ETD 150 сталь: свойства и ключевые применения

Сталь ETD 150 — это легированная сталь средней углеродности, известная своей отличной обрабатываемостью и хорошими механическими свойствами. Классифицируемая как низколегированная сталь, ETD 150 в основном состоит из железа, углерода и небольшого процента легирующих элементов, таких как марганец, хром и молибден. Эти элементы улучшают ее твердость, прочность и износостойкость, что делает ее подходящей для различных инженерных приложений.

Комплексный обзор

Сталь ETD 150 характеризуется средним содержанием углерода, обычно от 0,15% до 0,25%. Наличие легирующих элементов, таких как марганец (Mn), хром (Cr) и молибден (Mo), способствует ее общей производительности. Марганец улучшает закаливаемость и прочность на растяжение, в то время как хром повышает устойчивость к коррозии и прочность. Молибден помогает увеличить прочность стали при повышенных температурах.

Наиболее значительными характеристиками ETD 150 являются высокая прочность на растяжение, хорошая пластичность и отличная обрабатываемость. Эти свойства делают ее предпочтительным выбором для производства компонентов, требующих прецизионной обработки и высокой износостойкости, таких как зубчатые колеса, валы и крепежные изделия.

Преимущества:
- Отличная обрабатываемость: ETD 150 разработана для легкой обработки, что делает ее идеальной для прецизионных компонентов.
- Хорошая прочность и стойкость: Она предлагает баланс прочности и пластичности, подходящий для различных механических приложений.
- Разнообразные приложения: Ее свойства позволяют использовать ее в различных отраслях, включая автомобилестроение и аэрокосмическую промышленность.

Ограничения:
- Умеренная коррозионная стойкость: По сравнению с нержавеющими сталями ETD 150 может не показывать хороших результатов в сильно коррозионных средах.
- Ограниченная работа при высоких температурах: Хотя она может выдерживать умеренные температуры, она не подходит для приложений, требующих экстремальной термостойкости.

Исторически сталь ETD 150 широко используется в производстве прецизионных компонентов, что способствует ее установленной рыночной позиции как надежного выбора для инженеров и производителей.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Группа	Страна/Регион происхождения	Заметки/Примечания
UNS	G15000	США	Ближайший эквивалент AISI 4140
AISI/SAE	4140	США	Незначительные отличия в составе
ASTM	A108	США	Стандартная спецификация для холоднокатаных стальных полос
EN	42CrMo4	Европа	Аналогичные свойства, используется в европейских приложениях
JIS	SCM440	Япония	Эквивалент с незначительными вариациями в составе

В таблице выше подчеркиваются различные стандарты и эквиваленты для стали ETD 150. Заметим, что хотя AISI 4140 зачастую считается эквивалентом, у нее могут быть немного отличающиеся механические свойства и реакции на термообработку, что может повлиять на производительность в конкретных приложениях.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (Символ и название)	Диапазон (% )
C (Углерод)	0.15 - 0.25
Mn (Марганец)	0.60 - 0.90
Cr (Хром)	0.90 - 1.20
Mo (Молибден)	0.15 - 0.25
Si (Кремний)	0.15 - 0.40
P (Фосфор)	≤ 0.035
S (Сера)	≤ 0.040

Основные легирующие элементы в стали ETD 150 играют ключевую роль в определении ее свойств:
- Углерод (C): Увеличивает твердость и прочность благодаря термообработке.
- Марганец (Mn): Повышает закаливаемость и прочность на растяжение.
- Хром (Cr): Улучшает прочность и устойчивость к коррозии.
- Молибден (Mo): Увеличивает прочность при повышенных температурах и улучшает закаливаемость.

Механические свойства

Свойство	Условия/Температура	Типичное значение/Диапазон (метрическая система)	Типичное значение/Диапазон (английская система)	Ссылочный стандарт для метода испытания
Прочность на растяжение	Закаленная	620 - 850 МПа	90 - 123 ksi	ASTM E8
Предел текучести (с 0,2% остатка)	Закаленная	350 - 550 МПа	51 - 80 ksi	ASTM E8
Удлинение	Закаленная	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
Твердость (Бринелля)	Закаленная	200 - 250 HB	200 - 250 HB	ASTM E10
Ударная вязкость (Шарпи)	-40°C	30 - 50 Дж	22 - 37 фунт-футов	ASTM E23

Механические свойства стали ETD 150 делают ее подходящей для применения, требующего высокой прочности и стойкости. Ее прочность на растяжение и предел текучести указывают на то, что она может выдерживать значительные нагрузки, в то время как процент удлинения говорит о хорошей пластичности, позволяя деформацию без разрушения. Значения твердости указывают на ее устойчивость к износу, что делает ее идеальной для компонентов, подвергающихся трению.

Физические свойства

Свойство	Условия/Температура	Значение (метрическая система)	Значение (английская система)
Плотность	-	7.85 г/см³	0.284 фунт/дюйм³
Температура плавления	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Теплопроводность	20°C	45 Вт/м·К	31 BTU·дюйм/ч·фт²·°F
Удельная теплоемкость	20°C	460 Дж/кг·К	0.11 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	20°C	0.0000017 Ω·м	0.0000017 Ω·дюйм

Ключевые физические свойства стали ETD 150 включают ее плотность и температуру плавления, которые критически важны для приложений, связанных с учетом массы и теплового управления. Теплопроводность указывает на ее способность рассеивать тепло, что делает ее подходящей для компонентов, которые могут испытывать тепловые циклы.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Рейтинг стойкости	Заметки
Хлориды	Разное	Окружение	Умеренная	Риск коррозии пitting
Кислоты	Разное	Окружение	Плохо	Не рекомендуется
Щелочные растворы	Разное	Окружение	Умеренная	Умеренная стойкость

Сталь ETD 150 демонстрирует умеренную коррозионную стойкость, особенно в средах с хлоридами, где она может быть подвержена pitting. В кислых условиях ее производительность значительно снижается, что делает ее неприемлемой для приложений, подвергающихся воздействию сильных кислот. По сравнению с нержавеющими сталями, ETD 150 менее устойчива к коррозии, что следует учитывать при выборе материалов для конкретных сред.

Термостойкость

Свойство/Лимит	Температура (°C)	Температура (°F)	Заметки
Максимальная температура непрерывной эксплуатации	400 °C	752 °F	Подходит для умеренных температур
Максимальная температура прерывистого эксплуатации	450 °C	842 °F	Только кратковременное воздействие
Температура образования окалины	600 °C	1112 °F	Риск окисления выше этой температуры
Начало учета прочности на ползучесть	300 °C	572 °F	Значительная потеря прочности выше этой температуры

При повышенных температурах сталь ETD 150 сохраняет свою прочность до примерно 400 °C (752 °F), но может испытывать окисление и образование окалины за этой точкой. Ее производительность в высокотемпературных приложениях ограничена по сравнению с другими легированными сталями, предназначенными для таких сред.

Свойства обработки

Свариваемость

Процесс сварки	Рекомендуемый filler металл (классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Заметки
MIG	ER70S-6	Смесь аргона и CO2	Хорошо для тонких сечений
TIG	ER70S-2	Аргон	Чистые сварные швы, низкие деформации
Электродная сварка	E7018	-	Подходит для толстых сечений

Сталь ETD 150 обычно считается свариваемой, но требуется предварительный обогрев, чтобы избежать трещин. Термальная обработка после сварки может улучшить свойства сварной зоны, обеспечивая структурную целостность.

Обрабатываемость

Параметр обработки	ETD 150	AISI 1212	Заметки/Советы
Индекс относительной обрабатываемости	100	150	ETD 150 менее обрабатываемая, чем 1212
Типичная скорость резания (Токарная)	80 м/мин	120 м/мин	Отрегулируйте в зависимости от износа инструмента

ETD 150 предлагает хорошую обрабатываемость, хотя она не так легка в обработке, как некоторые стали с хорошей обрабатываемостью, такие как AISI 1212. Оптимальные скорости резания и инструменты должны быть рассмотрены для достижения лучших результатов.

Формуемость

ETD 150 обладает умеренной формуемостью, что позволяет проводить холодные и горячие формовочные процессы. Однако необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать чрезмерного упрочнения, что может привести к трещинам во время операций сгибания. Рекомендуемые радиусы сгиба должны соблюдаться для достижения оптимальных результатов.

Термообработка

Процесс обработки	Диапазон температуры (°C/°F)	Типичное время выдержки	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 часа	Воздух	Снизить твердость, улучшить пластичность
Закалка	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 минут	Масло	Увеличить твердость и прочность
Закалка	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 час	Воздух	Снизить хрупкость, увеличить прочность

Процессы термообработки существенно влияют на микроструктуру стали ETD 150. Отжиг мягчает сталь, в то время как закалка увеличивает твердость. Закалка имеет решающее значение для балансировки твердости и прочности, что делает ее подходящей для различных приложений.

Типичные применения и области использования

Отрасль/Сектор	Пример конкретного применения	Ключевые свойства стали, используемые в этом применении	Причина выбора
Автомобильная	Зубчатые колеса	Высокая прочность на растяжение, хорошая обрабатываемость	Точность и долговечность
Аэрокосмическая	Крепежные изделия	Устойчивость к коррозии, прочность	Легкость и прочность
Машиностроение	Валы	Прочность, износостойкость	Высокая нагрузочная способность

Другие применения стали ETD 150 включают:
- Строительство: Используется в структурных компонентах из-за своей прочности.
- Производство: Идеально подходит для прецизионных инструментов и штампов.

ETD 150 выбирается для применений, требующих сочетания прочности, обрабатываемости и износостойкости, что делает ее универсальной опцией в различных отраслях.

Важные соображения, критерии выбора и дальнейшая информация

Особенность/Свойство	ETD 150	AISI 4140	SCM440	Краткая нотация "Плюс"/"Минус" или торговые компромиссы
Ключевое механическое свойство	Хорошая прочность	Отличная прочность	Хорошая прочность	ETD 150 более обрабатываемая, чем 4140
Ключевой аспект коррозии	Умеренная	Хорошая	Умеренная	4140 предлагает лучшую коррозионную стойкость
Свариваемость	Хорошая	Умеренная	Умеренная	ETD 150 легче сваривать, чем 4140
Обрабатываемость	Хорошая	Умеренная	Умеренная	ETD 150 легче обрабатывается, чем SCM440
Формуемость	Умеренная	Умеренная	Хорошая	SCM440 можно формовать легче
Приблизительная относительная стоимость	Умеренная	Высшая	Умеренная	ETD 150 имеет разумную цену для прецизионных частей
Типичная доступность	Общая	Общая	Общая	Все сортаменты широко доступны

При выборе стали ETD 150 следует учитывать ее механические свойства, обрабатываемость и экономическую целесообразность. Хотя она предлагает отличную обрабатываемость и прочность, ее коррозионная стойкость может не соответствовать требованиям всех приложений. Сравнение с альтернативами, такими как AISI 4140 и SCM440, может помочь определить лучший вариант для конкретных инженерных требований.

В заключение, сталь ETD 150 — это универсальная легированная сталь средней углеродности, которая превосходит в обрабатываемости и механических свойствах, что делает ее подходящей для широкого спектра приложений. Ее выбор должен основываться на тщательной оценке специфических требований предполагаемого использования, учитывая как ее преимущества, так и ограничения.