Перейти к содержанию
Авторизация  
DRUNij

Цементация 20Х13

Рекомендуемые сообщения

Доброго дня всем. Решил в заготовках из стали 20Х13 повысить содержание углерода до 1,2-1,3%  чтоб получить что-то похожее на 110Х13. Заготовки имеют толщину 4мм, закупил карбюризатор, соорудил емкость из трубы, заполнил, проварил, выдержал при температуре 1050 градусов 11 часов. Емкость с заготовками остывала вместе с печью в течении суток. Теоретически с учетом того что происходило медленное охлаждение заготовки должны были быть мягкие, но произошло все наоборот- твердость более 60 (царапают стекло) и очень хрупкие (при небольшом ударе сразу лопаются). Содержание углерода проверить смогу только через неделю на спектрометре. 

С чем связана такая хрупкость и твердость при медленном охлаждении, что не так в моем технологическом процессе?

20200210_105351.jpg

20200210_111156.jpg

20200210_113456.jpg

20200210_111639.jpg

20200210_111205.jpg

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Возможно ли определить количество остаточного аустенита в металле и подскажите по режимам для правильного отжига заготовок

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
2 часа назад, DRUNij сказал:

закупил карбюризатор, соорудил емкость из трубы, заполнил, проварил, выдержал при температуре 1050 градусов 11 часов.

2 часа назад, DRUNij сказал:

С чем связана такая хрупкость и твердость при медленном охлаждении, что не так в моем технологическом процессе?

Сначала нужно посмотреть структуру и сопоставить с диаграммой состояния системы "Fe-Cr-C" (политермический разрез). Диффузия углерода отчасти проходит более интенсивно по границам зерен. Не исключено, что по границам зёрен образовался ледебурит (эвтектика).

Честно говоря, не понял, на хрена нужно цементовать 20Х13?

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Только что, ilia-ilich сказал:

Честно говоря, не понял, на хрена нужно цементовать 20Х13?

Тоже интересно.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
3 часа назад, DRUNij сказал:

С чем связана такая хрупкость и твердость при медленном охлаждении, что не так в моем технологическом процессе?

Ответ на оба вопроса - выделение цементитной сетки по границам зерен. К тому же при 1050С  имел место сильный рост зерна.

22 минуты назад, ilia-ilich сказал:

Честно говоря, не понял, на хрена нужно цементовать 20Х13?

 

19 минут назад, m-s Gelezniak_2 сказал:

Тоже интересно.

Преимущество данной стали в сравнении со сталью Х12М является отсутствие карбидной неоднородности в структуре ма-
териала, которая является одной из причин пониженного сопротивления процесса разрушения. Цитата отсюда (с.47-48): 

Оттуда же, с. 48-49:

О результатах цементации сталей типа Х13 в литературе имеются противоречивые сведения, что связано с применением различных составов карбюризаторов, температурно - временных режимов цементации и закалки. В [29,30] приводилось исследование структуры и свойств поверхностного слоя стали 20Х13 в зависимости от состава карбюризатора, режимов цементации и последующей закалки. В качестве основного карбюризатора был использован древесный активированный уголь с добавками бикарбоната натрия (NaHCO3 и Na2CO3).
Цементацию образцов из стали 20Х13 проводили при температурах 880С, 950С, 1050С с выдержкой в течение 1,2,4 и 6 часов при каждой из температур цементации или после повторного нагрева до температур 880С и 950С. Исследования показали, что наиболее активным является карбюризатор с добавками Na2CO3. При этом , в зависимости от процентного содержания активатора, на поверхности образцов возможно образование темного слоя, глубина которого находится в прямой зависимости как от состава карбюризатора, так и от температуры процесса насыщения. Неравномерность распределения бикарбоната в древесном активизированном угле может явиться причиной образования зон с темным слоем до 0,04мм. Оптимальное содержание активатора составляет от 10% до 15%. Возможность образования тёмного слоя требует изготавливать изделия с припуском на окончательную обработку.
Цементация при температуре 1050С значительно ускоряет процесс насыщения и позволяет получить более глубокий упрочненный слой с карбидами. Однако при этой температуре формируется аустенитный подслой с карбидной сеткой по границам зерен и происходит значительный рост зерна даже при выдержке в течение двух часов. Применением термо-циклической обработки, заключающейся в многократных нагревах до температуры 850С и быстрого охлаждения удаётся измельчить зерно и частично разбить карбидную сетку, образовавшуюся при цементации.

Цементация при температуре 950С идет значительно медленнее, но не наблюдается роста зерна и выделения карбидов по границам зерен. После процесса насыщения следует провести термическую обработку с целью получения необходимых свойств в поверхностном слое и по сечению изделия. Оптимальной температурой закалки, обеспечивающей максимальную твердость поверхностного слоя, является 880С, но сердцевина не обладает достаточной прочностью. Для повышения прочностных свойств сердцевины изделия следует повысить температуру закалки до 950С.
Таким образом, полученные результаты позволили определить режим цементации стали 20Х13. Так, для упрочнения инструментов не требующих большой прочности целесообразно применять цементацию при 1050С, температуру закалки 880С; для инструмента, работающего при динамических нагрузках, следует проводить цементацию при температуре 950С с непосредственной закалкой.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
1 минуту назад, Weilant сказал:

Ответ на оба вопроса - выделение цементитной сетки по границам зерен. К тому же при 1050С  имел место сильный рост зерна.

Не объясняет твёрдости за 60HRC.

3 минуты назад, Weilant сказал:

О результатах цементации сталей типа Х13 в литературе имеются противоречивые сведения

Наверное потому, что обсуждать нужно не цементацию сталей этого типа как таковую, а изделий из этой стали. Другими словами двигаться по известным этапам выбора материала и режимов ТО для заданного изделия.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

 

На вопрос для чего)- для изготовления хоз ножей. Была куплена сталь 40Х13, лазером были нарезаны заготовки (примерно 80шт), уже после этого выяснилось что поставщик "слукавил"- спектральный анализ показал  хим состав стали 20Х13, чтоб не пропадать добру были проведены вышеописанные манипуляции по насыщению стали углеродом

Screenshot_20200210-164237_Photos.jpg

Screenshot_20200210-164258_Photos.jpg

Screenshot_20200210-164245_Photos.jpg

Изменено пользователем DRUNij

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Нужно делать металлографию. Если образовалась эвтектика, то это неисправимый брак. Если по границам сетка вторичных карбидов, как писал Wailant, то можно попытаться исправить дальнейшей ТО с учётом того, что это всё-таки хоз. ножи, а не штамповый инструмент.

З.Ы. Не уверен, что сетка даст 60HRC.

Изменено пользователем ilia-ilich

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Учтите, при этом 20х13 стала ржавейкой. 

Изменено пользователем Alexey1980

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Металлографию возможности сделать нет. Также возник вопрос почему эту сталь больше нельзя относить к нержавеющей? Процентное содержание хрома осталось таким же

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
13 часов назад, DRUNij сказал:

Также возник вопрос почему эту сталь больше нельзя относить к нержавеющей?

Корр. стойкость достигается тогда, когда все 13%Cr растворены в кристаллической решётке железа (твёрдый раствор хрома в железе). Когда Вы насытили поверхность углеродом, то его некоторая часть (довольно приличная) прореагировала с хромом образовав карбиды типа Cr7C3 и Cr23C6. Таким образом, в твёрдом растворе хрома стало менее 13% и корр. стойкость существенно понизилась. Если хрома в твёрдом растворе стали 20Х13 менее 6%, то корр. стойкость такой структуры, как у стали 20Х, т.е. плохая.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Все, что могу добавить к посту Ильи Ильича - 20Х13 цементируют при изготовлении штампов, как заменитель вполне ржавеющей Х12М - но никак не при изготовлении ножей !
 

Изменено пользователем Weilant

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Какие варианты возможны для исправления  кривизны заготовок? Если произвести нагрев до 1050 и каждую заготовку зажимать в тиски будут ли образовываться трещины после остывания? Вполне понятно что проще все выкинуть).., но если просто то не интересно

Изменено пользователем DRUNij

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

что по виду излома?какой он выглядит?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

В первом посте есть фото. Мелкое зерно по всей толщине

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Снизил температуру нагрева до 870 и увеличил выдержку до 60 часов с последующим охлаждением вместе с печью- цвет заготовок стал более темный но они также почему то царапают стекло

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
В 16.03.2020 в 10:44, DRUNij сказал:

Снизил температуру нагрева до 870 и увеличил выдержку до 60 часов

Роберт, а если снизить температуру нагрева до 560°, но выдержать 60 000 часов - результат тот же будет?

Самое главное, что я не понимаю того, что Вы хотите получить!

В 10.02.2020 в 11:41, DRUNij сказал:

С чем связана такая хрупкость и твердость при медленном охлаждении, что не так в моем технологическом процессе?

Это первичная постановка вопроса. После этого последовало

В 16.03.2020 в 10:44, DRUNij сказал:

Снизил температуру нагрева до 870 и увеличил выдержку до 60 часов с последующим охлаждением вместе с печью

Роберт, Вы считаете, что это принципиально отличается от

В 10.02.2020 в 11:41, DRUNij сказал:

выдержал при температуре 1050 градусов 11 часов

И первый и второй процесс проводили выше критической точки науглероженной стали. Точнее сказать, когда Вы охлаждали науглероженную 20Х13, то с поверхности это была мартенситная 110Х13, способная принимать закалку даже при охлаждении вместе с печью (про эвтектику я молчу). Вот Вы и получили

В 16.03.2020 в 10:44, DRUNij сказал:

но они также почему то царапают стекло

Однако это не решило проблемы, т.к внутри это всё та же 20Х13

В 10.02.2020 в 11:41, DRUNij сказал:

С чем связана такая хрупкость

Проблемы высокой твёрдости, с одной стороны,  и повышенной хрупкости, с другой,  - это разные проблемы (см. посты выше). Вас обманули, сказав, что имеете дело с 40Х13. Поднять содержание углерода в листе с 0.2 до 0.4 по всему сечению можно, но это огромная работа, которая будет Вам дороже, чем просто отказаться от 20Х13 и закупить гарантировано 40Х13. Нельзя простой цементацией исправить хим состав заготовки.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

На данный момент все заготовки прошли цементацию, сейчас интересует как более правильно сделать отжиг измельчить зерно для уменьшения хрупкости, твердости и исправление поводков

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
В 10.02.2020 в 14:01, Weilant сказал:

для упрочнения инструментов не требующих большой прочности целесообразно применять цементацию при 1050С, температуру закалки 880С

 Хотелось бы узнать примеры такого инструмента (кроме мерителей, где применяется самая дешевая сталь на свете), чтобы была нужна высокая твердость, коррозионная стойкость (кстати, очень сомнительная)и "небольшая" прочность. Это, точно, не ножи, которые стремился сделать ТС.

Это к тому, что нет никакого смысла этим заниматься, применяя древесный уголь и такую высокую, 1050, температуру. Вы просто гробите сталь, котоую теперь можно, только, утилизировать. Если, уж очень хочется, позаниматься такими процессами, ради каких то экстраординарных целей, возьмите и проведите газовую цементацию при 950 с добавками хлористого аммония. Технология стара, как мир.

 Лучше всего, знать задачу, то есть иметь конкретную деталь, работающую в конкретных условиях и технически грамотно подбирать ей материал с соответствующими механическим свойствами. А не наоборот, сначала, начудить, а потом думать, где его испльзовать? Точно, не в ножевом деле.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
В 11.02.2020 в 08:27, ilia-ilich сказал:

Когда Вы насытили поверхность углеродом, то его некоторая часть (довольно приличная) прореагировала с хромом образовав карбиды типа Cr7C3 и Cr23C6

 Пять баллов, Ильич. Именно поэтому, они и ломаются, как стекло. Очень странно, что в статье Константина, об этом, ни слова. Теперь с этими карбидами, как и с остальными, уже ничего не сделаешь. Особенно, если греть, для закалки, до 950.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
В 19.03.2020 в 07:59, DRUNij сказал:

как более правильно сделать отжиг измельчить зерно для уменьшения хрупкости, твердости и исправление поводков

 Те которые цементировали, при 1050, выбросите. Те которые, при 850, нагрейте с печью до 750, выдержите час и с печью охладите. На сто процентов не уверен, но должны отпуститься. Но, на сто процентов уверен, что их снова поведет, при закалке. Думаю, что Вы неправильго провели насыщение углеродом и у них неравномерный слой по поверхности. Думаю, лучше, выбросить сразу все, так обйдется дешевле. Это, на сто процентов.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти
Авторизация  

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу


×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.