Как варить сталь шх15

Обновлено: 22.01.2025

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.

Особенности обработки

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.

Все о стали марки ШХ15

Основное требование, предъявляемое к подшипниковой стали — это повышенная твердость и плотность. Чтобы добиться подобного показателя, в сплав включают большой объём углерода, а в качестве основного легирующего компонента добавляют хром. С описанием стали марки ШХ15 мы и познакомимся в нашем обзоре.

Расшифровка

У любого типа стали имеются уникальные физико-эксплуатационные параметры, плюсы и минусы. Сталь ШХ15 относится к группе низколегированных углеродистых сплавов с хромом. В нашей стране этот материал создавался как основа для изготовления подшипников — это было связано с высокой устойчивостью к окислению, твёрдостью и износоустойчивостью. В Европе сплав получил известность как ножевой, его нередко используют для создания режущего инструмента. Именно поэтому в обиход вошли оба определения — и подшипниковая, и ножевая сталь.

Этот материал способен удерживать структуру кристаллической решетки и свойства даже при продолжительной работе с твердыми материалами. Он не сыпется в крошку и не раскалывается. При этом характеризуется стойкостью к образованию окислов, а это особенно актуально для инструментов, эксплуатирующихся в контакте с водой и агрессивными средами. Производство этой стали регламентируется нормативом ГОСТ 801-78, в соответствии с ним и маркируется как «сталь ШХ15». На первый взгляд это может показаться набором буквенно-цифровых символов. Однако, это не так — каждое обозначение несет в себе определённую смысловую нагрузку:

Ш — в соответствии с действующими нормативами, буква объединяет в себе маркировку подшипниковых сталей;
Х — указывает на присутствие хрома в химическом составе материала;
15 — обозначает долю этого микроэлемента, она составляет 1,5%.

Действующий норматив прописывает все этапы производства стали ШХ15, ее физические, химические и эксплуатационные характеристики, в том числе допустимый предел элементов в структуре.

Кроме того, свои ГОСТы разработаны для каждого изделия, в производстве которого участвует этот сплав.

Состав и структура

Сталь, маркированная как ШХ15, имеет довольно необычную структуру и состав, что во многом и определяет её физические и эксплуатационные параметры. Сплав относится к категории низколегированных хромистых составов. В его состав входят различные примеси, которые придают материалу стойкость к окислительным процессам, прочность и твёрдость. К числу легирующих элементов относят такие.

При малых карбидах структура сплава отличается однородностью — именно эта особенность объясняет повышенную стойкость материалов к износу.

Плюсы и минусы

Как и любой другой сплав, сталь марки ШХ15 имеет свои преимущества и недостатки. К основным плюсам относят:

повышенную контактную выносливость;
повышенную твердость;
стойкость к истиранию и износу;
лёгкую обрабатываемость;
структурную однородность;
устойчивость к смятию;
ударную вязкость;
хорошую пластичность.

Также при заточке материал даёт тонкую кромку, именно это делает его незаменимым для выпуска ножей и лезвий.

Не обошлось и без недостатков. Впрочем, для сплава марки ШХ15 они немногочисленны:

трудоемкая заточка режущих поверхностей;
хрупкость на уровне выше среднего.

Очевидно, что достоинства материала явно перевешивают его недостатки и определяют сферу использования. На сегодняшний день эта сталь является одной из самых популярных марок. Активный спрос на нее объясняется её высокими эксплуатационными характеристиками в сочетании с демократичной ценой.

Характеристики

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%;
ударная вязкость — 450 кДж/м2;
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.

Материал обладает флокеночувствительностью и хорошей шлифуемостью.

Аналоги

В разных странах мира к подшипниковой стали предъявляются идентичные требования. Именно поэтому сталь марки ШХ5 имеет множество аналогов, которые отличаются схожестью структуры и химического состава, особенностями производственной технологии, технико-эксплуатационными и физическими характеристиками. В России качестве заменителей выступают сплавы ШХ9, ШХ12, а также ШХ15СГ.

Важно: свойства стали марок ШХ15 и аналогов, а также их цена не идентичны. Они только имеют множество схожих характеристик. Близкие по составу и структуре сплавы изготавливают на территории Евросоюза, в Америке, на территории Китая, Юж. Кореи, а также в Австралии. Наибольшее распространение имеют зарубежные стали 100CrMn6 (Германия, DIN) и 1.3520 (Европа, EN).

Применение

Сталь марки ШХ15 востребована для создания деталей и изделий, для которых основным требованием является контактная прочность, повышенная устойчивость к износу и исключительная твёрдость. К ним относят:

шарики с сечением до 150 мм;
ролики с сечением до 23 мм;
корпуса распылителей;
втулки для плунжеров и сами плунжеры;
нагнетательные клапаны;
кольца подшипников с толщиной стенок в пределах 14 мм.

Все перечисленные детали в процессе эксплуатации испытывают значительную нагрузку одновременно, при этом она распределяется по весьма малой плоскости. Это приводит к частому возникновению знакопеременных напряжений в участках на уровне 3-5 МН/м2 (300-500 кгс/см2). Подобная нагрузка диктует свои особенности закалки стали — её температура очень высока, только так можно придать материалу необходимый уровень прочности.

Также следует заметить, что такие воздействия не проходят для металла бесследно. Они всегда вызывают деформацию шариков и роликов подшипников в большей или меньшей степени. Со времени возникает «усталость металла», на подшипнике появляются в трещины. При прохождении такого участка возникает удар, он лишь усиливает деформацию, и в конечном счете подшипник будет выведен из строя. В наши дни сталь марки ШХ15, начавшая свою «жизнь» в качестве инструментального сплава, изменила свое назначение и превратилась в один из лучших материалов для изготовления ножей и лезвий. Этот сплав подвержен температурной обработке, потому ему можно с легкостью придавать любую желаемую форму, заодно повышая уровень прочности и твердости.

Лезвия, сделанные из этого материала, служат верой и правдой долгие годы. Устойчивость к истиранию позволяет сократить периодичность заточек режущего основания и при этом длительный период времени поддерживать оптимальную остроту клинка. Отличительной чертой таких ножей является биоинертность, нейтральная реакция на действие кислотно-щелочных сред и воды. При этом поверхность ножа не подвергается окислению и не покрывается ржавчиной. Такие инструменты проявляют высокую режущую способность. Они с легкостью справляются с нарезкой кусков мяса разной плотности и толщины. Их применяют для быстрой шинковки овощей, нарезки колбас, сыра, а также хлеба.

Помимо этого, сплав ШХ15 актуален для создания тактических, сапожных ножей и подарочных финок. Их исключительные качества делают и материал незаменимым для создания охотничьих ножей. Свою форму и структуру они будут сохранять даже при обработке толстых веток и костей животных.

Обработка

Важным технологическим процессом любого сплава является химическая обработка. Она призвана увеличить его основные эксплуатационные преимущества. Как правило, производят закалку уже готовых вещей — это позволяет придать особую прочность их поверхностному слою. В процессе закалки ШХ15 возникают определенные сложности. Дело в том, что структура металла изначально предполагает высокую твердость, а по завершении обработки она в несколько раз возрастает. Это существенно затрудняет заточку ножей и прочих режущих инструментов. В закаленном виде сталь почти не поддается резанию, поэтому все детали могут прокаливаться исключительно после того, как им будет придана окончательная конфигурация.

Отжиг подшипниковой стали производится при температурном режиме в 800 градусов. Термообработка устраняет внутреннее напряжение и тем самым сводит к минимуму риск появления сколов и растрескивания. Также следует иметь в виду, что сплав нельзя охлаждать в воде, так как это может вызвать структурные деформации. Ковку производят в термическом диапазоне: на входе 1150 градусов и на выходе 800 градусов. При этом сечения менее 250 мм охлаждаются на открытом воздухе, а величиной от 251 до 350 мм — в яме. Сталь подвержена варке, обычно используют контактно-точечную технику (КТС), в домашних условиях будет целесообразно сварить материал электросваркой.

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.

Механические свойства

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.

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: