Сталь 15х5м хим состав гост

Обновлено: 03.05.2024

Для производства разнообразных металлических конструкций и деталей используется сталь. В настоящее время существует большое количество марок такого материала. Сегодня речь будет идти об особенностях стали 15Х5М.

Состав и расшифровка

Число 15 в маркировке означает максимальную массовую долю углерода (0,15%). Знак Х указывает, что в составе имеется хром. Цифра 5 показывает среднее содержание хрома. Буква М обозначает, что в металле также имеется и молибден. Отсутствие чисел после М означает, что его содержание минимально.

В состав стали марки 15Х5М входят следующие элементы.

углерод;
ванадий;
вольфрам;
медь;
молибден;
фосфор;
сера;
хром;
титан;
марганец;
никель;
кремний.

Характеристики и свойства

Все основные механические и физические свойства металла можно найти в ГОСТ 20072-74. Сталь 15Х5М обладает флокеночувствительностью, она почти не склонна к отпускной хрупкости. Твердость горячекатаного металла по Бринеллю составляет 217 МПа. Плотность материала при температуре 20 градусов достигает 7750 кг/м3. Модуль упругости первого рода при той же температуре составляет 2,11 МПа.

Металл считается довольно устойчивым к коррозии. Также он характеризуется высоким сопротивлением к окислению. Следует отметить, что при охлаждении на воздухе, материал становится максимально прочным и твердым.

Марка 15Х5М обладает повышенными пластическими свойствами. Сталь такого типа относится к термически упрочняемым.

Сортамент

Эта сталь может быть горячего и холодного проката. В первом случае производится листовой материал, предварительно все заготовки разогревают до температуры не меньше 1000 градусов. После того как они станут достаточно пластичными, с их поверхности убираются все имеющиеся дефекты. Изделия на заключительном этапе тщательно разравнивают, получая идеально гладкие листы.

Холоднопрокатные листы пропускаются через специальные катки без прогрева. Данный процесс может занять много времени. Но в итоге получаются заготовки с однородной структурой. Они отличаются низким показателем пластичности. Эта сталь может сразу выпускаться также в виде труб (бесшовные термообработанные, горячедеформированные).

Аналоги

На сегодняшний день существует огромное количество различных заменителей стали 15Х5М. Рассмотрим наиболее популярные из них.

15Х5ВФ. Данный низколегированный жаропрочный аналог чаще всего используется для змеевиков, трубопроводов, теплообменников. Он относится к мартенситному классу.
15Х5. Такой аналог тоже является низколегированным и жаропрочным. Он сможет отлично подойти для изготовления труб, отдельных деталей насосов, подвесок для котлов.
12Х8ВФ. Высоколегированная и жаропрочная сталь этой марки подойдет для производства печных труб, агрегатов для нефтезаводов.
710CD5-05. Эта марка производится во Франции. Она обладает относительно высокой твердостью и прочностью.
12CrMo20-5. Данная углеродистая венгерская сталь используется при производстве труб и прочих конструкций, которые эксплуатируются в нефтеперерабатывающей и химической промышленности.

Применение

Листовая сталь марки 15Х5М используется при изготовлении различных деталей, когда требуется высокая сопротивляемость окислению. Она прекрасно подойдет для производства труб, фланцев, фитингов.

Листовой материал может применяться и для создания угольников штампосварных, переходов и прочих элементов горячих коммуникаций. Он подойдет и при производстве специальных труб, которые используются в тепловых системах и в энергомашиностроении.

Обработка и сварка

В процессе производства материала марки 15Х5М сталь подвергается специальной термообработке. Сначала она равномерно прогревается в специальных печах при температуре от 1000 до 1050 градусов. После этого выполняют резкое охлаждение металла, чаще всего это делают в водной среде. При медленном охлаждении по границам начнут выделяться карбиды хрома, в результате чего металл станет слишком хрупким. Кроме того, сталь станет менее устойчивой к образованию коррозии.

Металл этого типа обладает хорошей свариваемостью. Варить его можно двумя основными способами: при помощи перлитных однородных электродов и посредством специальных аустенитных электродов. В первом случае металл шва будет приобретать закаленную структуру, в итоге образуется твердая прослойка с большой шириной в месте термообработки и самого шва. Во втором случае жесткие прослойки образуются только в зоне термического воздействия.

Образующиеся слои невозможно устранить даже при температуре в 350-400 градусов. Для их удаления нужна аустенита, которая вызывает склонность к закалке на воздухе. Это также придаст металлу высокую стойкость к образованию трещин.

Сталь марки 15 конструкционная углеродистая

Цифра 15 обозначает, что среднее содержание углерода в стали составляет 0,15%.

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1050-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8240-89, ГОСТ 8239-89, ГОСТ 2590-88.
Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78.
Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 10702 — 78.
Лист толстый ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74
Лист тонкий ГОСТ 16523-87.
Лента ГОСТ 6009-74, ГОСТ 2284-78, ГОСТ 10234-77.
Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70.
Проволока ГОСТ 5663-79, ГОСТ 17305-91
Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70.
Трубы ГОСТ 10705-80, ГОСТ 10704-91.

Характеристики и применение

Сталь 15 является нелегированной качественной сталью и применяется для изготовления деталей, к которым предъявляются требования высокой пластичности не подвергающихся при эксплуатации высоким напряжениям и работающим при температуре от -40 до 450°С, деталей после ХТО и других деталей, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и невысокой прочности сердцевины.

Сталь 15 применяется для изготовления узлов и деталей неогневой аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов:

реакционных камер,
эвапораторов,
ректификационных колон,
газосепараторов,
корпусов теплообмеников,
приварных фланцев

В нефтянном машиностроении из стали этих марок изготавливают:

сердечники поршней грязевых насосов,
сухари кованых бурильных ключей,
оси,
соединительные муфты,
пальцы крейцкопфов и шестерни привода масляного насоса компрессоров,
различных болтов,
гайки,
винты,
шпильки,
вилки,
рычаги,
шайбы и т.д.

Вместо стали марки 15 для изготовления ответственных деталей нефтепромыслового и нефтезаводского оборудования может быть рекомендована сталь с повышенным содержание марганца 15Г. Эта сталь по сравнению со сталью 15 (с нормальным содержанием марганца) обладает большей прочностью при сохранении высоких пластических свойств.

Температура критических точек, °С

Химический состав, % (ГОСТ 1050-88)

C	Si	Mn	Сr	S	P	Cu	Ni	As
C	Si	Mn	не более
0,12-0,19	0,17-0,37	0,35-0,65	0,025	0,04	0,035	0,25	0,25	0,08

Химический состав, % (ГОСТ 1050-2013)

C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu
C	Si	Mn	не более
0,12-0,19	0,17-0,37	0,35-0,65	0,030	0,035	0,25	0,30	0,30

Термообработка — цементация, цианирование

Для повышения поверхностной твердости и, следовательно, увеличения стойкости против износа детали, изготовленные из стали 15 в ряде случаев подвергаются цементации или цианированию (например, пальцы крейцкопфов, шестерни, оси).

Цементация производится при температуре 910- 930°С; цементованные изделия закаливаются с температуры 780-800°С в воде и отпускаются при 150-180°С. Цианируют, как правило, в ваннах из расплавленных солей, содержащих 20-25% цианистого натрия, при температуре 820-850°С в течении 20-40 мин. При таком режиме цианирования можно получить цианированный слой глубиной 0,2-0,3 мм. После цианирования и закалки с отпуском при 150-180°С изделия имеют твердость на поверхности HRC 62-64.

Механические свойства проката

Механические свойства поковок

Механические свойства металлопродукции (ГОСТ 1050-2013)

Предел текучести σ_t, Н/мм 2	Временное сопротивление σ_в, Н/мм 2	Относительное удлинение δ₅, %	Относительное сужение ψ_%, %
225	370	27	55

ПРИМЕЧАНИЕ: Механические свойства определены на нормализованных образцах.

Механические свойства калиброванной металлопродукции (ГОСТ 1050-2013)

Механические свойства, не менее, для металлопродукции
нагартованной
Временное сопротивление σ_в, Н/мм 2	Относительное удлинение δ₅, %	Относительное сужение ψ_%, %
440	8	45
отоженной или высокоотпущенной
Временное сопротивление σ_в, Н/мм 2	Относительное удлинение δ₅, %	Относительное сужение ψ_%, %
340	23	55

Механические свойства (ПНАЭ Г-7-002-86)

Сортамент	Характеристика	Температура, К (°С)
Сортамент	Характеристика	293 (20)	293 (20)	323 (50)	373 (100)	423 (150)	473 (200)	523 (250)	573 (300)
Сортовая горячекатаная сталь толщиной или диаметром до 80 мм	минимальное значение временного сопротивления σ_в при расчетной температуре, МПа (кгс/мм 2 )	333 (34)	333 (34)	333 (34)	333 (34)	333 (34)	323 (33)	314 (32)	294 (30)
	минимальное значение предела текучести σ_0,2 при расчетной температуре, МПа (кгс/мм 2 )	186 (19)	186 (19)	186 (19)	177 (18)	177 (18)	157 (16)	137 (14)	118 (12)
Поковки диаметром до 300 мм, КП175*	минимальное значение временного сопротивления σ_в при расчетной температуре, МПа (кгс/мм 2 )	355 (36)	343 (35)	333 (34)	324 (33)	314 (32)	294 (30)	294 (30)	294 (30)
Поковки диаметром до 300 мм, КП175*	минимальное значение предела текучести σ_0,2 при расчетной температуре, МПа (кгс/мм 2 )	175 (18)	167 (17)	157 (16)	147 (15)	147 (15)	128 (13)	118 (12)	118 (12)
То же, до 100 мм, КП195*	минимальное значение временного сопротивления σ_в при расчетной температуре, МПа (кгс/мм 2 )	390 (40)	383 (39)	373 (38)	363 (37)	353 (36)	343 (35)	333 (34)	324 (33)
То же, до 100 мм, КП195*	минимальное значение предела текучести σ_0,2 при расчетной температуре, МПа (кгс/мм 2 )	195 (20)	195 (20)	177 (18)	167 (17)	167 (17)	147 (15)	128 (13)	128 (13)
Поковки диаметром до 50 мм, КП215*	минимальное значение временного сопротивления σ_в при расчетной температуре, МПа (кгс/мм 2 )	390 (40)	383 (39)	373 (38)	363 (37)	353 (36)	343 (35)	333 (34)	324 (33)
Поковки диаметром до 50 мм, КП215*	минимальное значение предела текучести σ_0,2 при расчетной температуре, МПа (кгс/мм 2 )	195 (20)	195 (20)	177 (18)	167 (17)	167 (17)	147 (15)	128 (13)	128 (13)

ПРИМЕЧАНИЕ. 215* — категория прочности, цифра — значение предела текучести при 20 °С.

Механические свойства при повышенных температурах

t_исп, °С	Состояние поставки	σ_0.2, МПа	σ_в, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, Дж/см 2
20	Пруток диаметром 45 мм.	215	420	33	70	211
200	Нормализация при 900-920°С, отпуск при 650-660°С	205	400	24	68	216
300		170	420	24	63	235
400		150	380	33	71	157
500		150	235	36	75	123

ПРИМЕЧАНИЕ. σ 400 _1/10000=116 МПа, σ 400 _1/100000=93 МПа, σ 450 _1/10000=78 МПа, σ 450 _1/100000=47 МПа,

Сталь 15Х конструкционная легированная

Сталь 15Х применятся для изготовления цементуемых деталей к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины, а также деталей работающих в условиях износа при трении:

втулки,
пальцы,
шестерни,
валики,
толкатели

Хромистая сталь марки 15Х применяется в нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности преимущественно для изготовления цементуемых деталей, например, колоколов и метчиков ловильных и бурильных труб, различного
рода шестерен, валиков, осей, поршневых вальцов, муфт, фланцев, тарелок клапанов грязевых насосов, звездочек цепных передач буровых установок, работающих при высоких нагрузках и большой скорости, зубчатых колес буровых установок и т.д. [1]

Расшифровка стали 15Х

Согласно ГОСТ 4543-2016 цифра 15 перед буквенным указывает среднюю массовую долю углерода (С) в стали в сотых долях процента, т.е. средняя массовая доля углерода в стали составляет 0,15%.
Буква Х в обозначении марки стали указывает, что в стали содержится хром (Cr). Отсутствие цифр за буквой Х озночает, что хрома в стали содержится до 1,5%.
Если в конце обозначения марки стали присутствует буква А, то это указывает, что сталь относится к категории высококачественной.

Термообработка

Цементация стали 15Х производится при температуре 920-950 °С. с последующей закалкой с температуры 800-820 °С в масле и отпуском при 180-200 °С. Время выдержки при температуре цементации ориентировочно может быть определено из расчета 1 ч на 0,1 мм толщины цементованного слоя.

Цементованная и термически обработанная сталь марки 15Х имеет большую прочность сердцевины, чем сталь 15.

Химический состав, % (ГОСТ 4543-77)

С	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	S	P
С	Si	Mn	Cr	не более
0,12-0,18	0,17-0,37	0,4-0,7	0,7-1,0	0,30	0,30	0,035	0,035

Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)

Марка стали	Массовая доля элементов, %
Марка стали	С	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	Al	Ti	V	B
15Х	0,12-0,18	0,17-0,37	0,40-0,70	0,70-1,00	—	—	—	—	—	—

ПРИМЕЧАНИЕ: Знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если иное не указано (см. ГОСТ 4543-2016).

Механические свойства (ГОСТ 4543-2016)

Марка стали				38ХА
Режим термической обработки	Закалка	Температура, °С	1-й закалки или нормализации	880
			2-й закалки	770-820
		Среда охлаждения		Вода или масло
	Отпуск	Температура, °С		180
		Среда охлаждения		Воздух или масло
Механические свойства, не менее	Предел текучести, σ_т, МПа			490
	Временное сопротивление, σ_в, МПа			690
	Относительное	удлинение δ₅, %		12
		сужение Ψ, %		45
	Ударная вязкость KCU, Дж/см 2			69
Размер сечения заготовок для термической обработки (диаметр круга или сторона квадрата), мм				15

Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)

Термообработка	Сечение, мм	КП	σ_0,2, МПа	σ_в, МПа	δ₅, %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость HB, не более
Термообработка	Сечение, мм	КП	не менее					Твердость HB, не более
Нормализация	До 100	195	195	390	26	55	59	111-156
Нормализация	100-300	195	195	390	23	50	54	111-156
Закалка+отпуск	До 100	345	345	590	18	45	59	174-217

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t_отп. °С	σ_0,2, МПа	σ_в, МПа	δ₅, %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2
200	550	780	7	46	39
300	560	750	4	55	49
400	560	720	6	59	78
500	540	680	9	61	98
600	530	630	10	61	127

Примечание: Закалка с 880 °С.

Механические свойств при повышенных температурах

t_исп. °С	σ_в, МПа	δ₁₀, %	Ψ, %
800	48	36	56
900	47	19	25
1000	32	29	52
1100	32	42	96
1150	19	52	98

Ударная вязкость KCU

Термообработка	KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С
Термообработка	+20	-40
Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 200 °С, 1 ч	98	61

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1260, конца 800. Заготовки сечением до 200 мм охлаждаются на воздухе, сечением 200-700 мм подвергаются низкотемпературному отжигу.

Свариваемость — сваривается без ограничений(Кроме химико-термических обработанных деталей). Способы сварки: РДС, КТС без ограничений.

Обрабатываемость резанием — K_{v тв.спл} = 0,9 и K_{v б.ст} = 1,0 при σ_в = 730 МПа.

Сплав 15Х5М — расшифровка, хим. состав

15Х5М — металлический сплав, основу которого составляет железо (Fe), его содержание в 15Х5М должно быть не менее 91%. Обязательно в сплаве 15Х5М присутствуют хром, молибден. Допустимое количество примесей определено в таблице химического состава. ГОСТ 20072 - 74.

Химический состав сплава 15Х5М

Хим. элемент	% содержания
Железо (Fe)	от 91
Хром (Cr)	4.5 — 6
Молибден (Mo)	0.45 — 0.6
Никель (Ni)	до 0.6
Марганец (Mn)	до 0.5
Кремний (Si)	до 0.5
Вольфрам (W)	до 0.3
Медь (Cu)	до 0.2
Углерод (C)	до 0.15
Ванадий (V)	до 0.05
Фосфор (P)	до 0.03
Титан (Ti)	до 0.03
Сера (S)	до 0.025

Механические свойства сплава

Сортамент	Размер	Напр.	s _в	s _T	d ₅	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м 2	-
Трубы горячедеформир., ГОСТ 550-75	392	216	22	50	1180
Пруток, ГОСТ 20072-74	Ø 90	390	215	22	50	1180	Отжиг 840 - 860 o C,Охлаждение печь,
Лист толстый, ГОСТ 7350-77	470	235	18	Отжиг 840 - 870 o C,Охлаждение воздух,

Физические свойства сплава

T	E 10 - 5	a 10 6	l	r	C	R 10 9
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м 3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	2.11	7750	430
100	11.3	37	7730	483
200	11.6	36	7700
300	11.9	35	7670
400	1.78	12.2	34	7640
500	1.45	12.3	33	7610
600	1.02	12.5	7580
T	E 10 - 5	a 10 6	l	r	C	R 10 9

Осуществляем прием смежных изделий и материалов:

по цене 1300 руб. за 1 кг по цене 1300 руб. за 1 кг по цене 1000 руб. за 1 кг по цене 400 руб. за 1 кг по цене 37500 руб. за 1 кг по цене 1100 руб. за 1 кг по цене 400 руб. за 1 кг по цене 400 руб. за 1 кг

Другие сплавы из категории Сталь жаропрочная низколегированная

Читайте также: