Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 801-78, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006. Калиброванный пруток: ГОСТ 7417-75. Шлифованный пруток и серебрянка: ГОСТ 14955-77. Полоса: ГОСТ 103-2006. Проволока: ГОСТ 4727-83.
Класс: Сталь конструкционная подшипниковая
Использование в промышленности: шарики диаметром до 150 мм, ролики диаметром до 23 мм, кольца подшипников с толщиной стенки до 14 мм, втулки плунжеров, плунжеры, нагнетательные клапаны, корпуса распылителей, ролики толкателей и другие детали, от которых требуется высокая твердость, износостойкость и контактная прочность.
| Химический состав в % стали ШХ15 | ||
| C | 0,95 - 1,05 |
|
| Si | 0,17 - 0,37 | |
| Mn | 0,2 - 0,4 | |
| Ni | до 0,3 | |
| S | до 0,02 | |
| P | до 0,027 | |
| Cr | 1,3 - 1,65 | |
| Cu | до 0,25 | |
| Fe | ~96 | |
| 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 |
| Евросоюз | 1.3505, 100Cr6 |
| Италия | 100Cr6 |
| Испания | 100Cr6, F.1310 |
| Китай | GCr15 |
| Швеция | 2258 |
| Болгария | SchCh15 |
| Венгрия | GO3 |
| Польша | LH15 |
| Румыния | RUL1, RUL1v |
| Чехия | 14100, 14109 |
| Австралия | 5210 |
| Юж.Корея | STB2, STB4 |
| Свойства : |
|
Удельный вес: 7812 кг/м3 Термообработка: Отжиг 800oC, печь, 15 oC/ч. Температура ковки, °С: начала 1150, конца 800. Сечения до 250 мм охлаждаюся на воздухе, 251-350 мм в яме. Твердость материала: HB 10 -1 = 179 - 207 МПа 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. |
| Механические свойства стали ШХ15 | |||||||
| Состояние поставки, режим термообработки | Сечение, мм |
σ0,2 (МПа) |
σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (Дж / см2) | НВ, не более |
|
Отжиг 800 °С, печь до 730 °С, затем до 650 °С со скоростью 10-20 град/ч, воздух |
- |
370-410 |
590-730 |
15-20 |
35-25 |
44 |
(179-207) |
| Закалка 810 °С, вода до 200 °С, затем масло. Отпуск 150 °С, воздух |
30-60 |
1670 |
2160 |
- |
- |
5 |
62-65 |
| Механические свойства стали ШХ15 в зависимости от температуры отпуска | ||||||
| Температура отпуска, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (Дж / см2) |
HRCЭ (HB) |
|
Закалка 840 °С,масло |
||||||
|
200 300 400 450 |
1960-2200 1670-1760 1270-1370 1180-1270 |
2160-2550 2300-2450 1810-1910 1620-1710 |
- - - - |
- - - - |
- - - - |
61-63 56-58 50-52 46-48 |
|
Закалка 860 °С, масло |
||||||
|
400 500 550 600 650 |
- 1030 900 780 690 |
1570 1270 1080 930 780 |
- 8 8 10 16 |
- 34 36 40 48 |
15 20 24 34 54 |
480 400 360 325 280 |
|
Механические свойства стали ШХ15 при в зависимости от температуры испытания |
|||||
| Температура испытаний, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (Дж / см2) |
| Нагрев при 1150 °С и охлаждение до температур испытаний | |||||
|
800 900 1000 1100 |
- - - - |
130 88 59 39 |
35 43 42 40 |
43 50 50 50 |
- - - - |
|
Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм, деформированный и отожженный. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,009 1/с |
|||||
|
1000 1050 1100 1150 1200 |
32 28 20 17 18 |
42 48 29 25 22 |
61 62 72 61 76 |
100 100 100 100 100 |
- - - - - |
|
Закалка 830 °С, масло. Отпуск 150 °С, 1,5 ч |
|||||
|
25 -25 -40 |
- - - |
2550 2650 2600 |
- - - |
- - - |
88 69 64 |
| Предел выносливости стали ШХ15 | ||
|
σ-1, МПА |
n | Термообработка |
|
333 804 652 |
106 |
НВ 192. Отжиг НВ 616. Закалка 830 °C. Отпуск 150 °C, масло σ0,2=1670 МПа, σв=2160 МПа, НВ 582-670 |
| Теплостойкость стали ШХ15 |
| Температура, °С | Время, ч | Твердость, HRCэ |
| 150-160 |
1 |
63 |
| Прокаливаемость стали ШХ15 | ||||||||||
| Расстояние от торца, мм | Примечание | |||||||||
| 1,5 | 3 | 4,5 | 6 | 9 | 12 | 15 | 18 | 24 | 33 | Закалка 850 °С |
|
65,5-68,5 |
63-68 |
58,5-67,5 |
51,5-67 |
40-64 |
38-54 |
38-48,5 |
38-47 |
33-41,5 |
28-35,5 |
Твердость для полос прокаливаемости, HRC |
| Количество мартенсита, % | Критическая твердость, HRCэ | Критический диаметр в воде | Критический диаметр в масле |
|
50 90 |
57 62 |
28-60 20-54 |
9-37 6-30 |
| Физические свойства стали ШХ15 | ||||||
| T (Град) | E 10- 5 (МПа) | a 10 6 (1/Град) | l (Вт/(м·град)) | r (кг/м3) | C (Дж/(кг·град)) | R 10 9 (Ом·м) |
| 20 | 2.11 | 7812 | ||||
| 100 | 11.9 | 7790 | 390 | |||
| 200 | 15.1 | 40 | 7750 | 470 | ||
| 300 | 15.5 | 7720 | 520 | |||
| 400 | 15.6 | 37 | 7680 | |||
| 500 | 15.7 | 32 | 7640 | |||
Расшифровка марки ШХ15: с буквы Ш начинается маркировка подшипниковых сталей, Х означает легирование стали хромом, который присутствует в количестве 1,5%.
Особенности и применение стали ШХ15: для ответственных деталей приборов и машин в ряде случаев применяют закаленные стали с высокой твердостью, упрочняемые мартенситным превращением.
В условиях эксплуатации, особенно под напряжением, в метастабильной структуре закаленной стали могут проходить значительные изменения, приводящие к нарушению геометрических размеров изделий. Уже в ненагруженных закаленных деталях наблюдаются существенные изменения объема и размеров во времени. Эти изменения обусловлены диффузионными процессами перемещения атомов углерода в мартенсите, сопровождающиеся уменьшением размеров, и процессами распада остаточного аустенита — с увеличением размеров.
Посредством наблюдений за изменениями размеров закаленных образцов в процессе отпуска и рентгенографическими исследованиями установлено, что для стабилизации мартенсита закалки при комнатной температуре достаточно 2-4-часового отпуска при 150° С. Для стабилизации мартенсита при эксплуатации в условиях повышенных температур необходимо, чтобы температура отпуска превышала эксплуатационную на 50-100° С.
Основной причиной изменения размеров закаленной и подвергнутой низкому отпуску стали является остаточный аустенит. Превращение 1% аустенита в мартенсит приводит к изменению размеров стали на 1•10-4, что составляет 10 мкм на каждые 100 мм размера. Существует критическое количество остаточного аустенита, ниже которого стабильность размеров стали в пределах 1.10-5 при минусовой и комнатной температурах сохраняется. Критическое количество аустенита изменяется пропорционально логарифму времени хранения и повышается с возрастанием температуры закалки и последу
ющего отпуска. Например, критическое количество аустенита, сохраняющее стабильность размеров стали ШХ15 в течение 3—5 лет в пределах 1-106, составляет после закалки при 840 и 880° С и отпуске 100° С соответственно 5 и 10%, после отпуска 150° С - соответственно 10 и 19%.
Отпуск при 150° С, стабилизирующий мартенсит при комнатной температуре, является малоэффективным с точки зрения стабилизации остаточного аустенита. Увеличение размеров образцов, свидетельствующее о процессе аустенитно-мартенситного превращения, начинается лишь через 20 ч выдержки при 150° С. Начало интенсивного распада аустенита наблюдается только при 200° С. При этом твердость закаленной стали снижается до HRC60. В тех случаях, когда подобное снижение твердости недопустимо, основным способом понижения содержания остаточного аустенита в структуре закаленной стали является обработка при температуре ниже нуля, что связано с положением точки конца мартенситного превращения. Необходимость обработки холодом для стабилизации размеров точного мерительного инструмента и подшипников прецизионных приборов показана в ряде советских и зарубежных работ. Однако понизить содержание остаточного аустенита посредством обработки холодом ниже 4—5% для большинства инструментальных и подшипниковых сталей не удается. Поэтому некоторые исследователи рекомендуют сочетать обработку холодом с последующим продолжительным низким отпуском, который для стали типа ШХ15 должен составлять не менее 10 000 ч при 100° С, 160 ч при 150° С и 50 ч при 180° С.
