Śruby dwustronne 25CrMo4 | Śruby 25HM

Stal 25CrMo4 / 25HM – właściwości, zastosowania i obróbka

Stal 25CrMo4, w polskim systemie oznaczeń znana również jako 25HM, należy do grupy niskostopowych stali konstrukcyjnych do ulepszania cieplnego. Jest to gatunek o wysokiej wytrzymałości mechanicznej, dobrej ciągliwości oraz podwyższonej odporności na pełzanie i zmęczenie cieplne. Dzięki dodatkom stopowym – przede wszystkim chromu (Cr) i molibdenu (Mo) – stal ta znajduje szerokie zastosowanie w elementach pracujących pod dużym obciążeniem, w warunkach zmiennych naprężeń oraz podwyższonej temperatury.

W klasyfikacji według normy europejskiej EN 10083-3 stal ta nosi oznaczenie 25CrMo4, natomiast w polskiej normie PN-EN odpowiada jej oznaczenie 25HM. Jest to gatunek szczególnie ceniony w przemyśle motoryzacyjnym, maszynowym, petrochemicznym i energetycznym.

Skład chemiczny

Skład chemiczny stali 25CrMo4 / 25HM jest precyzyjnie określony w normach. Najważniejsze dodatki stopowe to chrom i molibden, które decydują o właściwościach mechanicznych i odporności cieplnej.

Typowy skład chemiczny (% wagowe):

  • C (węgiel): 0,22 – 0,29
  • Mn (mangan): 0,60 – 0,90
  • Si (krzem): 0,15 – 0,40
  • Cr (chrom): 0,90 – 1,20
  • Mo (molibden): 0,15 – 0,30
  • P (fosfor): ≤ 0,025
  • S (siarka): ≤ 0,035

Obecność chromu zwiększa hartowność i odporność na ścieranie, a molibden przeciwdziała kruchości odpuszczania i poprawia odporność na pełzanie. Dzięki temu stal zachowuje stabilność wymiarową i wytrzymałość nawet przy długotrwałej pracy w podwyższonej temperaturze.

Właściwości mechaniczne

Stal 25CrMo4 charakteryzuje się bardzo dobrym połączeniem wytrzymałości, twardości i udarności. Jej właściwości zależą jednak od rodzaju obróbki cieplnej – w stanie wyjściowym (walcowanym) ma umiarkowane parametry, natomiast po ulepszaniu cieplnym osiąga wartości znacznie wyższe.

Przykładowe właściwości mechaniczne po ulepszaniu cieplnym (hartowanie + odpuszczanie):

  • Wytrzymałość na rozciąganie Rm: 800 – 1000 MPa
  • Granica plastyczności Re: ≥ 600 MPa
  • Wydłużenie A5: ≥ 12%
  • Przewężenie Z: ≥ 45%
  • Udarność KV: ≥ 40 J
  • Twardość: 220 – 280 HB

Dzięki takim parametrom stal 25HM nadaje się do elementów, które muszą przenosić duże obciążenia dynamiczne, być odporne na zmęczenie oraz zachowywać plastyczność w trudnych warunkach pracy.

Obróbka cieplna

Stal 25CrMo4 dobrze reaguje na różne procesy obróbki cieplnej, co pozwala dostosować jej właściwości do wymagań konkretnej aplikacji.

  • Hartowanie – zwykle przeprowadzane w oleju z temperatury 840 – 870°C. Dzięki wysokiej hartowności można uzyskać dużą twardość i odporność na zużycie.
  • Odpuszczanie – przeprowadzane w zakresie 540 – 680°C, w zależności od wymaganej twardości i wytrzymałości. Proces ten eliminuje naprężenia i zwiększa plastyczność materiału.
  • Ulepszanie cieplne – połączenie hartowania i odpuszczania. Jest to najczęściej stosowany sposób obróbki 25CrMo4, zapewniający najlepszy kompromis między wytrzymałością a ciągliwością.
  • Wyżarzanie normalizujące – stosowane w celu uzyskania jednorodnej struktury i poprawy obrabialności przed dalszą obróbką.

Dzięki możliwości precyzyjnego kształtowania właściwości mechanicznych stal 25HM jest materiałem bardzo wszechstronnym.

Obróbka mechaniczna i spawalność

Stal 25CrMo4 charakteryzuje się dobrą obrabialnością skrawaniem, szczególnie w stanie wyżarzonym. Po hartowaniu jej obróbka staje się trudniejsza i wymaga stosowania odpowiednich narzędzi oraz parametrów.

Pod względem spawalności gatunek ten zaliczany jest do stali średnio spawalnych. Oznacza to, że proces spawania wymaga zachowania odpowiednich warunków technologicznych – stosowania podgrzewania wstępnego, kontroli temperatury międzyściegowej oraz obróbki cieplnej po spawaniu (odpuszczanie). Bez tego istnieje ryzyko powstawania pęknięć zimnych lub kruchości w strefie wpływu ciepła.

Zastosowanie

Stal 25CrMo4 / 25HM znajduje bardzo szerokie zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, wszędzie tam, gdzie elementy konstrukcyjne muszą sprostać dużym obciążeniom dynamicznym, cyklicznym oraz pracy w podwyższonej temperaturze.

Typowe obszary zastosowań:

  1. Motoryzacja
    • wały korbowe
    • wały napędowe i przekładnie
    • korbowody
    • koła zębate i elementy skrzyń biegów
    • elementy zawieszeń
  2. Przemysł lotniczy i kosmiczny
    • elementy konstrukcji narażone na duże naprężenia
    • części układów napędowych
  3. Energetyka i petrochemia
    • śruby dwustronne i śruby wysokiej wytrzymałości
    • trzpienie zaworów, korpusy i inne elementy armatury
    • elementy instalacji ciśnieniowych i rurociągów
  4. Budowa maszyn
    • osie, wrzeciona, wały
    • tuleje, sworznie i elementy narażone na ścieranie
    • części wymagające dużej trwałości zmęczeniowej

Dzięki połączeniu wysokiej wytrzymałości, dobrej udarności i odporności na pełzanie stal ta jest materiałem z wyboru dla krytycznych elementów konstrukcyjnych.

Zalety i ograniczenia

Zalety:

  • wysoka wytrzymałość mechaniczna,
  • dobra odporność na ścieranie,
  • możliwość hartowania na wskroś,
  • odporność na zmęczenie i pełzanie,
  • dobre właściwości w podwyższonej temperaturze,
  • szerokie możliwości obróbki cieplnej.

Ograniczenia:

  • umiarkowana odporność na korozję (wymaga ochrony powierzchniowej lub stosowania stali nierdzewnych w środowiskach agresywnych),
  • średnia spawalność – konieczność stosowania podgrzewania i obróbki cieplnej po spawaniu,
  • konieczność precyzyjnej kontroli procesu cieplnego, aby uniknąć kruchości odpuszczania.

Odpowiedniki i oznaczenia

Stal 25CrMo4 ma wiele odpowiedników w różnych systemach norm:

  • EN 10083-3: 25CrMo4
  • PN (Polska): 25HM
  • DIN (Niemcy): 25CrMo4
  • AISI/SAE (USA): 4130
  • GOST (Rosja): 25ChM

Dzięki szerokiemu rozpowszechnieniu gatunek ten jest łatwo dostępny na całym świecie i posiada dobrze udokumentowane właściwości.

Stal 25CrMo4 / 25HM to jeden z najważniejszych gatunków niskostopowych stali konstrukcyjnych do ulepszania cieplnego. Jej unikalne połączenie wytrzymałości, twardości, odporności na zmęczenie oraz dobrej ciągliwości sprawia, że jest niezastąpiona w produkcji elementów wysoko obciążonych. Znajduje zastosowanie w motoryzacji, lotnictwie, energetyce, petrochemii oraz budowie maszyn, gdzie niezawodność i bezpieczeństwo mają kluczowe znaczenie.

Odpowiednia obróbka cieplna oraz kontrola procesu produkcyjnego pozwalają w pełni wykorzystać potencjał tego gatunku. Choć jej spawalność wymaga szczególnych środków ostrożności, to korzyści płynące z jej zastosowania przewyższają ograniczenia.

Dzięki normom międzynarodowym stal 25CrMo4 / 25HM jest łatwo dostępna na globalnym rynku, co dodatkowo zwiększa jej znaczenie w nowoczesnym przemyśle.