Особенности использования
Расшифровка стали ШХ15 говорит сама за себя, однако стоит добавить, что 15 – это показатель количества хрома в материале, которого там содержится в количестве 1,5%.
При эксплуатации изделий из данной стали в метастабильной среде с высокими нагрузками вполне возможны геометрические изменения размеров детали. После проведения наблюдений за закаленными образцами и их изменений в размерах, а также после проведения рентгенографических исследований люди установили, что для стабилизации такого вещества, как мартенсит, необходима закалка сырья в течение 2-4 часов при температуре в 150 градусов по Цельсию. Если же необходимо стабилизировать мартенсит для дальнейшей эксплуатации вещества в повышенных температурных условиях, то процесс отпуска должен проходить при температурном пороге, который будет превышать рабочую температуру на 50-100 градусов по Цельсию.
Можно отметить, что основная причина, почему после закалки и отпуска сталь изменяет свои геометрические параметры – это влияние остаточного аустенита. Для того чтобы привести наглядный пример, можно представить такое утверждение: 1% аутенсита при превращении в мартенсит будет изменять размер детали на 1•10-4. Для более понятного определения это означает, что изменение размера произойдет на 10 мкм на каждые 100 мм размера.
Применение стали ШХ 15
Эта углеродистая хромистая малолегированная сталь известна технологам уже порядка 100 лет, за время которых она показала себя превосходным материалом для широкого ассортимента режущего и измерительного инструмента. Повышенная износостойкость этого металла всегда привлекала зарубежных производителей ножей, в то время как российские производители для этих целей длительное время использовали марганцевые сплавы наподобие У8 или 65Г. С начала 2000-х эти материалы постепенно вытеснялись более универсальной и недорогой в производстве сталью ШХ 15.
Такие популярные аналоги, как ШХ 6 или ШХ 9, чаще всего идут на производство роликов и шариков подшипников. В свою очередь, кольца подобных изделий, толщина стенок которых доходит до 15-20 мм, рекомендуется изготавливать из стали ШХ15. Причина в том, что для неё характерна гораздо большая износостойкость и твердость.
ШХ15 Челябинск
| Марка : | ШХ15 ( другое обозначение ШХ15-Ш ШХ15-В ) |
| Заменитель: | ШХ9, ШХ12, ШХ15СГ |
| Классификация : | Сталь конструкционная подшипниковая |
| Дополнение: | ШХ15 выплавлена в кислых мартеновских печах, ШХ15-Ш выплавлена методом электрошлакового переплава, ШХ15-В выплавлена в электродуговых печах с вакуумированием |
| Применение: | шарики диаметром до 150 мм, ролики диаметром до 23 мм, кольца подшипников с толщиной стенки до 14 мм, втулки плунжеров, плунжеры, нагнетательные клапаны, корпуса распылителей, ролики толкателей и другие детали, от которых требуется высокая твердость, износостойкость и контактная прочность. |
| Зарубежные аналоги: | Известны |
Виды поставки материала ШХ15
| В22-Сортовой и фасонный прокат | ГОСТ 2590-2006. ГОСТ 2591-2006. |
| В23-Листы и полосы | ГОСТ 103-2006. |
| В32-Сортовой и фасонный прокат | ГОСТ 14955-77. ГОСТ 7417-75. ГОСТ 801-78. |
| В62-Трубы стальные и соединительные части к ним | ГОСТ 800-78. |
| В73-Проволока стальная легированная | ГОСТ 4727-83. |
Химический состав в % материала ШХ15
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Ti | Cu | O |
| 0.95- 1.05 | 0.17- 0.37 | 0.2- 0.4 | до 0.3 | до 0.02 | до 0.027 | 1.3- 1.65 | до 0.01 | до 0.25 | до 0.0015 |
| Примечание: Никель + Медь до 0.5 %. В стали ШХ15-Ш доля серы до 0.01%, фосфора-до 0.025% |
Температура критических точек материала ШХ15.
| Ac1 = 724 , Ac3(Acm) = 900 , Ar3(Arcm) = 713 , Ar1 = 700 , Mn = 210 |
Технологические свойства материала ШХ15 .
| Флокеночувствительность: | чувствительна. |
| Склонность к отпускной хрупкости: | склонна. |
Механические свойства при Т=20oС материала ШХ15 .
| Сортамент | Размер | Напр. | sв | sT | d5 | y | KCU | Термообр. |
| – | мм | – | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | – |
| Сталь | 590-730 | 370-410 | 20 | 45 | 440 | Отжиг 800oC, печь, 15 oC/ч, |
| Твердость ШХ15 , ГОСТ 801-78 | HB 10 -1 = 179-207 МПа |
Физические свойства материала ШХ15 .
| T | E 10- 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
| Град | МПа | 1/Град | Вт/(м·град) | кг/м3 | Дж/(кг·град) | Ом·м |
| 20 | 2.11 | 7812 | ||||
| 100 | 11.9 | 7790 | 390 | |||
| 200 | 15.1 | 40 | 7750 | 470 | ||
| 300 | 15.5 | 7720 | 520 | |||
| 400 | 15.6 | 37 | 7680 | |||
| 500 | 15.7 | 32 | 7640 | |||
| T | E 10- 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
Зарубежные аналоги материала ШХ15Внимание! Указаны как точные, так и ближайшие аналоги
| США | Германия | Япония | Франция | Англия | Евросоюз | Италия | Испания | Китай | Швеция | Болгария | Венгрия | Польша | Румыния | Чехия | Австралия | Юж.Корея | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| – | DIN,WNr | JIS | AFNOR | BS | EN | UNI | UNE | GB | SS | BDS | MSZ | PN | STAS | CSN | AS | KS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обозначения:
| Механические свойства : | |
| sв | -Предел кратковременной прочности , |
| sT | -Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), |
| d5 | -Относительное удлинение при разрыве , |
| y | -Относительное сужение , |
| KCU | -Ударная вязкость , [ кДж / м2] |
| HB | -Твердость по Бринеллю , |
| Физические свойства : | |
| T | -Температура, при которой получены данные свойства , |
| E | -Модуль упругости первого рода , |
| a | -Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o-T ) , [1/Град] |
| l | -Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)] |
| r | -Плотность материала , [кг/м3] |
| C | -Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o-T ), [Дж/(кг·град)] |
| R | -Удельное электросопротивление, |
| Свариваемость : | |
| без ограничений | -сварка производится без подогрева и без последующей термообработки |
| ограниченно свариваемая | -сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке |
| трудносвариваемая | -для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки-отжиг |
ШХ15-Сталь конструкционная подшипниковаяШХ15-химический состав, механические, физические и технологические свойства, плотность, твердость, применение
Доступный металлопрокат
Труба толстостенная
Круг стальной
Поковка
Полоса стальная
Квадрат стальной
Шестигранник стальной
Лист стальной горячекатаный
Конструкционный круг
Стальные листы
Стальная труба
Конструкционный квадрат
Прямоугольная поковка
Поковка круглая
Проволока сталь
Подшипниковый шестигранник
Калиброванный круг
Применение
ШХ15 применяют в подшипниковой отрасли. Из неё изготавливают шарики, предельный размер которых составляет 150 мм, роликов с максимальным размером до 23 мм. Кроме того, из стали марки ШХ15 производят подшипниковые кольца толщина которых не превышает 14 мм.
Во время работы детали подшипника подвергаются большим нагрузкам, распределяемым на малой площади. Более того, эти нагрузки имеют разную полярность, такие нагрузки называют знакопеременными, они могут достигать давления порядка 300 — 500 кг/кв. см. Именно поэтому термообработка этой стали проходит при высоких температурах.
Важно понимать, что такие нагрузки не могут пройти бесследно и рано или поздно на внутренней поверхности колец могут образовываться микротрещины. Появление дефектных участков приводит к росту ударной нагрузки, которая, в свою очередь, приводит к росту дефектных участков в результате подшипник выйдет из строя. В промышленности этот материал применяют уже около 100 лет, кроме подшипниковой отрасли этот материал используют для производства режущего инструмента, в том числе и ножей
Нож, выполненный из стали, обладает большим запасом прочности и способностью длительное время сохранять заточку. Характеристики материала позволяют изготавливать элементарные кухонные ножи
В промышленности этот материал применяют уже около 100 лет, кроме подшипниковой отрасли этот материал используют для производства режущего инструмента, в том числе и ножей. Нож, выполненный из стали, обладает большим запасом прочности и способностью длительное время сохранять заточку. Характеристики материала позволяют изготавливать элементарные кухонные ножи.
Сталь ШХ15 — расшифровка марки стали, ГОСТ, характеристика материала
Марка стали — ШХ15
Стандарт — ГОСТ 801
Заменитель — ШХ9, ШХ12, ШХ15СГ
Буква Ш
в на начале марки стали означает, что сталь подшипниковая,15 — указывает на содержание хрома в стали примерно 1,5%.
Подшипниковой сталь ШХ15 применяется для изготовления деталей, к которым предъявляются требования высокой твердости, износостойкости и контактной прочности.
Из стали ШХ15 изготовляют шарики диаметром до 150 мм, ролики диаметром до 23 мм, кольца подшипников с толщиной стенки до 14 мм, втулки плунжеров, плунжеры, нагнетательные клапаны, седла нагнетательных клапанов, корпуса распылителей, ролики толкателей, кулачки, копиры, накладные направляющие и другие детали.
| Массовая доля основных химических элементов, % | |||
| C — углерода | Si — кремния | Mn — марганца | Cr — хрома |
| 0,95-1,05 | 0,17-0,37 | 0,20-0,40 | 1,30-1,65 |
| Температура критических точек, °С | |||
| Ac1 | Ac3 | Ar1 | Ar3 |
| 724 | 900 | 700 | 713 |
| Технологические свойства | |
| Ковка | Температура ковки, °С: начала 1150, конца 800. Сечения до 250 мм охлаждаются на воздухе, сечения 251-350 мм — в яме. |
| Свариваемость | Трудносвариваемая. Способы сварки: контактная сварка. |
| Обрабатываемость резанием | В отожженном состоянии при HB 200 и σв = 740 МПа: Kv твердый сплав = 0,90 Kv быстрорежущая сталь = 0,36 |
| Флокеночувствительность | Чувствительна |
| Склонность к отпускной хрупкости | Склонна |
| Физические свойства | Температура испытаний, °С | |||||||||
| 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | |
| Модуль нормальной упругости E, ГПа | 211 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа | 80 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Плотность ρn, кг/м3 | 7812 | 7790 | 7750 | 7720 | 7680 | 7640 | — | — | — | — |
| Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К) | — | — | 40 | — | 37 | 32 | — | — | — | — |
| Удельное электросопротивление ρ, нОм*м | — | 390 | 470 | 520 | — | — | — | — | — | — |
| 20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | 20-900 | 20-1000 | |
| Коэффициент линейного расширения α*106, K-1 | 11,9 | 15,1 | 15,5 | 15,6 | 15,7 | — | — | — | — | — |
| Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К) | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
tekhnar.ru
Механические характеристики
| Сечение, мм | t отпуска, °C | sТ|s0,2, МПа | σB, МПа | d5, % | y, % | кДж/м2, кДж/м2 | Твёрдость по Бринеллю, МПа | HRC |
| Сортовой прокат. Закалка в масло с 810-840 °С + Отпуск при 150 °С, охлаждение на воздухе | ||||||||
| ≤25 | — | — | 1960-2350 | — | — | 290-690 | — | 61-65 |
| Сортовой прокат. Закалка в масло с 820 °С + Отпуск | ||||||||
| — | 160 | 2250-2370 | 1960-2350 | — | — | — | — | 62-65 |
| Сортовой прокат. Отжиг при 790-810 °С, охлаждение с печью до 730 °С, от 730 до 650 °С охлаждение со скоростью 10-20 °С/ч, далее на воздухе (изотермический отжиг) | ||||||||
| ≤50 | — | 370-410 | 590-730 | 15-25 | 35-55 | ≥432 | 179-217 | — |
| Сортовой прокат. Закалка в масло с 820 °С + Отпуск | ||||||||
| — | 200 | 2130-2280 | 2160-2550 | — | — | — | — | 60-62 |
| — | 250 | 2120-2200 | — | — | — | — | — | 59-61 |
| — | 300 | 1860-2040 | — | — | — | — | — | 58-59 |
| — | 330 | 1850-1950 | — | — | — | — | — | 56-57 |
Требования к химическому составу
Подшипниковые стали имеют в составе определенные легирующие компоненты:
- кремний;
- серу;
- углерод;
- марганец;
- хром;
- медь;
- фосфор;
- никель.
В зависимости от марки стального сплава все эти компоненты содержаться в определенных пропорциях. Если в сплаве ШХ15СГ содержится кремния 0,4-0,65%, а углерода — 0,95-1,05, то в стали ШХ15 кремния — 0,17-0,37%, а показатели углерода находятся в тех же пределах.
Немалое количество углерода, которое содержится в подшипниковых сталях, обеспечивает сплавам хорошую износостойкость в процессе эксплуатации. Также именно углерод влияет на прочность деталей после нагрева. Термообработка способствует стабильности геометрических параметров изделий при эксплуатационной температуре свыше 100 градусов. Хоть термообработка и обеспечивает стабильность, но снижается твердость стальных сплавов.
Марганец и хром, которые добавляются в подшипниковую сталь, обеспечивают сплавам повышение истироустойчивости и твердости.
Такой компонент, как молибден, добавляется в подшипниковые сплавы для обеспечения готовым изделиям долговечности. Несмотря на то, что большинство добавок обязательны, их количество играет очень большую роль. Чрезмерное количество может оказать негативное влияние, нужно соблюдать пропорции при производстве стали.
Компоненты с негативным влиянием
- Медь. Данный элемент хоть и увеличивает прочность готовых слов, но при избытке может стать причиной появления трещин и надрывов.
- Фосфор. Компонент способен уменьшать прочность на изгиб и делать материал хрупким. Если добавлять вещество в определенном количестве, то повышается восприимчивость стали к нагрузкам динамического характера.
- Азот, олово либо мышьяк. Данные компоненты даже при наличии в тысячных долях процента могут стать причиной раскрашивания металла.
- Никель. Если сталь имеет избыточные показатели никеля в своём составе, то твёрдость может существенно быть снижена.
- Сера. Хоть нет однозначного мнения по данному компоненту, но отечественные производители стали не используют серу выше 0,15%, так как излишки компонента делают деталь склонной к быстрому усталостному разрушению.
Углеродистая сталь ШХ15 | Ножи со всего мира
Думаю, время обсудить и углеродистые и малолегированные стали, которые в ножестроении традиционно называют “углеродистыми”. И начать, думаю, будет лучше с пожалуй самой популярной углеродистой стали – ШХ15.
Вот уже около 100 лет малолегированные хромистые стали используются как подшипниковые, износостойкие и инструментальные (для режущего и измирительного инструмента). Классической эту группу сталей можно назвать и для ножеделия зарубежом. Среди отечественных ножеделов долгое время преобладали углеродистые и марганцовистые стали типа У8 или 65Г, но начиная с примерно 2000 года ШХ15 и авторские материалы на ее основе заняли одну из лидирующих позиций на рынке. Причиной тому высокие характеристики получаемых изделий, относительная технологичность и доступность сырья. Ну и опыт зарубежных коллег был учтен.
Итак, рассмотрим ШХ15 поближе. Это типичный представитель класса низколегированных хромистых сталей. Основными легирующими элементами являются хром и углерод.
Типичный состав стали ШХ15: Химический элемент
| C | Si | Mn | Cr |
| 0.95-1.0 | 0.17-0.37 | 0.2-0.4 | 1.35-1.65 |
Стали этого типа очень распространены и являются основным материалом для производства подшипников. Стали могут быть легированы модибденом, иметь повышенное содержание марганца и кремния (иногда и хрома) для улучшения прокаливаемости, кремнием, кобальтом и алюминием для улучшения теплостойкости.
В отличие от рассмотренных ранее высокохромистых сталей в сталях данной группы количество хрома невелико и он не образует собственных карбидов а остается в твердом растворе и входит в состав легированного цементита. По структурному признаку стали – заэвтектоидные, соответственно, все карбиды достаточно мелкие (хотя, могут встречаться крупные скопления). Это определяет достаточно высокую однородность и контактную выносливость этих сталей. ШХ15, равно как и почти все “углеродистые” стали хорошо держат тонкую кромку.
ШХ15 послужила основой для авторских материалов, таких как “Углеродистая Углеродистая Сталь” в которых путем специальных режимов горячей деформации получены булатоподобные структуры и соответствующие им узоры. Многие современные булаты созданы на базе ШХ15.
Как и все “углеродистые” стали ШХ15 достаточно чувствительна к технологическим аспектам производства – в первую очередь – к горячей деформации и термообработке. И именно для этой группы сталей авторские методы обработки могут дать наибольший результат, зачастую улучшая стойкость конечных изделий в разы.
На мой взгляд, этот класс сталей демонстрирует свои преимущества при обработке на достаточно высокую твердость – порядка HRC 61-63. При этом обеспечивается приличная износостойкость (которая для сталей этого класса СИЛЬНО зависит от твердости) и стойкость к смятию, но еще сохраняются на приемлемом уровне вязкость и пластичность.
Обычно прочность при изгибе при указанных значениях твердости не превышают 2200-2400 МПа, при ударной вязкости порядка 0,2-0,3 МДж/м^2. Прочность несколько ниже чем у высоколегированных хромистых сталей, ударная вязкость сопоставима, а пластичность несколько лучше.
Оптимальные режимы закалки составляют 810-820° при закалке в водный раствор (возможны трещины) и 830-850° при закалке в масло (лучше подогретое до 40-60°С).
Оптимальные температуры отпуска – порядка 150-160°С, результирующая твердость порядка 61-64 HRC.
Как я уже говорил раньше, свойства изделий из ШХ15 могут быть заметно повышены правильной горячей деформацией и термообработкой.
Сферы применения
Применение стали ШХ15 во многом связано с высокой твердостью и прочностью структуры, а также несущественной коррозионной стойкостью и износоустойчивостью. Сплав используется для получения:
Шариков, используемых при изготовлении подшипников. Во время эксплуатации подшипников этот элемент подвергается сильному механическому воздействию
Поэтому их изготовлению уделяется особое внимание, часто изделие подвергается закалке.
Роликов диаметром до 23 мм. Встречаются в продаже и роликовые подшипники, которые рассчитаны на большую нагрузку.
Плунжеров.
Нагнетательных клапанов
Они также подвержены существенному воздействию на момент эксплуатации.
Роликов толкателей.
Шарик стальной для подшипника ШХ-15
Тот момент, что сплав ШХ 15 называется подшипниковой определяет ее применение при создании подобных изделий. Они могут выдерживать длительную эксплуатацию, выдерживают трение и другое механическое воздействие, высокую температуру.
Характеристика
Своё широкое промышленное распространение сталь ШХ15 получала благодаря особым эксплуатационным свойствам, которые являются идеальными для изготовления лезвий и подшипников. Характеристика ШХ15 состоит из следующих параметров:
Высокий показатель твёрдости. Подшипники и лезвия при использовании подвергаются высоким нагрузкам, вследствие чего подвергаются быстрому износу. Чтобы такого не происходило изделие должно обладать дополнительной твёрдостью.
Устойчивость к износу, то есть поверхность из ШХ15 не подвержено стиранию, что позволяет ей долгое время сохранять первоначальные рабочие свойства.
Слабая устойчивость к воздействию коррозии
Из-за небольшого содержания в химическом составе такого важного элемента, как хром, этот сплав ржавеет при воздействии влаги, однако этот процесс происходит не очень быстро благодаря другим легирующим компонентам.
Стойкость к высоким ударным и внешним механическим нагрузкам. На этом металле практически не образуются вмятины от точных воздействий.
Пластичность и вязкость в рассматриваемом сплаве находятся на среднем уровне из-за большой твёрдости.
Структура стали отлично поддаётся термообработке
Закалка и отжиг дают возможность улучшить прочность на молекулярном уровне.
Склонность к отпускной хрупкости, которая означает, что есть небольшая вероятность того, что металл после закалки из-за структурных дефектов может стать более хрупким. Но точное соблюдение всех технологий позволяет этого избежать.
Плохая свариваемость. Высокой твёрдости сплав достигает благодаря большому содержанию углерода, элемента который отрицательно сказывается на свариваемости.
https://www.youtube.com/watch?v=7JHM5zK3zGs
Плюсы
Детально изучив характеристики марки стали ШХ15, можно подвести промежуточные итоги. Среди достоинств этого сплава однозначно выделяются следующие качества:
- однородность структуры;
- высокая контактная выносливость;
- хорошо поддаётся обработке;
- большая твёрдость;
- отличная износостойкость;
- тонкая кромка при заточке;
- стойкость к смятию;
- пластичность и вязкость.
Минусы
Любая сталь, какая бы хорошая она ни была, имеет недостатки – не удалось ещё получить идеальный во всех понятиях металл. Однако недостатки ШХ15 не многочисленны, среди них можно выделить такие:
- хрупкость выше средней;
- сравнительно низкая стойкость к коррозии;
- трудная заточка режущих инструментов.
Существует множество разных марок стали. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. ШХ 15 в свою очередь представляет из себя весьма универсальную сталь, подходящую чуть ли не для любого типа ножей. На данный момент она является одной из наиболее популярных марок с невысокой стоимостью и используемой, в основном, при частной ковке клинков.
Нож Беркут, сталь ШХ15, покрытие оксидированием.Изделие из такой стали способно дать желаемый результат от работы, значительно сэкономив при этом бюджет, благодаря своей низкой стоимости.
Подшипники из стали
Из-за характеристик применения стали ШХ15 ее стали часто использовать для производства шариков, роликов и колец подшипников.
Стоит отметить, что при работе данных деталей они постоянно подвергаются высоким знакопеременным напряжениям
Также важно понимать, что ролик или шарик, а также дорожка из колец испытывают высокую нагрузку в единый момент времени, которая распределяется по очень малому участку плоскости. Из-за этого в таких участках попеременно возникают такие знакопеременные напряжения порядка 3-5 МН/м2 (300-500 кгс/см2)
Именно из-за таких нагрузок температура закалки стали очень высока, чтобы придать высокую прочность материалу
Также важно отметить, что такие высокие нагрузки не проходят бесследно, они оставляют небольшую деформацию элементов подшипника. Из-за этого на подшипнике образуются усталостные трещины
Появление этих дефектов приводит к тому, что при прохождении этого участка происходит удар, из-за которого деформация лишь усиливается, а в конечном счете подшипник полностью выходит из строя.
Восстановленный подшипник работает как новый
В этом заблуждении правда перепутана с вымыслом. Механическая выработка элементов подшипника требует замены узла. Никакая чистка и замена смазки не восстановит поврежденные тела качения, сепаратор или обойму. Для обычных подшипников единственно решение — установка нового или серьезный ремонт деталей старого с заменой поврежденных тел качения.
Крупногабаритные подшипники промышленных агрегатов в процессе эксплуатации проходят плановое техническое обслуживание на специальном оборудовании.
Фото: evolution.skf.com
предлагает такое оборудование для мониторинга состояния подшипниковых узлов. Своевременное обнаружение дефектов и качественное восстановление подшипников повышает производительность в целом за счет предупреждения простоев производства, что в результате дает существенный экономический эффект.
Чтобы принять правильное решение о дальнейшей судьбе подшипникового узла, будет правильным обратиться к специалистам компании за консультативной и технической поддержкой.
Расшифровка стали ХВГ
Марка ХВГ является базовой для аналоговых сталей перлитного класса. Ее химический состав обеспечивается минимальным количеством легирующих элементов (всего 4):
- углерод — ± 1,0 %;
- хром — 0,9-1,2 %;
- кремний — 01-0,4 %;
- вольфрам — 0,2-1,6 %.
Остальные элементы — второстепенные по значимости и выдерживаются в такой концентрации:
- марганец — 0,8-1,1 %;
- молибден до 0,3 %;
- никель — до 0,35 %;
- медь — до 0,3 %.
Так как сталь марки ХВГ относится к высококачественному классу, то содержание вредных примесей фосфора и серы регламентируется до 0,03 % (это минимально возможный предел). Остаточный кислород раскисляется при введении легирующих элементов Si и Mn.
Влияние элементов на свойства
На свойства стали влияет две составляющие:
- концентрация химических элементов, т. е. химический состав стали;
- их взаимодействие друг с другом, а также по отношению основного элемента (в данном случае Fe), что определяется термической обработкой.
Вводятся модифицирующие материалы в расплав, чтобы определенным образом заполнить кристаллическую решетку и тем самым определить ее свойства. К таким понятиям относятся:
- Прочность — любое искажение кристаллической решетки повышает эту характеристику;
- Увеличение слоя закалки — равномерное распределение температуры;
- Уменьшение деформаций — укомплектованная кристаллическая решетка;
- Склонность к трещинообразованию — здесь имеется в виду прочные межкристаллические связи т. е. образование карбидов по границам зерен, также это может быть образование сегрегаций.
Основной элемент повышающий прочность и определяющий сплав как сталь — углерод. Являясь ненамного меньшим, чем молекула Fe по размеру, он размещается в металлической решетке, образуя карбиды. Их форма, расположение и размеры имеют основное значение для характеристик металла при последующей отработке.
Главный легирующий элемент ХВГ — хром. Его атомы небольшие по размеру, уплотняют собой решетку, придавая ей еще большую плотность и стабильность. Особенность атомов хрома образовывать оксиды практически такого же размера, как и сам атом, используются при выплавке сплава со свойствами нержавейки, но это при его содержании выше 10,5 %, а до этого предела он хорошо повышает прокаливаемость.
Для увеличения слоя закалки и уменьшения зерна ХВГ (что увеличивает качество стали) используются и следующие два элемента: молибден и вольфрам. Помимо того, что они образуют еще более прочные карбиды, чем углерод, эти металлы очень тугоплавки и являются центрами кристаллизации, измельчая зерна, что повышает пластичность металла, не меняя его твердости, а также увеличивает прокаливаемый слой.
Легирование кремнием и марганцем (этот элемент не указывается в маркировке ввиду его второстепенного влияния по значимости). Кремний не карбидообразующий элемент, он выталкивает карбиды к границам зерен, таким образом, упрочняя металл. Марганец в данном случае используют для баланса, т. к. он в этой концентрации увеличивает вязкость и пластичность, снижает нежелательные последствия такого повышения прочности.
- ГОСТы 5950-2000, 2591-2006, 2590-2006 – общие стандарты фасонного проката
- ГОСТы 8560-78, 8559-75, 7417-75, 5950-2000 – калиброванный пруток
- ГОСТы 1133-71, 7831-78, 5950-2000 – поковки
- ГОСТ 4405-75 – полосы
- ГОСТы 14955-77, 5950-2000 – серебрянка и шлифованные прутки
