Сталь AR500: свойства и основные применения
Поделиться
Table Of Content
Table Of Content
Сталь AR500 - это сталь легированной стали с высоким содержанием углерода, известная своей исключительной твердостью и стойкостью к износу, в основном используемая в применениях, требующих высокой ударной и абразивной стойкости. Классифицируемая как закаленная и закаленная сталь, AR500 часто используется в условиях, где долговечность имеет первостепенное значение, таких как в горнодобывающей, строительной и военной отраслях. Основные легирующие элементы в стали AR500 включают углерод (C), марганец (Mn) и бор (B), которые значительно повышают ее механические свойства.
Систематический обзор
Сталь AR500 характеризуется высокой твердостью, обычно в диапазоне от 470 до 500 единиц твердости Бринелля (HB), что делает ее подходящей для применения в условиях высокого износа и ударных нагрузок. Состав стали позволяет ей сохранять свою твердость даже в экстремальных условиях, обеспечивая отличное сопротивление абразивным воздействиям и деформации.
Преимущества стали AR500 включают:
- Высокая стойкость к износу: Ее твердость делает ее идеальной для таких применений, как броня, горнодобывающее оборудование и промышленная техника.
- Ударная стойкость: Она может выдерживать значительные удары без разрушения, что делает ее подходящей для тяжелых применений.
- Универсальность: AR500 может использоваться в различных формах, включая пластины, стержни и индивидуальные формы.
Однако у стали AR500 есть и некоторые ограничения:
- Хрупкость: Ее высокая твердость может привести к хрупкости, что делает ее менее подходящей для применений, требующих значительных изгибов или формовки.
- Проблемы с сваркой: Сварка AR500 может быть сложной из-за ее твердости, что может привести к трещинам, если не управлять процессом должным образом.
Исторически сталь AR500 приобрела популярность в отраслях, где оборудование подвергается высокому износу, таких как производство тяжелой техники и защитного оборудования. Ее рыночная позиция сильна, с постоянным спросом на высокопроизводительные материалы в различных секторах.
Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты
Стандартная организация | Обозначение/Класс | Страна/Регион происхождения | Заметки/Замечания |
---|---|---|---|
UNS | S500MC | США | Ближайший эквивалент с незначительными различиями в составе |
ASTM | A514 | США | Сходные свойства, но предназначена для структурных применений |
EN | 500HB | Европа | Европейский эквивалент с аналогичной твердостью |
JIS | SM490 | Япония | Низкая твердость, но аналогичные применения |
ISO | 500HB | Международный | Общий эквивалент с аналогичными механическими свойствами |
В таблице выше указаны различные стандарты и эквиваленты для стали AR500. Примечательно, что хотя такие классы, как A514 и S500MC, могут проявлять сходные механические свойства, они предназначены для различного применения, что может повлиять на производительность в конкретных условиях.
Ключевые свойства
Химический состав
Элемент (символ и название) | Процентный диапазон (%) |
---|---|
C (Углерод) | 0.28 - 0.50 |
Mn (Марганец) | 0.60 - 1.20 |
B (Бор) | 0.001 - 0.005 |
Si (Кремний) | 0.15 - 0.40 |
P (Фосфор) | ≤ 0.04 |
S (Сера) | ≤ 0.05 |
Основные легирующие элементы в стали AR500 играют решающую роль:
- Углерод (C): Увеличивает твердость и прочность за счет образования карбидов.
- Марганец (Mn): Повышает закаливаемость и улучшает прочность.
- Бор (B): Способствует закалке и увеличивает стойкость к износу.
Механические свойства
Свойство | Условие/Температура | Типичное значение/Диапазон (метрические) | Типичное значение/Диапазон (имперские) | Эталонный стандарт для метода испытания |
---|---|---|---|---|
Прочность на растяжение | Закален и отпущен | 1860 - 2070 МПа | 270 - 300 ksi | ASTM E8 |
Прочность на текучесть (0.2% смещение) | Закален и отпущен | 1720 - 1930 МПа | 250 - 280 ksi | ASTM E8 |
Удлинение | Закален и отпущен | 10 - 15% | 10 - 15% | ASTM E8 |
Твердость (Бринелль) | Закален и отпущен | 470 - 500 HB | 470 - 500 HB | ASTM E10 |
Ударная прочность | - | 20 - 30 Дж | 15 - 22 фут-фунт | ASTM E23 |
Сочетание высокой прочности на растяжение и текучесть, а также значительная твердость делают сталь AR500 подходящей для применения, требующего высокой механической нагрузки и структурной целостности, например, в бронепластинах и тяжелой технике.
Физические свойства
Свойство | Условие/Температура | Значение (метрические) | Значение (имперские) |
---|---|---|---|
Плотность | - | 7.85 г/см³ | 0.284 фунт/дюйм³ |
Температура плавления | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
Теплопроводность | 20 °C | 46 Вт/м·K | 31.8 BTU·дюйм/ч·фут²·°F |
Удельная теплоемкость | 20 °C | 0.49 кДж/кг·K | 0.12 BTU/фунт·°F |
Коэффициент термического расширения | 20 - 100 °C | 11.7 x 10⁻⁶ /°C | 6.5 x 10⁻⁶ /°F |
Основные физические свойства, такие как плотность и теплопроводность, имеют значение для приложений, связанных с высокими температурами и тяжелыми нагрузками. Высокая температура плавления указывает на хорошую производительность в условиях повышенной температуры, в то время как теплопроводность важна для рассеяния тепла в машинах.
Коррозионная стойкость
Коррозионный агент | Концентрация (%) | Температура (°C) | Рейтинг стойкости | Заметки |
---|---|---|---|---|
Хлориды | 3% | 25 °C | Умеренная | Риск коррозии в виде точек |
Серная кислота | 10% | 20 °C | Плохая | Не рекомендуется |
Гидроксид натрия | 5% | 25 °C | Умеренная | Подвержена трещинам от стрессовой коррозии |
Сталь AR500 обладает умеренной коррозионной стойкостью, особенно в средах с наличием хлоридов, где она может подвергаться коррозии в виде точек. По сравнению с нержавеющими сталями, AR500 менее устойчива к коррозионным агентам, что делает ее менее подходящей для применения в сильно коррозионных средах.
Теплостойкость
Свойство/Предел | Температура (°C) | Температура (°F) | Заметки |
---|---|---|---|
Максимальная температура непрерывной работы | 400 °C | 752 °F | Выше этого свойства могут ухудшаться |
Максимальная температура временной работы | 500 °C | 932 °F | Только краткосрочное воздействие |
Температура окисления | 600 °C | 1112 °F | Риск окисления выше этой температуры |
При повышенных температурах сталь AR500 сохраняет свою твердость, но может подвергаться окислению и деградации механических свойств. Важно учитывать эти пределы в применениях, связанных с высокими тепловыми нагрузками.
Свойства обработки
Сварочность
Процесс сварки | Рекомендуемый наполнение (классификация AWS) | Типичный защитный газ/флюс | Заметки |
---|---|---|---|
MIG | ER70S-6 | Аргон + CO2 | Рекомендуется предварительный подогрев |
TIG | ER70S-6 | Аргон | Может потребоваться термообработка после сварки |
Сварка стали AR500 требует тщательного подхода из-за ее твердости. Предварительный подогрев и термообработка после сварки могут помочь снизить риск трещин. Использование подходящих наполнительных металлов имеет решающее значение для поддержания целостности сварного шва.
Обрабатываемость
Параметр обработки | Сталь AR500 | AISI 1212 | Заметки/Советы |
---|---|---|---|
Индекс относительной обрабатываемости | 30% | 100% | Требуются специализированные инструменты |
Типичная скорость резания (точение) | 30 м/мин | 60 м/мин | Используйте карбидные инструменты для наилучших результатов |
Обработка стали AR500 может быть сложной из-за ее твердости. Обычно требуются специализированные инструменты и более низкие скорости резания для достижения заданных допусков.
Формуемость
Сталь AR500 не поддается легкому формованию из-за своей высокой твердости. Холодная обработка обычно не рекомендуется, в то время как горячая обработка может быть возможна при правильном контроле температуры. Сталь демонстрирует упрочнение, что может усложнить процессы формования.
Термообработка
Процесс обработки | Температурный диапазон (°C/°F) | Типичное время выдержки | Метод охлаждения | Основная цель/ожидаемый результат |
---|---|---|---|---|
Закалка | 850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F | 30 мин | Масло или вода | Повышение твердости и прочности |
Отпуск | 400 - 600 °C / 752 - 1112 °F | 1 - 2 часа | Воздух | Снижение хрупкости, улучшение прочности |
Процессы термообработки существенно влияют на микроструктуру и свойства стали AR500. Закалка увеличивает твердость, в то время как отпуск помогает смягчить хрупкость, делая сталь более подходящей для требовательных применений.
Типичные применения и конечные использования
Отрасль/Сектор | Пример конкретного применения | Ключевые свойства стали, используемые в этом приложении | Причина выбора (кратко) |
---|---|---|---|
Горнодобывающая | Износостойкие пластины для экскаваторов | Высокая твердость, ударная стойкость | Чтобы выдерживать абразивные условия |
Строительство | Защитные барьеры | Высокая стойкость к износу | Чтобы защитить конструкции от ударов |
Военная | Броня | Высокая прочность, долговечность | Для обеспечения баллистической защиты |
Другие применения включают:
- Компоненты тяжелой техники
- Сельскохозяйственное оборудование
- Системы обработки материалов
Сталь AR500 выбирается для этих применений благодаря своей исключительной твердости и способности выдерживать экстремальные условия, обеспечивая долговечность и надежность.
Важные соображения, критерии выбора и дополнительные идеи
Особенность/Свойство | Сталь AR500 | Сталь A514 | Сталь S500MC | Краткое примечание о плюсах/минусах или компромиссах |
---|---|---|---|---|
Ключевое механическое свойство | Высокая твердость | Высокая прочность | Умеренная твердость | AR500 превосходит по стойкости к износу |
Ключевой аспект коррозии | Умеренная | Хорошая | Хорошая | AR500 менее устойчива к коррозии |
Сварка | Сложная | Умеренная | Хорошая | A514 и S500MC легче сваривать |
Обрабатываемость | Низкая | Умеренная | Высокая | A514 и S500MC легче обрабатываются |
Приблизительная относительная стоимость | Умеренная | Умеренная | Низкая | Стоимость варьируется в зависимости от применения и поставщика |
Типичное наличие | Высокое | Умеренное | Высокое | AR500 широко доступна в различных формах |
При выборе стали AR500 важны такие факторы, как рентабельность, доступность и конкретные требования применения. Хотя она предлагает превосходную твердость и стойкость к износу, ее хрупкость и проблемы со сваркой могут потребовать тщательной оценки по сравнению с альтернативами, такими как A514 или S500MC. Понимание компромиссов между этими материалами может привести к более обоснованным решениям в инженерии и процессе производства.