, требуемой жёсткости, прочности и ударной вязкости. Сталь 35ГЛ чаще всего используют для изготовления таких деталей, как:
- Диски, звёздочки, зубчатые венцы;
- Барабаны, шкивы, крестовины, ступицы;
- Решетчатые стрелы, траверсы, вилки;
- Крышки подшипников цапфы и другие тяжело нагруженные элементы.
Химический состав стали 35ГЛ
В следующей таблице приведены примерные значения содержания основных элементов (по ГОСТам и справочной литературе):
| Элемент | Содержание, % |
|---|---|
| C (углерод) | 0,30–0,40 |
| Mn (марганец) | 1,20–1,60 |
| Si (кремний) | 0,20–0,40 |
| Cr (хром) | ≤0,30 |
| Ni (никель) | ≤0,30 |
| Cu (медь) | ≤0,30 |
| S (сера) | ≤0,04 |
| P (фосфор) | ≤0,04 |
Главной особенностью стали 35ГЛ является повышенный уровень марганца (1,20–1,60%), который может варьироваться до 2,5–3% в конкретных условиях производства. Марганец способствует повышению прочности и ударной вязкости, а также улучшает свариваемость по сравнению с обычными углеродистыми сталями аналогичного уровня углерода.
Механические свойства
Механические характеристики зависят не только от химического состава, но и от выбранного режима термообработки. Ниже приводятся усреднённые данные для литых деталей толщиной до 100 мм.
| Режим термообработки | Сечение (мм) | σ0,2 (МПа) | σв (МПа) | δ5 (%) | ψ (%) | KCU (Дж/см2) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Нормализация 880–900 °C, отпуск 600–650 °C | до 100 | ≈300 | ≈550 | ≥12 | ≥20 | ≥30 |
| Закалка 850–860 °C, отпуск 600–650 °C | до 100 | ≈350 | ≈600 | ≥14 | ≥30 | ≥50 |
По сравнению с обычной углеродистой сталью 35Л, легирование марганцем позволяет достичь более высоких значений σ0,2 и σв. Особенно заметно увеличение ударной вязкости (KCU), что делает сталь 35ГЛ подходящей для деталей, подверженных ударным нагрузкам.
Температура критических точек
| Обозначение | Температура (°C) |
|---|---|
| Ac1 | ≈730 |
| Ac3 (Aсм) | ≈800 |
Знание точек Ac1 и Ac3 необходимо при выборе температур нагрева для нормализации или закалки, чтобы обеспечить полноценное аустенитное превращение и получить заданные свойства после охлаждения и отпуска.
Ударная вязкость (KCU)
Испытания показывают, что сталь 35ГЛ сохраняет хорошие ударные свойства даже при пониженных температурах — конечно, многое зависит от термообработки и толщины отливки.
| Температура (°C) | KCU (Дж/см2) | Термообработка |
|---|---|---|
| +20 ... −60 | 80 ... 16 | Нормализация 900 °C, отпуск 650 °C |
| +20 ... −40 ... −60 | 52 ... 29 ... 29 | Отжиг 880–900 °C (3 ч), охлаждение в печи; нормализация 880–900 °C (2–3 ч), отпуск 650 °C (2–3 ч), воздух |
При максимальном «улучшении» (закалка + отпуск) KCU может достигать ~50–60 Дж/см2 и выше, что весьма прилично для литой стали с содержанием углерода около 0,35%.
Технологические свойства
| Свойство | Показатель |
|---|---|
| Свариваемость | Ограниченно свариваемая (РДС, АДС под газовой защитой). Обязательно необходимы прогрев и заключительная термообработка. |
| Обрабатываемость резанием | Хорошая в отожжённом состоянии (~HB 202–207). |
| Флокеночувствительность | Не чувствительна |
| Склонность к отпускной хрупкости | Не склонна |
Повышенное содержание марганца зачастую улучшает свариваемость по сравнению с высокоуглеродистыми аналогами, но тем не менее сталь 35ГЛ по-прежнему «ограниченно свариваемая» и требует тщательного соблюдения температурных режимов.
Литейные свойства
| Наименование | Значение |
|---|---|
| Температура начала затвердевания | ≈149–1508 °C (вероятно, имеется в виду 1490–1508 °C) |
| Показатель трещиноустойчивости | 0,9 |
| Склонность к образованию усадочных раковин | 1,1 |
| Жидкотекучесть | ≈0,9 |
| Линейная усадка | 2,2–2,4% |
| Склонность к образованию усадочной пористости | 1,0 |
При проектировании литниковой системы следует учитывать повышенную склонность к образованию усадочных раковин (1,1). Требуется достаточное количество питателей для компенсации усадки и минимизации горячих трещин, особенно в массивных сечениях. При правильном выборе температур заливки, форм и надёжном питании можно получить однородные и качественные отливки из стали 35ГЛ.
Область применения стали 35ГЛ
Благодаря сочетанию умеренного содержания углерода (около 0,35%) и повышенного уровня марганца, сталь 35ГЛ показывает хорошие механические и литейные свойства. Она подходит для:
- Тяжёлонагруженных деталей машин и механизмов (диски, шкивы, барабаны, зубчатые венцы);
- Узлов, работающих под ударными нагрузками (крестовины, ступицы, вилки, крышки подшипников);
- Сложных по геометрии литых элементов (траверсы, решетчатые стрелы) с высокими требованиями к прочности и вязкости.
При этом важно грамотно подобрать режимы термообработки (нормализация и отпуск или закалка и отпуск) и соблюдать технологии сварки, чтобы избежать термических трещин и получить заданные характеристики.
Заключение
Сталь 35ГЛ — это низколегированная марка с высоким содержанием марганца, предназначенная для тяжёлых условий эксплуатации и высоких ударных нагрузок. Она сочетает в себе достаточно высокую прочность, пластичность и ударную вязкость, что делает её востребованной в машиностроении и других отраслях, где требуются надёжные литые детали. Для достижения максимальной стойкости и долговечности рекомендуется комплексный подход — правильный режим литья, термообработки и при необходимости сварки.
Данные о стали 35ГЛ получены из «Марочника сталей и сплавов» (авторы: В. Г. Сорокин, В. А. Мирмельштейн, изд. 1989 г.) и из производственного опыта специалистов «ОборонСпецСплав».