Сталь шх15 характеристики применение

18.12.2019

Каждый вид стали имеет свои свойства и особенности, положительные и отрицательные стороны, что используется в производстве ножей различного назначения. Сталь ШХ15 – одна из тех, которые используются для изготовления ножей и другого режущего инструмента. Относится к углеродистым низколегированным хромистым сплавам.

Изначально металл ШХ15 предназначался для производства роликов и шариков для подшипников из-за повышенной твердости, износостойкости и устойчивости к коррозии. Поэтому сталь и получила название подшипниковой, хотя в Европе мастера ее широко использовали для изготовления ножей.

Целесообразность ее использования была обусловлена высокой износостойкостью, твердостью и так называемой контактной прочностью. Проще говоря, при длительной работе с очень крепкими материалами изделие не деформируется и сохраняет свою структуру и свойства, не ломается, не рассыпается в крошку.

Ее российскими аналогами и заменителями являются стали марок ШХ9, ШХ12, ШХ15СГ. За рубежом сплав также имеет широкое распространение, но используется в основном для изготовления бытового режущего инструмента.

Аналогичные или близкие по составу сплавы производят в США, странах Евросоюза, Австралии, южной Корее, Китае.

Химический состав

Как и все углеродистые стали, ШХ15 имеет в своем составе углерод, содержание которого составляет от 0.95 до 1.05%.

Из легирующих добавок основными являются:

• кремний, увеличивающий прочность и сохраняющий вязкость;
• марганец, повышающий вместе с хромом твердость и износоустойчивость, сопротивляемость ударным нагрузкам при сохранении пластичности;
• хром, придающий сплаву антикоррозийные свойства.

Стоит отметить, что если сплав содержит более 13% хрома, сталь относят к нержавеющей. В ШХ15 его количество невелико: всего от 1.35 до 1.65%.

Технические характеристики

Основной характеристикой стали ШХ15 является высокая чувствительность к технологической обработке методом горячей деформации и термическим процессам. В результате сталь обретает стойкость, которая непосредственно отражается на качестве готовых изделий. Эти процессы формируют высокую износостойкость, упругость при сохранении на требуемом уровне вязкости и пластичности.

Закалка производится в водном растворе при температуре 810–820 или в масле, которое нагрето до 40–60С. Температура заготовки должна составлять от 650 до 830С

Основными плюсами стали ШХ15 являются такие достоинства как:

• однородность, достигнутая благодаря использованию специальных технологий;
• отличная выносливость при контакте с другими материалами;
• податливость к обработке;
• высокая твердость и износостойкость;
• вязкость и пластичность;
• получение тонкой острой режущей кромки.

К минусам стали шх15 обычно относят неустойчивость к коррозийным процессам и сложность заточки.

Сталь — для качественных ножей

Начиная свою «жизнь» как производственная инструментальная сталь, ШХ15 со временем превратилась в одну из лучших для изготовления ножей, и сегодня характеризуется универсальностью в применении.

Сплав отлично поддается температурной обработке, поэтому активно используется для изготовления ножей, приобретая необходимую форму и в несколько раз, увеличивая показатели прочности и надежности. При этом значительно повышается износостойкость ножей, обеспеченная высокой твердостью стали.

Лезвие, выполненное из стали шх15, служит в течение долгого времени. Ярко выраженная износостойкость позволяет нечасто выполнять заточку режущей кромки, которая, в свою очередь, продолжительное время сохраняет остроту клинка.

Отличным признаком качества изделий из сплава этой марки является нейтральность реакции режущей кромки на влагу и воздействие различных агрессивных веществ. Поверхность прочного лезвия длительное время не ржавеет и не окисляется.

Отличного качества складные ножи из стали ШХ15 можно приобрести в интернет-магазине Али Аскерова КавказСувенир. Они прекрасно выполнены, отличаются удобством, эстетичностью оформления. Эргономичные деревянные рукояти дают ощущение удобства и комфорта при пользовании инструментом.

Сплав шх15 используется при изготовлении тактических, засапожных ножей, подарочных финок НКВД, которые украсят любые коллекции. Прекрасно демонстрируют лучшие свойства стали охотничьи ножи.

 Они сохраняют остроту лезвия даже при обработке материалов твердой структуры: веток, костей животных.

Лучшие образцы изделий для туристов, охотников и рыбаков, выполненные всемирно известными кизлярскими мастерами.

• В интернет-магазине КавказСувенир можно купить высококачественный разделочный нож с фиксированным клинком и ножнами из натуральной кожи, изготовленный лучшими мастерами Кизляра.
• Он обладает великолепными режущими свойствами: прекрасно справляется с резкой мяса различной толщины и плотности, обработкой тушек птицы, шинковкой овощей, нарезкой сыра и хлебобулочных изделий.
• Использование ножей ШХ15 превращает работу на кухне в приятное занятие, а своевременный уход за таким ножом позволит его использовать в течение продолжительного времени.

Сталь ШХ15 – одна из самых востребованных для производства ножей и другого режущего инструмента. Изделия из сплава этой марки отлично проявляют себя в быту и могут стать замечательным подарком, качественным и долговечным.

Вас может заинтересовать

Источник:

Технические характеристики легированной стали ШХ15

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.

  Технические характеристики легированной стали D2

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.

  Как вязать трос металлический

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.

  Технические характеристики стали 40Х13

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.

//www.youtube.com/watch?v=lieK37oP1iE

Игорь

Дата: 21.07.2019

1. Рейтинг статьи:

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.

Полоски стали ШХ15.

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.

Клинок из стали ШХ15.

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:

1. 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.
2. Устойчивость к износу, то есть поверхность из ШХ15 не подвержено стиранию, что позволяет ей долгое время сохранять первоначальные рабочие свойства.
3. 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.
4. Стойкость к высоким ударным и внешним механическим нагрузкам. На этом металле практически не образуются вмятины от точных воздействий.
5. Пластичность и вязкость в рассматриваемом сплаве находятся на среднем уровне из-за большой твёрдости.
6. Структура стали отлично поддаётся термообработке. Закалка и отжиг дают возможность улучшить прочность на молекулярном уровне.
7. 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.
8. 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.

Нож Беркут, сталь ШХ15, покрытие оксидированием.

Химический состав

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:

1. Углерод (0,95-1%) – довольно высокая его концентрация позволяет добиться повышенной твёрдости структуры.
2. 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.
3. 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.
4. 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.

Расшифровка

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%).

ГОСТ

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

Применение ШХ15 во многом обусловлено её высокими прочностными показателями и износостойкостью – главными достоинствами данной марки. Сфера применения довольна широкая, сплав используется для получения:

• роликов диаметром до 23 мм;
• нагнетательных клапанов;
• роликов толкателей;
• плунжеронов;
• шариков для подшипников.

Подшипники из стали ШХ15.

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

ПредыдущаяСледующая

Сталь ШХ15 подшипниковая

Сталь ШХ9, ШХ12, ШХ15СГ.

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)

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 ихолоднотянутаясортоваясталь	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

Ас1	Асm	Аrсm	Аr1	Мн
724	900	713	700	210

Влияние азотирования на износостойкость стали ШХ15

Маркастали	Твердостьповерхности HV	Путьтрения, км	Износобразца, 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 послезакалки иотпуска HRCэ	Достижимаяглубина
63-67	8

Температура нагрева стали ШХ15 для высокочастотной закалки

Маркастали	Предварительнаятермическаяобработка	Температуранагрева, °C
в печи,в масле	при высокочастотномповерхностном нагреве(охлаждение водянным душем)и суммарном времениаустенизации, 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/см2	Твердость, не более
не менее
Отжиг при 800 °С,охл. с печью до730 °С, затем до650 °С со скоростью10-20 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/см2	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/см2
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=106

Термообработка	Твердость НВ	σ-1, МПа
Отжиг	192	333
Закалка с 830 °С; отпуск при 150 °С, охл. в масле	616	804

Теплостойкость

Температура, °С	Время, ч	Твердость HRCэ
150-160	1	63

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	Размерпрофиля, мм	Баллы карбиднойнеоднородности(не более)
карбиднойполосчатости	карбиднойликвации
ШХ15,холоднотянутая	Все размеры	2,0	1,0
ШХ15,горячекатанаяотожженная	Все размеры	3,0	2,0
ШХ15,горячекатанаянеотожженная	Все размеры	4,0	3,0
ШХ15,проволока	5,4>12	2,0	0,51,0

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

Исходнаяструктураперлита	Температуразакалки, °С	Содержаниеаустенитапослезакалки, %	ТвердостьHRC послезакалки	Содержание аустенита (%)после отпускапри температуре,°С
150	175	200	225	250	275
Тонкопластинчатый	830	16-18	64	18-19	16-17	10	3-4
Мелкозернистый	850	—	—	18	—	10	5	1
Зернистый	830	7-8	60-61	14	—	10	4

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.

Плотность ρп кг/см3 при температуре испытаний, °С

Сталь	20	100	200	300	400	500
ШХ15	7812	7790	7750	7720	7680	7640

Коэффициент линейного расширения α*106, К-1

Марка стали	α*106, К-1 при температуре испытаний, °С
20-100	20-200	20-300	20-400	20-500
ШХ15	11,9	15,1	15,5	15,6	15,7

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Марка Стали	λ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
20	100	200	300	400	500
ШХ15	—	—	40	—	37	32

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Марка Стали	При температуре испытаний, °С
20
ШХ15	211

Модуль упругости при сдвиге на кручение G, ГПа

Марка стали	При температуре испытаний, °С
20
ШХ15	80

Удельное электросопротивление ρ нОм*м

марка стали	ρ нОм*м, при температуре испытаний, °С
20	100	200	300
ШХ15	—	390	470	520

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.

ГОСТ

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.