ШХ: расшифровка стали и характеристики

О чем речь? Расшифровка стали ШХ выглядит так: Ш – шарикоподшипниковая, Х – хромистая. Далее идет числовой индекс, например ШХ15, который указывает на долю хрома в сплаве – 1,5 %. Этот металл устойчив к коррозии и повышенным нагрузкам, хорошо обрабатывается и обладает высокой твердостью.

На что обратить внимание? Сталь ШХ используется для создания подшипников, трубного проката, крепежных элементов, ножей. Тип сплава выбирают в зависимости от предполагаемых нагрузок и условий эксплуатации изделия.

Расшифровка стали ШХ

Марка стали ШХ разработана специально для узконаправленного промышленного использования. Основная сфера ее применения – производство подшипников. Помимо этого, сплав отлично подходит для изготовления круглого и квадратного проката, бесшовных труб, прутков повышенной точности и холоднодеформированных полос.

Благодаря своей устойчивости к механическим воздействиям и износу металл применяется там, где требуется надежность при постоянной нагрузке и долговечность в эксплуатации. Его активно используют в производстве ножей и режущих инструментов, где важна способность к длительной и стабильной работе без потери формы и остроты.

В составе ШХ15 повышенное содержание углерода и хрома, что обеспечивает хорошую закаливаемость, прочность и износостойкость. Эти качества делают сплав незаменимым при изготовлении деталей, на которые постоянно воздействуют удары, трение и давление.

Расшифровка стали ШХ15:

• «Ш» – шарикоподшипниковая;
• «Х» – есть хром в составе;
• «15» – доля Cr составляет около 1,5 %.

После закалки и отпуска контактная прочность деталей сохраняется на высоком уровне, что особенно важно в машиностроении и металлообработке. При этом материал не теряет своих характеристик даже при сложной или длительной эксплуатации.

Сплав ШХ15 востребован в производстве изделий, где особенно важны твердость и прочность: копиров, втулок, направляющих, шариков (до 150 мм), роликов (до 23 мм в диаметре), подшипниковых колец с толщиной стенки до 14 мм. Все эти элементы эксплуатируются в условиях постоянного механического износа.

Среди очевидных достоинств стали ШХ15:

• отличная свариваемость и пригодность к термической обработке;
• высокая прочность при изгибе;
• устойчивость к коррозии и негативному воздействию окружающей среды;
• механическая прочность готовых изделий;
• отсутствие токсичных испарений в процессе обработки и эксплуатации;
• сохранение твердости при длительной интенсивной нагрузке.

Фото: Picdesigner / freepik.com

Конечные свойства материала могут немного различаться в зависимости от состава, качества исходного сырья и параметров производства. Поэтому при выборе готовой продукции или заготовок важно обращать внимание не только на саму марку, но и на условия дальнейшей обработки, технологические требования и конечную сферу применения.

Область применения стали ШХ

Марка ШХ15 широко используется в тех сферах, где надежность и прочность – не просто пожелания, а обязательные требования. Из этого сплава изготавливают подшипниковые ролики, трубы, заготовки под режущий инструмент с высокой способностью к заточке, а также различные металлические изделия, которые служат основой для дальнейшего производства.

Наиболее востребованной эта сталь становится в следующих областях:

• производство бесшовных труб и сверл, которые требуют максимальной прочности и превосходят по характеристикам сварные аналоги;
• выпуск горячекатаных прутков, мелющих шаров, шайб, рессорных заклепок и пружинных клемм;

• изготовление калиброванных прокатных изделий;
• создание болтовых, клепаных и сварных конструкций, рассчитанных на длительную эксплуатацию.

Продукция из ШХ15 активно применяется в таких отраслях, как текстильная, целлюлозная, химическая и пищевая. Также этот металл высоко ценится в машино-, станкостроении и других сегментах тяжелой промышленности, где материал должен выдерживать интенсивные механические и вибрационные нагрузки. Закалка при высокой температуре возможна без разрушения структуры материала, что обеспечивает долговечность и надежность деталей в эксплуатации.

Характеристики стали ШХ

Сталь ШХ15 отличается отличной обрабатываемостью и высокой устойчивостью к механическим нагрузкам. Особенно это важно для таких элементов, как подшипники и режущие кромки, так как в процессе эксплуатации они подвергаются постоянному трению и износу.

Поверхностный слой данного сплава обладает повышенной твердостью, благодаря чему изделия из него долго сохраняют рабочие характеристики:

• По шкале Роквелла: твердость достигает HRC 61–63.
• По Бринеллю: 179–207 МПа.
• После отпуска при температуре +450 °C: твердость снижается, но остается высокой – HRC 46–48.

В расплавленном состоянии материал теряет менее половины своей исходной твердости. Плотность по ГОСТ – 7,79 г/см³. Это характерное значение для низколегированных типов стали с невысоким содержанием углерода.

Однако этот параметр ориентировочный и не используется для расчетных целей в проектировании.

ШХ15 относится к низколегированным типам стали с хромом, в ее составе присутствуют легирующие элементы, усиливающие ее прочностные характеристики и сопротивление коррозии.

Легирующие элементы:

• углерод: 0,95–1 % – обеспечивает общую твердость и жесткость;
• марганец: от 0,2 до 0,4 % – усиливает прочность;
• кремний: 0,18–0,38 % – повышает твердость;
• хром: 1,35–1,65 % – отвечает за устойчивость к коррозии и общее улучшение эксплуатационных свойств.

Однородная структура сплава с равномерно распределенными мелкими карбидами делает его особенно устойчивым к износу. Это свойство особенно важно для деталей, подвергающихся постоянной нагрузке и трению.

Предел прочности: от 590 до 750 Мпа.

Предел текучести (σ0,2): около 380–420 Мпа.

Ударная вязкость: 0,2–0,3 МДж/м².

Сталь ШХ15 демонстрирует хорошую устойчивость к отпускной хрупкости, отлично шлифуется и обрабатывается резанием. Показатели обрабатываемости:

• кратковременная прочность: 580–740 МПа;
• относительное удлинение при разрыве: примерно 20 %;
• относительное сужение: около 45 %;
• температура плавления: не менее +225…+250 °C.
• при резании: Kv (твердосплавным инструментом) = 0,9;
• обычным инструментом: Kv = 0,36 (в горячекатаном состоянии при твердости НВ 202 и σ = 740 МПа).

Фото: mehaniq / freepik.com

Также материал чувствителен к флокенам (внутренним дефектам после ковки), что требует контроля в ответственных применениях.

Термообработка стали ШХ

Для получения равномерной мелкозернистой структуры при отжиге стали ШХ15 важно правильно выбрать скорость охлаждения. Обычно она составляет от 10 до 30 °С в час и подбирается таким образом, чтобы распад аустенита завершался в верхней части температурного интервала превращений – примерно до +600 °С. Это обеспечивает формирование однородного мелкодисперсного перлита и твердость по Бринеллю в пределах 178–207 единиц.

Процесс закалки подшипниковых деталей из стали ШХ15 осуществляется в электропечах и соляных ваннах. Температурный режим выбирается в зависимости от сечения изделий: для элементов толщиной до 10 мм – от +830 до +860 °С, а для деталей сечением более 10 мм – в диапазоне +840…+870 °С.

Выбор температуры учитывает прокаливаемость стали и специфику применяемого оборудования. Время нагрева напрямую зависит от толщины детали, среды и характеристик оборудования.

Охлаждение после закалки проводят в индустриальных маслах, нагретых до +30…+60 °С.

Перед проведением отпуска детали обязательно остужают до температуры не выше +25 °С. Отпуск выполняется при +150…+165 °С.

Его длительность рассчитывается, исходя из толщины стенки детали: для сечений до 20 мм – минимум два часа, для сечений от 20 до 50 мм – не менее трех часов.

При этом содержание остаточного аустенита должно соответствовать нормативам, приведенным в таблице для данной марки.

В случае необходимости повышения поверхностной твердости подшипниковых колец применяется нитроцементация. Этот процесс проводится в шахтных печах при нагреве до+860 °С с выдержкой от двух до четырех часов. Глубина насыщенного слоя при этом составляет от 0,3 до 1,6 мм. Закалку осуществляют непосредственно с температуры нитроцементации, но не ниже +820 °С с последующим охлаждением в масле.

После отпуска при разной степени нагрева твердость нитроцементованных изделий из стали ШХ15 по шкале Роквелла составляет:

• при +160 °С – 67–69 HRC;
• при +200 °С – 65–66 HRC;
• при +250 °С – 64–65 HRC;
• при +300 °С – 60–63 HRC;
• при +350 °С – 58–60 HRC.

Формируемая микроструктура нитроцементированного слоя представлена мелкокристаллическим азотистым мартенситом с равномерно распределенными карбидами.

Для компенсации объемного расширения корректируются припуски на последующую шлифовку. У колец подшипников диаметром от 50 до 200 мм поверхностный слой, подлежащий удалению, уменьшают по наружному диаметру на 0,1–0,15 мм и увеличивают по внутреннему сечению на те же величины. Для изделий с диаметром менее 50 мм и шариков изменения припусков не производятся.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Изображение в шапке статьи: Flowo / freepik.com