Сталь шх15 характеристики применение
Обновлено: 05.05.2024
Согласно ГОСТ 801-78 расшифровка стали марки ШХ15 следующая:
- Буквой «Ш» в начале маркировки стали указывает, что сталь подшипниковая.
- Буква «Х» указывает, что сталь легирована хромом.
- Двухзначное число 15 указывает примерную массовую долю хрома в процентах, для стали ШХ15 примерная массовая доля хрома составляет 1,5%.
Вид поставки
- Сортовой прокат, в том числе фасонный по ГОСТ 801-78, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88.
- Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75.
- Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.
- Полоса ГОСТ 103-76.
- Проволока ГОСТ 4727-83.
Химический состав, % (ГОСТ 801-78)
| C | Mn | Si | Cr | S | P | Ni | Cu |
| не более | |||||||
| 0,95-1,05 | 0,20-0,40 | 0,17-0,37 | 1,30-1,65 | 0,020 | 0,027 | 0,30 | 0,25 |
Характеристики и применение
Сталь ШХ15 применяется для изготовления деталей , от которых требуется высокая твердость, износостойкость и контактная прочность, например:
- 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
Сталь для производства подшипников качения поставляют:
- для горячей штамповки деталей — неотожженной,
- для холодной механической обработки — отожженной.
Применение стали ШХ15 для изготовления деталей подшипников
| Марка | ГОСТ или ТУ | Профиль и вид поставки | Применение |
| ШХ15 | ГОСТ 801-60 | Горячекатаная и холоднотянутая сортовая сталь | Кольца, тела качения |
| ГОСТ 800-55 | Трубы | Кольца | |
| ГОСТ 4727-67 | Прутки | Кольца, тела качения | |
| ЧМТУ 1-992-70 | Прутки | Кольца, тела качения |
Температура критических точек, °С
Влияние азотирования на износостойкость стали ШХ15
| Марка стали | Твердость поверхности HV | Путь трения, км | Износ образца, мг | |
| неподвижного | вращающегося | |||
| ШХ15 | 780 | 12,5 | 16 | 7,4 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Вращающийся образец из стали ШХ15, которая в состоянии закалки и низкотемпературного отпуска имеет твердость HV780.
Твердость стали ШХ15 после высокочастотной закалки
| Твердость после закалки и отпуска HRCэ | Достижимая глубина |
| 63-67 | 8 |
Температура нагрева стали ШХ15 для высокочастотной закалки
| Марка стали | Предварительная термическая обработка | Температура нагрева, °C | |||
| в печи, в масле | при высокочастотном поверхностном нагреве (охлаждение водянным душем) и суммарном времени аустенизации, с | ||||
| 10 | 3 | 1 | |||
| ШХ15 | Отжиг | 830-850 | 890-930 | 920-960 | 940-980 |
| Улучшение | 830-850 | 850-870 | 880-920 | 900-940 | |
Механические свойства
| Термообработка | Сечение, мм | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ% | KCU, Дж/см 2 | Твердость, не более |
| не менее | |||||||
| Отжиг при 800 °С, охл. с печью до 730 °С, затем до 650 °С со скоростью 10-20 град/ч на воздухе | — | 370-410 | 590-730 | 15-25 | 35-55 | 44 | НВ 179-207 |
| Закалка с 810°С в воде до 200 °С, затем в масле; отпуск при 150 °С, охл. на воздухе | 30-60 | 1670 | 2160 | — | — | 5 | HRCэ 62-65 |
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| tисп, °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ% | KCU, Дж/см 2 | Твердость | |
| HRCэ | HB | ||||||
| Закалка с 840 °С в масле | |||||||
| 200 | 1960-2200 | 2160-2550 | — | — | — | 61-63 | — |
| 300 | 1670-1760 | 2300-2450 | — | — | — | 56-58 | — |
| 400 | 1270-1370 | 1810-1910 | — | — | — | 50-52 | — |
| 450 | 1180-1270 | 1620-1710 | — | — | — | 46-48 | — |
| Закалка с 860 °С в масле | |||||||
| 400 | — | 1570 | — | — | 15 | — | 480 |
| 500 | 1030 | 1278 | 8 | 34 | 20 | — | 400 |
| 550 | 900 | 1080 | 8 | 36 | 24 | — | 360 |
| 600 | 780 | 930 | 10 | 40 | 34 | — | 325 |
| 650 | 690 | 780 | 16 | 48 | 54 | — | 280 |
Механические свойства в зависимости от температуры испытаний
| tисп, °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ% | KCU, Дж/см 2 |
| Нагрев при 1150 °С и охлаждение до температур испытаний | |||||
| 800 | — | 130 | 35 | 43 | — |
| 900 | — | 88 | 43 | 50 | — |
| 1000 | — | 59 | 42 | 50 | — |
| 1100 | — | 39 | 40 | 50 | — |
| Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм, деформированный и отожженный. Скорость деформирования 16 мм/мин; скорость деформации 0,009 1/с | |||||
| 1000 | 32 | 42 | 61 | 100 | — |
| 1050 | 28 | 48 | 62 | 100 | — |
| 1100 | 20 | 29 | 72 | 100 | — |
| 1150 | 17 | 25 | 61 | 100 | — |
| 1200 | 18 | 22 | 76 | 100 | — |
| Закалка с 830 °С в масле; отпуск при 150 °С, 1,5 ч | |||||
| 25 | — | 2550 | — | — | 88 |
| -25 | — | 2650 | — | — | 69 |
| -40 | — | 2600 | — | — | 64 |
Предел выносливости при n=10 6
| Термообработка | Твердость НВ | σ-1, МПа |
| Отжиг | 192 | 333 |
| Закалка с 830 °С; отпуск при 150 °С, охл. в масле | 616 | 804 |
Теплостойкость
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1150, конца 800. Сечения до 250 мм охлаждаются на воздухе, сечения 251-350 мм — в яме.
Свариваемость — способ сварки КТС.
Обрабатываемость резанием — Кv тв.спл = 0,90 и Кv б.ст = 0,36 в горячекатаном состоянии при НВ 202 и σв=740 МПа.
Склонность к отпускной хрупкости — склонна.
Флокеночувствительность — чувствительна.
Шлифуемость — хорошая.
Нормы карбидной неоднородности в подшипниковой стали ШХ15
| Сталь, состояние поставки | Размер профиля, мм | Баллы карбидной неоднородности (не более) | |
| карбидной полосчатости | карбидной ликвации | ||
| ШХ15, холоднотянутая | Все размеры | 2,0 | 1,0 |
| ШХ15, горячекатаная отожженная | Все размеры | 3,0 | 2,0 |
| ШХ15, горячекатаная неотожженная | Все размеры | 4,0 | 3,0 |
| ШХ15, проволока | 5,4 >12 | 2,0 | 0,5 1,0 |
Термообработка
Нагрев под закалку деталей подшипников из стали ШХ15 производят в электропечах сопротивления и соляных ваннах. Учитывая прокаливаемость стали (рис. ниже), устанавливают температуру нагрева 830-860°С для деталей из стали ШХ15 с сечением до 10 мм и свыше 10 мм 840-870°С.
Величина действительного аустенитного зерна стали ШХ15 после закалки характеризуется кривыми на рис. ниже. Время нагрева зависит от вида оборудования, среды нагрева и толщины сечения.
Охлаждение колец производят в индустриальных маслах с температурой 30-60°С.
Перед отпуском детали должны быть охлаждены до температуры не выше 25°С. Отпуск деталей из стали ШХ15 производят при температуре 150-165°С.
Общую длительность отпуска устанавливают из расчета выдержки при температуре не менее 2 ч для деталей с сечением толщины стенки до 20 мм и 3 ч при сечении толщины стенки 20-50 мм. Содержание остаточного аустенита в сталях ШХ15 должно быть не более величин, указанных в таблице ниже.
Содержание остаточного аустенита в стали ШХ15 в зависимости от режимов термообработки
Процесс нитроцементации колец подшипников проводят в шахтных печах при температуре 860°С, продолжительность выдержки 2-4 ч, глубина нитроцементации при этом от 0,3 до 1,6 мм.
Микроструктура нитроцементованного слоя состоит из скрытокристаллического азотистого мартенсита с равномерно распределенными карбидами.
После нитроцементации значительно увеличивается объем стали ШХ15 по сравнению с объемом закаленной стали. Для компенсации этого увеличения предусматривается изменение припусков на шлифовку. Так, для колец подшипников диаметром от 50 до 200 мм по наружному диаметру уменьшают припуск на 0,1-0,15 мм, а по внутреннему диаметру увеличивают припуск также на 0,1-0,15 мм. Для колец диаметром менее 50 мм и шариков припуск не изменяется.
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.
Химический состав
ГОСТ 801 - 78 определяет процентное соотношение веществ входящих в состав ШХ15:
- углерод до 1,05%;
- хром до 1,65%;
- кремний до 0,37%;
- марганец до 0,4% и многие другие.
Такой состав обеспечивает высокие прочностные показатели, которые позволяют использовать этот материал для изготовления шариков, внутренних колец для подшипников разного типа.
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.
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. Хром в данном случае находиться в твердом растворе и в цементите. Именно это и служит основание для высокой выносливости этой стали. И по той же причине клинок из марки ШХ15 долго может удерживать остроту лезвия. 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.
Сталь ШХ15
Развитие металлургии привело к возникновению новых видов сталей с особыми эксплуатационными характеристиками. Они используются при производстве определённых изделий и деталей, к которым предъявляются высокие требования. Подобным примером есть сталь ШХ15. Главное её назначение – изготовление подшипников, однако её рабочие показатели активно применяются и в ножевом производстве.
Сталь для качественных ножей
Впервые ШХ15 была создана, как производственная инструментальная сталь, но со временем она обрела большую универсальность и превратилась в один из лучших сплавов для изготовления ножей.
Металл прекрасно поддаётся термообработке, что позволяет активно применять его в производстве режущих инструментов. После термической обработки значительно увеличивается прочность и износостойкость ножей.
Клинки, выполненные из ШХ15, имеют длительный срок службы, так как устойчивость к внешним нагрузкам позволяет им долго удерживать заточку. Они неплохо противостоят воздействию внешней среды.
Сталь ШХ15 для ножей используется при производстве тактических, подарочных, охотничьих и кухонных моделей. Такие изделия без особых проблем справляются с разделкой мяса, рубкой костей и веток, резанием толстых верёвок, со всеми бытовыми задачами. Такой нож будет находкой для заядлого повара. А если тщательно следить и ухаживать за своим инструментом, то он прослужит долгое время.
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.
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.
Изделие из такой стали способно дать желаемый результат от работы, значительно сэкономив при этом бюджет, благодаря своей низкой стоимости.
Сталь ШХ15 имеет необычный химический состав, который определяет её рабочие свойства. Данная марка относится к низколегированным хромистым сплавам, что обусловлено большим количеством базовых добавок, которые и придают те самые прочность и износостойкость. В состав включены такие элементы:
- Углерод (0,95-1%) – довольно высокая его концентрация позволяет добиться повышенной твёрдости структуры.
- Марганец (0,2-0,4%) – имеется в составе практически всех сталей. Его применяют для удаления из стали кислорода и серы. Также он благоприятно влияет на ковкость и свариваемость сталей.
- Кремний (0,17-0,37%) – применяют при выплавке сталей, положительно сказывается на прочности и улучшает эффект других компонентов. В комбинации с марганцем или молибденом кремний обеспечивает более высокую закаливаемость стали.
- Хром (1,35-1,65%) – хром обеспечивает устойчивость сплава к ржавлению, но только в том случае, если его содержание в нём превышает 13%. Поэтому ШХ15 характеризуется низкой стойкостью к коррозиям. Небольшое количество хрома определяет то, что он не образует собственные карбиды, остаётся в твёрдом растворе и может входить в состав цементита. Структура характеризуется однородностью при небольших карбидах. Именно это свойство приводит к повышению износостойкости.
На первый взгляд может показаться, что название сплава «ШХ15» — это простой набор бук. Однако это совсем не так, эти буквы являются символами аббревиатуры и несут смысловую нагрузку. Человек, который хоть немного разбирается в маркировках металлов, может из этого названия извлечь некоторые полезные сведения:
- Ш – этой буквой согласно ГОСТу маркируются все подшипниковые стали;
- Х – означает наличие в химическом составе стали хрома;
- 15 – это процентное содержание того самого хрома (1,5%).
Государственные стандарты регулируют производственные этапы, характеристики, свойства всех сталей, исключением не является и ШХ15. Вся подробная информация о подшипниковых сталях содержится в ГОСТе 801-78. Тут указан и допустимый предел элементов в химическом составе, и правильность закалки, и правильная маркировка, и применение, и т.д. Также для каждого отдельного изделия, для производства которых применяется ШХ15, имеет свой ГОСТ. Виды поставки материала:
| 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; |
Технические характеристики
Выше уже рассказывалось о рабочих свойствах стали ШХ15. Те сведения являются простым объяснением, которое вытекает из следующих характеристик этого сплава:
- марка: ШХ15;
- класс: сталь конструкционная подшипниковая;
- удельный вес: 7812 кг/м3
- термообработка: отжиг 800oC, печь, 15 oC/ч;
- температура ковки, °С: начала 1150, конца 800. Сечения до 250 мм охлаждаются на воздухе, 251-350 мм — в яме;
- твёрдость материала: HB 10 -1 = 179 — 207 МПа (61-63 HRC);
- температура критических точек: Ac1 = 724 , Ac3(Acm) = 900 , Ar3(Arcm) = 713 , Ar1 = 700 , Mn = 210;
- обрабатываемость резанием: в горячетканом состоянии при HB 202 σв=740 МПа, К υ тв. спл=0,9 и Кυ б.ст=0,36;
- свариваемость: способ сварки КТС;
- флокеночувствительность: чувствительна;
- склонность к отпускной хрупкости: склонна;
- шлифуемость: хорошая.
Особенности обработки
Термическая обработка – важный технологический процесс, позволяющий увеличить основные качества металла. Обычно проводят закаливание уже готовых изделий, что позволяет сделать их поверхностный слой более прочным.
Закалка ШХ15 имеет некоторые сложности. Так как в свойства металла изначально заложена большая твёрдость, а после обработки она ещё несколько увеличивается, то заточка режущих инструментов значительно усложняется. Закалённая сталь плохо поддаётся резанию, поэтому детали прокаливаются только после придания окончательной формы. Термические режимы во многом зависят от температуры критических точек. При этом сплав нельзя охлаждать в воде, так как это приведёт к структурным деформациям.
Отжиг ШХ15 проходит при 800 градусах Цельсия, он позволяет устранить внутренние напряжение, которые являются частыми причинами возникновения сколов и трещин. Охлаждение может проводиться двумя способами: если изделие большое – на воздухе, если маленькое – в яме.
Аналоги
ШХ15 имеет большое количество аналогов по всему миру. Связано это с тем, что для подшипниковых сталей предъявляются одинаковые требования. В итоге получается и схожий химический состав, и производственная технология, и характеристики. Ниже будет приведена таблица со схожими сплавами из разных стран мира, однако стоит учитывать, что их свойства, а тем более стоимость, не идентичны, а просто имеют много схожего.
| Зарубежные аналоги марки стали ШХ15 | |
| США | 52100, G52986, J19965 |
| Германия | 1.3505, 100Cr6, 102Cr6 |
| Япония | SUJ2, SUJ4 |
| Франция | 100C6, 100Cr6, 100Cr6RR |
| Англия | 2S135, 534A99, 535A99 |
| Китай | GCr15 |
Применение ШХ15 во многом обусловлено её высокими прочностными показателями и износостойкостью – главными достоинствами данной марки. Сфера применения довольна широкая, сплав используется для получения:
Хоть эта сталь и определяется как подшипниковая, её применение на этом не ограничивается. Она активно используются в производстве ножей и других режущих инструментов, потому что имеет необходимый базовый набор полезных качеств.
Отзывы владельцев
Георгий, 47 лет, Киев: «Мой НСК Серх из шх15 прекрасно пережил 4 дня мокрой погоды в походе. Единственный (из принципа) уход, которому его подвергал — смазка 1-2 раза в день салом от СК колбасы. Пару слабых пятен, гармонично старящих клинок до «боевого» состояния. Выполнял всю работу, какую не мог выполнить мачете и цепная пила.Заточку держал хорошо».
Сергей, 34 года, Уфа: «Написать этот отзыв меня заставили многочисленные негативные комментарии о ШХ15. Я считаю ножи из этой стали рабочими лошадками. Да, ржавеют, но ухаживай нормально, и будет тебе счастье. Зато точить надо редко, справляется со всеми задачами от нарезки колбасы до вскрытия консервы. Я доволен и не разделяю вашего негодования».
Подшипниковая сталь ШХ15
Развитие металлургии привело к появлению сталей с особыми эксплуатационными характеристиками. Они применяются при изготовлении определенных изделий, которые должны обладать особыми качествами. Примером назовем подшипниковую сталь ШХ15, которая хорошо выдерживает воздействие высокой температуры. Стандарт ГОСТ для ШХ15 определяет применение определенных стандартов при маркировке.
Углеродистая 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:
- 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.
- 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.
- 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.
- Стойкость к смятию. Точечное воздействие высокой нагрузки может привести к образованию вмятины, но рассматриваемый металл характеризуется высокой устойчивостью к подобному воздействию.
- Пластичность и вязкость также учитываются при создании различных изделий.
- 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.
- Склонность к отпускной хрупкости определяет то, что после закалки могут появится структурные дефекты. Они могут повысить хрупкость получаемого изделия.
- 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.
Расшифровка стали
- Ш — шарико-подшипниковая сталь;
- Х — наличие легирующего элемента хрома в объеме не более 1,5%.
Химический состав и структура
Рассматриваемая марка стали ШХ15 имеет необычный состав, который и определяет особые эксплуатационные характеристики. Марка относится к низколегированным хромистым сталям. Это определяет то, что в составе большое количество специальных добавок, которые и придают прочность, стойкость и коррозионную стойкость. В состав включаются следующие элементы:
- Большая концентрация углерода определяет повышенную твердость структуры. Показатель концентрации углерода составляет 0,95-1%.
- Марганец включается в состав практически любой стали. В рассматриваемом случае концентрация 0,2-0,4%.
- Кремний повышает прочность и другие характеристики материала. ШХ 15 имеет показатель в диапазоне от 0,17-0,37%.
- В большинстве случаев коррозионная стойкость достигается за счет добавления большого количества хрома. ШХ 15 характеризуется невысокой устойчивостью к воздействию агрессивных химических веществ и влаги, так как хрома в составе только 1,35-1,65%.
Микроструктура шх15 после закалки в масле
Небольшое количество хрома определяет то, что он не образует собственные карбиды, остается в твердом растворе и может входить в состав цементита. Структура характеризуется однородностью при небольших карбидах. Именно это свойство приводит к повышению износостойкости.
Сегодня термообработка проводится для увеличения основных качеств металла довольно часто. Среди особенностей отметим:
- Довольно часто проводится закалка ШХ15. Она позволяет существенно повысить твердость поверхностного слоя. Стоит учитывать, что после закалки провести заточку режущей кромки достаточно сложно. Закаленную сталь ШХ 15 сложно обрабатывать резанием. Именно поэтому закалка проводится после придания заготовке требуемой формы и размеров. Термической обработки режимы во многом зависят от температуры критических точек. Стоит учитывать, что охлаждение в воде приводит к образованию структурных и поверхностных деформацией. Охлаждение на открытом воздухе проводится только в случае больших размеров изделия.
- Отжиг стали ШХ15 проводится при температуре около 800 градусов Целься. Подобная обработка позволяет устранить внутренние напряжения, которые становятся причиной появления трещин и других дефектов. Как правило, отжиг проводят после закалки изделия. Для проведения подобного процесса могут использовать различное оборудование.
- Заготовка может подвергаться и ковке, для чего проводится разогрев до 1150 градусов Цельсия. Охлаждение проводится на открытом воздухе или в яме. При ковке структура материала становится более плотной и устойчивой к различному воздействию.
При рассмотрении основных качеств учитывается склонность к отпускной хрупкости, а также возможность проводить обработку резанием. Для термической обработки может применяться самое различное оборудование. Высокая температура плавления определяет то, что в домашних условиях улучшение проводится крайне редко.
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.
Ножи из стали ШХ15
Сталь ШХ15 характеризуется универсальностью в применении. Она используется при получении самых различных ножей, как и сплав ШХ16. На сегодняшний день марка считается одной из самых популярных, что связано с низкой стоимостью. Нож ШХ15 характеризуется следующими качествами:
- Лезвие служит на протяжении длительного периода. Хорошая износостойкость определяет то, что не нужно часто выполнять заточку режущей кромки.
- Режущая кромка долго держит свою заточку.
- Поверхность не поддается заточке. Поэтому после ее потери ее восстановить достаточно сложно.
- Режущая кромка не подвержена воздействию влаги и различных химических элементов. На протяжении длительного периода на поверхности не появляется ржавчина или окисления.
- Получаемое лезвие не хрупкое, поверхность твердая. Именно поэтому область применения ножа существенно расширяется.
Сталь ШХ15 применяется при создании изделий, которые эксплуатируются при самых тяжелых условиях. Однако, материал не является универсальным, что связано с относительно невысокой коррозионной стойкостью.
Сталь ШХ15: преимущества, характеристики, свойства, применение
Усиленное развитие металлургии привело к образованию новых видов стали. Их характеристики, использующиеся при производстве конкретных изделий и деталей с высокими требованиями, улучшили качество используемых изделий.
Описание стали ШХ15
В нашей стране ШХ15 создавался как база для изготовления подшипников, а все из-за высокой устойчивости стали к окислению, твёрдости и износоустойчивости.
Из-за тех же самых характеристик стали в Европе сплав используют для создания режущего инструмента.
Материал может удерживать структуру кристаллической решетки и свойства при продолжительной работе с твердыми материалами. Он не сыпется в крошку и не раскалывается.
Материал характеризует стойкость к образованию окислов, что очень важно для инструментов, которые используются в контакте с водой и агрессивными средами.
Преимущества и недостатки
Каждая марка стали обладает своими уникальными физико-эксплуатационными параметрами, плюсами и минусами. Плюсы ШХ15:
- однородность, приобретённая с помощью эксплуатации специальных технологий;
- выносливость при контакте с другими материалами;
- податливость к обработке;
- высокая твердость;
- высокая износостойкость;
- вязкость и пластичность;
- получение тонкой острой режущей кромки.
Минусы:
- появление ржавчины на изделии;
- хрупкость готового изделия при неграмотной термообработке.
Область применения
Первый раз сталь использовали для создания подшипников. Сталь ШХ15 применяется для изготовления деталей, требующих высокой твердости, износостойкости и прочности:
- 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.
Со временем ее показатели стали активно использоваться в производстве ножей. По этой причине ШХ15 определяют как подшипниковую и ножевую сталь.
Клинки, сделанные из ШХ15, долго служат в быту благодаря устойчивости к внешним нагрузкам, которая позволяет им долго удерживать заточку. Они хорошо противостоят воздействию внешней среды.
Характеристики (свойства) стали
ШХ15 хорошо поддается обработке. Она отличается стойкостью к смятию, а поверхность отличается высокой твердостью. Достаточно высока у данной стали температура критических точек. Это оказывается полезным при термической обработке.
Твердость
Сталь ШХ15 обладает повышенной твердостью поверхности. Подшипники и режущая кромка лезвия при эксплуатации подвергаются износу.
Чтобы поверхность изделия не реагировала на механическое воздействие, существенно повышается показатель твердости.
- По Роквеллу. По Роквеллу плотность достигает показателей порядка HRC 61–63.
- По Бринеллю. 179–207 МПа.
- В состоянии плавки. В состоянии плавки твердость стали уменьшается менее чем в 2 раза. При температуре отпуска 450 о С показатели составляют HRC 46–48.
Плотность
По данным ГОСТа плотность составляет 7,79 г/см 3 . Это стандартное значение для низкоуглеродистой и низколегированной стали.
Важно! Эта величина не предусмотрена стандартами, она носит ориентировочный характер и не может быть использована с целью проектирования.
Марка
Марка стали — ШХ15. Ее заменители — ШХ9, ШХ12, ШХ15СГ.
Химический состав
Сплав относится к категории низколегированных хромистых составов. В состав включены разные примеси, которые добавляют материалу стойкость к окислительным процессам, прочность и твёрдость.
К числу легирующих элементов относят:
- Углерод (в концентрации от 0,95 до 1 %). Это высокое содержание. Оно придает повышенную твердость сплаву.
- Марганец (доля варьируется от 0,2 до 0,4 %).
- Кремний (содержание этого микроэлемента составляет 0,18–0,38 %). Обеспечивает материал повышенной твердостью.
- Хром (концентрация 1,35–1,65 %). Обеспечивает высокую стойкость к ржавчине.
При малых карбидах структура сплава отличается однородностью — именно эта особенность объясняет повышенную стойкость материалов к износу.
Предел прочности
Предел прочности для ШХ15 находится в разрезе от 590 до 750 мПа.
Предел текучести
Предел текучести — σ0,2, МПа.
Ударная вязкость
Ударная вязкость составляет порядка 0,2–0,3 МДж/м 2 .
При какой температуре становится закаленной?
Оптимальные режимы закалки в водный раствор — 810–820° и 830–850° при закалке в масло. Допустимые температуры отпуска — 150–160 °С.
Сталь марки ШХ15 обладает рядом механических свойств, в том числе склонностью к высокой отпускной хрупкости и повышенной твердостью по Роквеллу. К другим физико-техническим параметрам относят:
- диапазон кратковременной прочности — в коридоре от 580 до 740 МПа;
- предел рабочей пропорциональности — 380–420 МПа;
- относительное удлинение материала в случае разрыва — 20 %;
- температура плавления — не менее 225–250 градусов;
- относительное сужение — 45 %;
- параметр обрабатываемости путем резания — Kv тв. спл = 0,90 и Kv б. ст = 0,36 в горячекатаном виде при НВ 202 и в=740 МПа.
Отпускная хрупкость
Материал обладает высокой отпускной хрупкостью.
Свариваемость
Способ сварки — КТС.
Группа стали
ШХ15 — это представитель группы малолегированных хромистых сталей. Наименование легирующих элементов и их процентный состав указаны выше.
Существуют следующие продукты из ШХ15, которые преобладают на рынке:
- 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.
Свои ГОСТы разработаны для каждого изделия, в производстве которого участвует этот сплав.
Цена в 2021 году
Цены на сталь ШХ15 варьируются в зависимости от ГОСТа и поставщика.
Расшифровка
Производство этой стали регламентируется нормативом ГОСТ 801-78, в соответствии с ним и маркируется как «сталь ШХ15». Каждая буква в наименовании имеет своё обозначение:
- Ш — буква объединяет в себе маркировку подшипниковых сталей;
- Х — указывает на присутствие хрома в химическом составе материала;
- 15 — указывает на долю хрома в составе сплава (1,5 %).
Таким образом, сплав ШХ15 обладает повышенной износостойкостью и прочностью, что позволяет ему быть применимым как на производстве, так и в быту.
Читайте также: