Сталь шх15

Основные свойства стали

В промышленности шарико-подшипниковая сталь ШХ 15 получила широкое распространение. Это связано с особыми эксплуатационными характеристиками, которые позволяют применять металл при создании подшипников и лезвия. Название стали связано с тем, что практически все подшипники изготавливаются при применении этого материала.

Характеристики стали ШХ15 следующие:

1. Повышенная твердость поверхности. Подшипники и режущая кромка лезвия при эксплуатации подвергаются износу. Для того чтобы поверхность изделия не реагировала на механическое воздействие существенно повышается показатель твердости.
2. Износостойкость определяет то, что поверхность не реагирует на трение и другое воздействие. Металл ШХ9 и ШХ15 характеризуются высокой износостойкостью, поэтому создаваемые изделия могут прослужить в течение длительного периода.
3. Устойчивость к коррозии также можно назвать привлекательным качеством рассматриваемого металла. Ржавчина, которая появляется на поверхности, снижает срок службы изделия. Сталь ШХ15 не относится к нержавейкам. Поэтому на высокую устойчивость к высокой влажности и химически агрессивной среде рассчитывать не следует.
4. Стойкость к смятию. Точечное воздействие высокой нагрузки может привести к образованию вмятины, но рассматриваемый металл характеризуется высокой устойчивостью к подобному воздействию.
5. Пластичность и вязкость также учитываются при создании различных изделий.
6. Структура прекрасно поддается термической обработке. Как правило, проводится закалка после придания требуемой формы и размеров. Кроме закалки выполняется отжиг и ковка, которые также могут улучшить структуру материала.
7. Склонность к отпускной хрупкости определяет то, что после закалки могут появится структурные дефекты. Они могут повысить хрупкость получаемого изделия.
8. Плохая свариваемость. Повысить твердость смогли за счет повышения концентрации углерода. Однако, этот химический элемент существенно усложняет процесс сварки. Как правило, для повышения качества сварного шва проводится подогрев заготовки.

Свойства подшипниковой стали ШХ 15

Марка стали ШХ15, расшифровка которой проводится в соответствии с установленными стандартами ГОСТ, хорошо поддается различным видам обработки и обладает стойкостью к смятию. Кроме этого, поверхность характеризуется высокой твердостью. Температура критических точек довольно высока, она учитывается при проведении термической обработки.

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.

Закалка стали

Термическая обработка р6м5 имеет ряд особенностей, связанных со свойствами данной марки касающихся обезуглероживания и длительности нагрева под закалку. Сначала делают отпуск при 200 и 300 градусах по часу на каждый. Затем по 3 минуты обработка при 690 и 860 градусах, а затем полторы минуты идет обработка при температуре 1230 градусов. После чего металл охлаждается до неравновесного состояния в селитре, масле и на воздухе.

В дальнейшем применяют троекратный отпуск при 560 градусах при полуторачасовой выдержке. На этих стадиях добавляются легирующие элементы с образованием карбида для создания достаточной прочности. Необходимо также производить предварительный отжиг, что избавляет металл от хрупкости и придает дополнительную прочность.

Сортамент и нормативная документация

Выплавка стали и изготовление проката должно осуществляться в соответствии с требованиями Государственного стандарта. Основным нормативным документом, которым руководствуются сталелитейщики, является ГОСТ 19265-73. А в качестве основных видов металлопроката выступает следующее:

• кованые и горячетканые круги;
• круги, имеющие специфическое покрытие;
• прутки и полосы;
• калиброванные прутки;
• высокоточные фасонки;
• квадратный профиль.

Существуют и другие виды проката, регламентируемые ГОСТом.

Особенности термической обработки

Инструментальная сталь Р6М5 относится к самозакаливающимся видам

Но чтобы добиться высоких прочностных показателей, в процессе ее производства важно соблюдать технологию обработки

Термообработка проводится в несколько этапов. Первоначально сталь нагревают в соляной ванне при температуре 500°С и 850°С. В таких температурных режимах ее выдерживают в течение 15-20 секунд.

Далее производят нагрев материала при температуре 1280°С. Время нагрева рассчитывается исходя из толщины проката. На каждый миллиметр металла требуется 10 секунд закалки. Для улучшения свойств материала производят отпуск в течение 3-х часов с понижением температуры до 580°С.

Преимущества и недостатки

Сталь Р6М5 имеет определенные плюсы и минусы. К преимуществам материала, как уже говорилось выше, относится твердость, сохраняемая даже при сильном нагреве. В отличие от сталей других марок, сталь Р6М5 не теряет прочностных характеристик даже при безостановочном бурении на высоких оборотах. Она устойчива к повреждениям при механическом и динамическом воздействии.

Режущие инструменты долго сохраняют качество заточки. С их помощью удается разрезать твердые материалы. Сталь хорошо поддается обработке на шлифовальном оборудовании.

К недостаткам можно отнести невозможность заточки ножей в бытовых условиях. Не рекомендовано применение этого материала и для сварных конструкций.

Химический состав

Fe — основа.
По По ТУ 14-1-4461-88 химический состав стали должен соответствовать нормам, указанным в табл.2 (Приложение 1), высылаемому по запросу ЦНИИЧМ им.Бардина. Содержание серы серы — не более 0,011 %, фосфора — не более 0,015 %, при этом суммарное содержание серы и фосфора должно быть не более 0,022 %. Содержание остаточной меди должно быть не более 0,15 %. С согласия потребителя допускается — до 0,20 %. Допускается содержание остаточного молибдена до 0,10 %. В готовых листах допускаются следующие отклонения по химическому составу от норм, указанных в табл.2: углерод +0,02/-0,010 %; вольфрам ±0,10 %; марганец, кремний, хром и никель ±0,050 %; молибден ±0,030 %; ванадий +0,020 %. Допускается частичная или полная замена вольфрама молибденом из расчета 2,5 массовой доли вольфрама заменяются одной массовой долей молибдена.
По ТУ 14-1-1369-75 химический состав стали должен соответствовать нормам, указанным в табл.2 (Приложение 4), высылаемому по запросу. Содержание серы серы — не более 0,010 %, фосфора — не более 0,015 %, при этом суммарное содержание серы и фосфора должно быть не более 0,022 %. Содержание остаточной меди должно быть не более 0,15 %. С согласия потребителя допускается — до 0,20 %. Допускается содержание остаточного молибдена до 0,10 %. При соблюдении механических свойств допускаются отклонения от химического состава в пределах: углерод +0,02/-0,010 % (в готовых листах); вольфрам ±0,10 %; марганец, кремний, хром и никель ±0,050 %; молибден ±0,030 %; ванадий +0,020 %. Допускается частичная или полная замена вольфрама молибденом из расчета 2,5 массовой доли вольфрама заменяются одной массовой долей молибдена. При полной замене вольфрама содержание молибдена должно быть в пределах 0,25-0,40 %; при этом допускается остаточное содержание вольфрама до 0,20 %.
По ТУ 14-1-1447-75 сумма серы и фосфора не должна превышать 0,022%. Допускается увеличение содержания серы или фосфора на 0,0010% при суммарном их содержании не более 0,022%. Допускаются отклонения установленных норм по химическому составу: по углероду ±0,010%, по хрому, никелю, кремнию, марганцу, вольфраму ±0,050%, по молибдену ±0,030%, по ванадию +0,020%. Допускается полная или частичная замена вольфрама молибденом из расчета 2,5 весовые части вольфрама заменяются одной весовой частью молибдена. При полной замене вольфрама молибденом содержание молибдена должно быть 0,30-0,40%. При частичной замене вольфрама молибденом фактическое содержание вольфрама пересчитывается на молибден в соотношении 2,5:1 и условное суммарное содержание молибдена и вольфрама в пересчете на молибден должно соответствовать приведенным нормам содержания молибдена при полной замене вольфрама. В стали без замены вольфрама на молибден допускается остаточное содержание молибдена 0,10%. При полной замене вольфрама на молибден допускается остаточное содержание вольфрама до 0,15%.
По ТУ 14-1-4878-90 химический состав стали должен соответствовать нормам, указанным в Приложении 1, высылаемому по запросу ЦНИИЧМ им.Бардина. Допускаются отклонения от норм химического состава: по углероду ±0,010 %, по хрому, никелю, кремнию, марганцу и вольфраму ±0,050 % каждого, по молибдену ±0,030 %, по ванадию +0,020 %.

Стандарты

Химический состав

Fe — основа.
По ГОСТ 4543-71 химический состав приведен для стали марки 15ХФ. Для стали 15ХФА регламентировано содержание в высококачественной стали: P≤0,025%; S≤0,025%; Сu≤0,30%; в особовысококачественной стали: P≤0,025%; S≤0,015%; Сu≤0,25%. В соответствии с заказом может быть установлено содержание Si=0,10-0,37%.
По TУ 1317-006.1-593377520-2003 химический состав приведен для стали марки 15ХФА. Массовая доля водорода в стали в металле трубы не должна превышать 1,0 ppm (2,0 ppm — в ковшевой пробе. Допускается введение ниобия и титана из расчета получения массовой доли до 0,030 % и 0,010 % соответственно. В раскисленную сталь для глобуляризации сульфидных включений вводят кальций (силикокальций) или церий из расчета получения массовой доли 0,050 %.

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.

Выплавка

Основным способом производства подшипниковых сталей является изготовление их в электродуговых печах. Около 90% сплавов производится именно данным способом. Оставшиеся 10% переплавляются в мартеновских печах. Такие способы производства обусловлены особенностями при переплавке сталей и доступности определенного оборудования.

В мартеновских печах подшипниковые сплавы изготавливаются при помощи активной плавки либо восстановление кремния. Эти два способа позволяют добиться нужных характеристик металла. В случае активной плавки происходит добавление нужных компонентов. К ним относится известняк, руда и остальное. Стоит учитывать, что данная схема делает потенциал кремния в окислительном плане очень высоким. Также ограничивается его восстановление и увеличивается подвижность шлака в жидком состоянии.

Изготовление подшипниковых сплавов по восстановительной технологии предполагает добавление различных компонентов непосредственно в процессе плавки. В таком случае кремнезем насыщает шлаковый расплав во время роста температуры плавления стали. У шлака повышается вязкость, кислород начинает проходить сквозь него в очень медленном режиме. При проведении плавки происходит фиксация процесса, когда начинается восстановление кремния.

Плавка в электродуговых печах происходит по двум основным технологиям:

• обработка стали синтетическим шлаком, который готовится в ином устройстве;
• обработка сплавов шлаком, получаемым непосредственно в печи.

Обе технологии допускают использование свежей шихты либо переплавленные материалы. При применении шихты для переплавки понадобится около 4,5% стальных отходов, 20% чугуна и 75% различных отходов черного металла. Готовые металлические сплавы раскисляют при помощи первичного алюминия. При использовании технологии переплавки понадобится 70-100% подшипниковых сплавов. Раскисление таких металлов происходит при помощи кусков алюминия.

Дополнительная обработка стальных сплавов происходит при помощи электроннолучевого, электрошлакового, либо дугового переплава. Благодаря дополнительной обработки из подшипниковых сплавов удаляются различные посторонние добавки, которые являются неметаллическими. Также удаляются разнообразные газы.

Сталь ШХ15 – характеристики и применение

Наверное, нет такого механизма или машины в котором не применяют подшипники. Для их производства применяют стали с особыми параметрами, к ним можно отнести характеристики стали ШХ15.

Расшифровка

Название ШХ15 говорит о том, что в ее состав входит хром в количестве 1.5%. Буква Ш обозначает, что эта марка применяется для изготовления подшипников.

Сталь имеет следующие особенности:

• она склонна к отпускной хрупкости;
• предел прочности этого материала лежит в диапазоне от 590 до 750 МПа;
• при разрыве удлинение может составить 20%;
• ударная вязкость составляет 440 кДж/кв. М.

Для достижения заданных параметров прочности, материал подвергают нагреву до таких температур, превышающую точку эвтекдоидного превращения, то есть той точки, когда один твердый раствор разделяется на два. Это превращение создает необходимую концентрацию таких веществ, как углерод и хром. Кроме того, образуется мелкое однородное зерно.

Аналоги

Отечественная промышленность выпускает следующие аналоги:

Существуют и импортные аналоги:

• США – 52100;
• Германия – 100Cr6;
• КНР – GCr15;
• Южная Корея – STB4.

ГОСТ

Потребители могут приобрести на рынке следующие изделия из ШХ15:

• прокат, в т.ч. фасонный – ГОСТ 801-78;
• пруток, в т.ч. калиброванный – ГОСТ 7417-75;
• серебрянка – ГОСТ 14955-77;
• Полоса, проволока – ГОСТ 103-76, ГОСТ 4727-83.

К основным свойствам можно отнести следующие:

• однородная структура;
• обрабатываемость различными способами;
• твёрдость;
• получение тонкой кромки при заточке клинка;

Сплав обладает такими недостатками – как сложная заточка и малая стойкость к воздействию коррозионных факторов.

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.

Сталь ШХ15 и ножи

В мире существует множество марок сталей. Только в одном марочнике сталей и сплавов упоминается порядка 600 наименований. Каждая имеет определенные качества, которые позволяют применять ее в различных отраслях. Марка ШХ15 – это универсальный материал, который может быть использован для изготовления любого типа ножей.

На сегодня – это один из самых популярных сортов, обладающих относительно невысокой ценой и применяемой при изготовлении клинков.

ШХ15 – это представитель группы малолегированных хромистых сталей. Наименование легирующих элементов и их процентный состав указан выше. В состав этой стали входит относительно небольшой объем хрома. Это и служит причиной того, что в структуре сплава не происходит образование карбидов хрома.

Параметры стали обеспечивают клинкам стойкость к износу, необходимую твердость, прочность.

Одна из причин того, что марка этой стали стала популярной среди производителей ножей – это относительно простая обработка при нагреве. При этом клинок не только получает необходимую форму, но и существенно повышает прочностные характеристики. Высокая твёрдость стали обеспечивает успешное сопротивление износу. Кроме того, следует отметить то, что клинок сложно замять.

Для получения оптимальных свойств сплава ШХ15 проводят ее термическую обработку. Оптимальная температура закаливания составляет 810 – 850 ºC. Отпуск выполняют в температурном диапазоне от 150 до 160 ºC. После выполнения этих операций твёрдость материала достигает 61 – 64 по HRC.

Стали

Определение :

Сталь – сплав железа с углеродом, содержащий углерода не более 2,14%, а также ряд других элементов.

Классификация:

Для правильного прочтения марки необходимо учитывать ее место в

классификации стали по химическому составу, назначению, качеству, степени раскисления.

– По химическому составу стали подразделяют на углеродистые и легированные.

– Стали по назначению делят на конструкционные, инструментальные и стали специального назначения с особыми свойствами.

– Стали по качеству классифицируют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.

– Классификация по степени раскисления. Стали по степени раскисления классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие .

Таблица 1. – Классификация сталей

Конструкционные стали – стали, предназначенные для изготовления различных деталей, узлов механизмов и конструкций.

Инструментальные стали – стали, применяемые для обработки материалов резанием или давлением, а также для изготовления измерительного инструмента.

Специальные стали — это высоколегированные (свыше 10%) стали, обладающие особыми свойствами – коррозионной стойкостью, жаро – стойкостью, жаропрочностью, износостойкостью и др

Углеродистые стали

К углеродистым сталям относят стали, не содержащие специально введенные легирующие элементы.

Конструкционные углеродистые стали.

Стали углеродистые обыкновенного качества (сталь с достаточно высоким содержанием вредных примесей S и P) обозначают согласно ГОСТ 380-94.

Эти наиболее широко распространенные стали поставляют в виде проката в нормализованном состоянии и применяют в машиностроении, строительстве и в других отраслях.

Углеродистые стали обыкновенного качества обозначают буквами:

Ст и цифрами от 0 до 6. Цифры — это условный номер марки. Чем больше число, тем больше содержание углерода, выше прочность и ниже пластичность.

Перед символом Ст указывают группу гарантированных свойств: А, Б,В. Если указание о группе отсутствует, значит предполагается группа А.

Например, СТ3; БСт4; ВСт2.

Сталь обыкновенного качества выпускается также с повышенным содержание марганца (0,8-1,1% Mn)/ В этом случае после номера марки добавляется буква Г. Например, БСТ3Гпс.

После номера марки стали указывают степень раскисления: кп – кипящая, пс – полуспокойная, сп – спокойная сталь.

Например, ВСт3пс.

Таблица 2. – Структура обозначения углеродистых сталей.

Таблица 3. –Значение букв и цифр, употребляющихся при маркировке сталей обыкновенного качества.

Примеры обозначения и расшифровки:

1. БСТ2кп – сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, группы Б, поставляемая с гарантированным химическим составом, номер 2, кипящая.

1. СТ5Гпс – сталь конструкционная обыкновенного качества , группы , поставляемая с гарантированными механическими свойствами, номер 5, содержание марганца до 1%, полуспокойная.

1. ВСт3сп – сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, группы В, поставляемая с гарантированным химическим составом и механическими свойствами, номер 3, спокойная.

Общая классификация сталей

Сталь — это сплав железа с углеродом (до 2% углерода). По химическому составу сталь разделяют на:

• углеродистую;
• легированную;

По качеству сталь разделяют на:

• сталь обыкновенного качества;
• качественную;
• повышенного качества;
• высококачественную.

Сталь углеродистую обыкновенного качества подразделяют на три группы:

• А — поставляемую по механическим свойствам и применяемую в основном тогда, когда изделия из нее подвергают горячей обработке (сварка, ковка и др.), которая может изменить регламентируемые механические свойства (Ст0, Ст1 и др.);
• Б — поставляемую по химическому составу и применяемую для деталей, подвергаемых такой обработке, при которой механические свойства меняются, а уровень их, кроме условий обработки, определяется химическим составом (БСт0, БСт1 и др.);
• В — поставляемую по механическим свойствам и химическому составу для деталей, подвергаемых сварке (ВСт1, ВСт2 и др.).

Сталь углеродистую обыкновенного качества изготовляют следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, СтЗкп, СтЗпс, СтЗсп, СтЗГпс, СтЗГсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Стбпс, Стбсп.

Буквы Ст обозначают «Сталь», цифры — условный номер марки в зависимости от химического состава, буквы «кп», «пс», «сп» — степень раскисления «кп» — кипящая, «пс» — полуспокойная, «сп» — спокойная).

Сталь углеродистая качественная конструкционная по видам обработки при поставке делится на:

• горячекатаную и кованую;
• калиброванную;
• круглую со специальной отделкой поверхности, серебрянку.

Легированную сталь по степени легирования разделяют:

• низколегированная (легирующих элементов до 2,5%);
• среднелегированная (от 2,5 до 10%);
• высоколегированная (от 10 до 50%).

В зависимости от основных легирующих элементов различают сталь 14 групп.

К высоколегированным относят:

• коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против электрохимической и химической коррозии; межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением и др.;
• жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения в газовых средах при температуре выше 50 °C, работающие в ненагруженном и слабонагруженном состоянии;
• жаропрочные стали и сплавы, работающие в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.

Сталь легированную конструкционную в зависимости от химического состава и свойств делят:

• качественная;
• высококачественная А;
• особо высококачественную Ш (электрошлакового переплава).

По видам обработки при поставке различают сталь:

• горячекатаная;
• кованая;
• калиброванная;
• серебрянка.

По назначению изготовляют прокат:

• для горячей обработки давлением и холодного волочения (подкат);
• для холодной механической обработки.

Стандарты

От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.