Твердость стали шх15 по роквеллу

Сталь ШХ15 подшипниковая

Стали заменители

Иностранные аналоги

100CrMn6 (Германия, DIN),
1.3520 (Европа, EN)

Расшифровка стали ШХ15

По ГОСТ 801-78 подшипниковые стали обозначаются буквой «Ш» в начале маркировки стали, после которых указывают содержание хрома в десятых долях процента, т.е. для стали ШХ15 содержание 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)

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

Применение стали ШХ15 для изготовления деталей подшипников

Температура критических точек, °С

Влияние азотирования на износостойкость стали ШХ15

ПРИМЕЧАНИЕ. Вращающийся образец из стали ШХ15, которая в состоянии закалки и низкотемпературного отпуска имеет твердость HV780.

Твердость стали ШХ15 после высокочастотной закалки

Температура нагрева стали ШХ15 для высокочастотной закалки

к содержанию ↑

Механические свойства

к содержанию ↑

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

к содержанию ↑

Механические свойства в зависимости от температуры испытаний

к содержанию ↑

Предел выносливости при n=10 6

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 — К_{v тв.спл} = 0,90 и К_{v б.ст} = 0,36 в горячекатаном состоянии при НВ 202 и σ_в=740 МПа.
Склонность к отпускной хрупкости — склонна.
Флокеночувствительность — чувствительна.
Шлифуемость — хорошая.

Нормы карбидной неоднородности в подшипниковой стали ШХ15

к содержанию ↑

Термообработка

Скорость охлаждения при отжиге (10-30°С/ч) устанавливают с таким расчетом, чтобы распад аустенита завершился в верхней области превращений (примерно до 600°С). Это обеспечивает образование структуры равномерно распределенного мелкозернистого перлита и твердости НВ (по Бринеллю) 178-207 для сталей ШХ15.

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.

Закалку производят непосредственно с температуры процесса, но не ниже 820°С в масло. Твердость HRC нитроцементованных колец из стали ШХ15 после отпуска при различных температурах следующая: 160°С — 67-69; 200°С — 65-66; 250°С — 64-65; 300°С — 60-63; 350°С — 58-60.

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:

• ШХ9;
• ШХ12;
• ШХ15СГ.

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.

Технические характеристики легированной стали ШХ15

Автор: Игорь

Дата: 21.07.2019

• Статья
• Фото
• Видео

Особые эксплуатационные характеристики стали ШХ15 дали ей название шарикоподшипниковой. Она отличается высокими показателями прочности и износостойкости, благодаря чему не деформируется при длительных контактных нагрузках. Сплав получил широкое распространение и в производстве ножей.

Расшифровка марки

В расшифровке марки стали ШХ15:

• буква «Ш» указывает на принадлежность сплава к классу подшипниковых сталей;
• знак «Х» обозначает легирование металла хромом;
• цифры в маркировке раскрывают массовую долю хрома.

Химический состав сплава регламентируется ГОСТом 801-78:

• углерод – 0,95-1,05%;
• хром – 1,4-1,65%;
• марганец – до 0,4%;
• кремний – 0,17-0,37%;
• никель – 0,3%;
• медь – 0,25%;
• сера – 0,2%;
• фосфор – до 0,27%.

Сталь ШХ15 принадлежит к категории низколегированных сплавов. Углерод придает металлу необходимую твердость. Количества хрома в сплаве недостаточно, чтобы сделать его полностью нержавеющим. Однако он обладает повышенными антикоррозийными свойствами. Марганец и кремний увеличивают прочность и частично нивелируют влияние вредных примесей – серы и фосфора, содержание которых сведено до минимума.

Сплав имеет аналоги в России и других странах. Отечественные заменители – ШХ9, ШХ 12, ШХ15СГ. Среди зарубежных аналогов:

• 52100 – Соединенные Штаты;
• 1.3505 – Германия;
• SUJ2 – Япония;
• 100C6 – Франция;
• 2S135 – Великобритания;
• 100Cr6 – Италия;
• F.1310 – Испания;
• 2258 – Швеция;
• STB2 – Южная Корея;
• GCr15 – Китай;
• 5210 – Австралия;
• GO3 – Венгрия.

Сортамент металлургической продукции, поступающей на рынок, состоит из нескольких видов, которые регламентируются отдельными ГОСТами:

• листового проката, включая сортовой и фасонный;
• калиброванного прутка;
• серебрянки;
• полос и проволоки.

Свойства сплава

Характеристики и применение стали ШХ15 определяются составом легирующих добавок и особенностями дальнейшей термообработки:

• твердость – 61-64 HRC;
• плотность – 7812 кг/м3;
• удельное электросопротивление – 390*109 Ом*м;
• модуль упругости – 2.11*10-5 МПа;
• предел прочности – 590-750 МПа;
• относительное удлинение при разрыве – до 20%;
• ударная вязкость – 440 КДж/м2.

Сплав обладает также высокими механическими свойствами:

• склонностью к отпускной хрупкости;
• однородностью структуры, что способствует повышению износостойкости;
• свойством давать тонкую режущую кромку;
• достаточной коррозионной устойчивостью.

После закалки сплав с трудом поддается обработке резанием. Поэтому термообработке подвергают уже готовые изделия. Нужно отметить, что сталь чувствительна к флокенам. В них концентрируются внутренние напряжения, которые ведут к возникновению усталостных трещин в изделиях. С особенностями сплава связана и сфера его применения. Металл используют для производства деталей, которые эксплуатируются в условиях постоянного трения и вибрации:

• шариков для подшипников;
• роликов разного диаметра;
• колец с толщиной стенки до 14 мм;
• нагнетательных клапанов;
• втулок;
• роликов толкателей;
• кулачков и направляющих.

Свойства стали ШХ15 делают ее широко востребованной в производстве ножей и клинков разного назначения:

• складных ножей, в том числе, сувенирных;
• засапожных ножевых изделий;
• коллекционных финок;
• охотничьих моделей;
• разных вариантов разделочных и кухонных ножей.

Термическая обработка

Детали подшипников при работе испытывают большие знакопеременные нагрузки, порой достигающие порядка 500 кг/см2. Со временем они приводят к возникновению микротрещин, из-за которых сокращается срок службы подшипников, они быстро выходят из строя. Поэтому подшипниковую сталь подвергают закалке при высоких температурах. Оптимальные характеристики стали ШХ15 достигаются при температурных режимах:

• закалки – 830-840 градусов в масле;
• отпуска – 150-160 градусов в течение 1-2 часов.

При охлаждении в воде возможно возникновение поверхностных и структурных деформаций. Для устранения внутренних напряжений, приводящих к дефектам структуры, после закалки производится процедура отжига при 800 градусах. После обработки:

• твердость стали достигает показателя 61-63 HRC;
• предел упругости возрастает на 30% и более.

Металл поддается ковке при нагреве до 1150 градусов. Ковка уплотняет структуру сплава и повышает устойчивость к механическим нагрузкам. После ковки металл охлаждается на открытом воздухе или в яме.

Повысить стабильность структуры и сопротивляемость стали к микропластическим деформациям позволяет метод многократной термоциклической обработки. Он заключается в охлаждении металла до низких температур с последующим отпуском. Процесс проходит в температурном интервале от -50 до +150 градусов.

Проведенные исследования показали, что наиболее эффективна термоциклическая обработка металла, состоящая из 3-6 ступеней. В результате нее:

• структура стали становится более однородной и стабильной;
• значительно повышается предел упругости;
• возрастает сопротивление внутриструктурным деформациям.

Преимущества и недостатки

Марка стали ШХ15 характеризуется неоспоримыми плюсами и небольшими минусами. Основные достоинства материала:

• в однородности поверхностной и внутренней структур, которые достигаются специальными технологиями;
• высокой контактной износоустойчивости;
• простых условиях термообработки;
• повышенной твердости;
• оптимальных параметрах вязкости и пластичности;
• возможности получения тонкой и острой режущей кромки;
• высоком сопротивлении к смятию.

Ножи, изготовленные из сплава ШХ15, привлекают:

• хорошей износостойкостью;
• отсутствием необходимости в частой заточке;
• возможностью обрабатывать твердые материалы;
• прекрасными режущими качествами;
• длительным сроком эксплуатации;
• доступной стоимостью.

Недостатки стали связаны с некоторой сложностью в заточке, что объясняется твердостью материала. Минусом считается также недостаточная устойчивость к коррозии, хотя режущая кромка не так сильно подвержена воздействию влаги.

Сегодня сталь ШХ15 является одной из самых популярных, имеющих оптимальное соотношение цены и качества. Она представляет лучший вариант для производства изделий, эксплуатация которых связана с интенсивными и длительными нагрузками.

Сталь ШХ15

Общие сведения

Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75.

Шлифованный пруток и серебрянка: ГОСТ 14955-77.

Полоса ГОСТ 103-76.

Химический состав

Механические свойства

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Механические свойства в зависимости от температуры испытания

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.

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.

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:

1. Большая концентрация углерода определяет повышенную твердость структуры. Показатель концентрации углерода составляет 0,95-1%.
2. Марганец включается в состав практически любой стали. В рассматриваемом случае концентрация 0,2-0,4%.
3. Кремний повышает прочность и другие характеристики материала. ШХ 15 имеет показатель в диапазоне от 0,17-0,37%.
4. 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.

Особенности обработки

Сегодня термообработка проводится для увеличения основных качеств металла довольно часто. Среди особенностей отметим:

1. 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.
2. 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.
3. 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:

1. 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.
2. Роликов диаметром до 23 мм. Встречаются в продаже и роликовые подшипники, которые рассчитаны на большую нагрузку.
3. Плунжеров.
4. Нагнетательных клапанов. Они также подвержены существенному воздействию на момент эксплуатации.
5. 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:

1. Лезвие служит на протяжении длительного периода. Хорошая износостойкость определяет то, что не нужно часто выполнять заточку режущей кромки.
2. Режущая кромка долго держит свою заточку.
3. Поверхность не поддается заточке. Поэтому после ее потери ее восстановить достаточно сложно.
4. Режущая кромка не подвержена воздействию влаги и различных химических элементов. На протяжении длительного периода на поверхности не появляется ржавчина или окисления.
5. 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.