Сверхвысокопрочная сталь D6AC (UNS K24728): химический состав, свойства, термообработка и применение

D6AC (UNS K24728) – среднеуглеродистая низколегированная сталь сверхвысокой прочности, легированная хромом, никелем, молибденом и ванадием. После закалки и отпуска она достигает предела прочности до 280 ksi (около 1930 МПа) при высоком отношении предела текучести к пределу прочности и хорошей пластичности. Сталь глубоко прокаливается, поэтому из нее делают детали довольно большого сечения. Для авиационных деталей ее выплавляют с вакуумно-дуговым переплавом.

Ключевые характеристики стали D6AC

Химический состав D6AC, %

Главная тонкость при заказе - углерод. Два стандарта на D6AC нормируют его по-разному:

• AMS 6431 (пруток, поковки, трубы): 0,45-0,50 %;
• AMS 6439 (лист, полоса, плита): 0,42-0,48 %.

Поэтому при сравнении сертификатов на пруток и лист «одной марки» нужно учитывать разные требования к составу. Выход углерода за 0,48 % в прутке по AMS 6431 отклонением не является, а в листе по AMS 6439 является.

Роль легирующих элементов:

• углерод: определяет достижимый уровень прочности после закалки;
• хром и молибден: обеспечивают прокаливаемость, поэтому крупные сечения закаливаются по всей толщине;
• никель: повышает вязкость;
• ванадий: измельчает зерно и сохраняет прочность после отпуска.

В результате сталь сохраняет высокую надрезную вязкость, а при испытаниях на ударный изгиб дает вязкий волокнистый излом вплоть до -134 °C. Это делает ее пригодной для деталей, которые должны сопротивляться разрушению при различных уровнях прочности.

Зачем D6AC выплавляют с вакуумно-дуговым переплавом

Вакуумно-дуговой переплав с расходуемым электродом дает высокую чистоту металла по неметаллическим включениям и благоприятную структуру слитка. Это обеспечивает стабильные механические свойства в поперечном направлении. Для детали, которая работает на усталость, это не дополнительная опция: включения становятся очагами усталостных трещин, а разброс поперечных свойств в металле открытой выплавки заметно выше.

Если поставщик предлагает «D6AC» без указания способа выплавки, это другой по качеству материал, даже при совпадении химического состава.

Термообработка и свойства D6AC после отпуска

Типовая схема: аустенитизация при 899 °C, закалка в масле с охлаждением на воздухе или в соляной ванне при 204-218 °C в течение десяти минут с охлаждением на воздухе. Затем отпуск, температура которого определяет итоговые свойства.

Типовые свойства после разных температур отпуска:

Это типовые значения производителя, а не нормативные требования стандарта. Выбор температуры отпуска - компромисс: чем она ниже, тем выше прочность, но тем чувствительнее деталь к концентраторам напряжений и водородному охрупчиванию. Для высокопрочного состояния отпуск назначает конструктор, и эту температуру указывают в заказе на термообработку готовой детали.

Сравнение D6AC и 4340

По прокаливаемости D6AC превосходит AISI 4340, поэтому в крупных сечениях дает более однородную прочность. Состав у сталей разный: в D6AC больше молибдена и есть ванадий.

Для деталей небольшого сечения и умеренной прочности 4340 дешевле и доступнее. D6AC выбирают, когда нужен предел прочности выше 1500 МПа в сечении, где 4340 не прокаливается на всю толщину, либо когда требования к чистоте металла заданы авиационным стандартом.

Подмена D6AC сталью 4140 или 4340 по принципу «похожий состав» недопустима. Разная прокаливаемость, способ выплавки и нормы приемки напрямую влияют на ресурс детали.

Применение стали D6AC

Типовые изделия:

• авиация: шасси, оси и другие силовые детали, где нужно сочетание усталостной прочности и вязкости;
• машиностроение: тяжелонагруженные валы;
• горное бурение: кованые корпуса погружных пневмоударников и буровых коронок, которые работают при ударных нагрузках.

Чтобы узнать цену на сталь D6AC, укажите вид проката, размеры и объем заказа в форме по кнопке, в чате сайта, мессенджере и или электронном письме.