Технические характеристики легированной стали шх15

Чем выше класс точности тем лучше

Если подшипник не предназначен для установки на прецизионное оборудование, то класс точности не имеет принципиального значения. Качество обработки с точностью до нескольких микрон просто необходимо для высокоскоростных узлов, и вовсе не требуется для большинства промышленных агрегатов.

Высокоточные прецизионные подшипники никак нельзя заменять узлами более низкого класса чистоты обработки — такое усовершенствование скажется на ухудшении работы оборудования, вплоть до выхода из строя.

Замена обычных подшипников высокоточными не имеет смысла — дорогой прецизионный подшипник не придаст работе агрегата ощутимого улучшения.

Фото: bestbearing.com.ua

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.

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.

Механические свойства стали ШХ15

Механические свойства при 20°С

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Механические свойства в зависимости от температуры испытания

Восстановленный подшипник работает как новый

В этом заблуждении правда перепутана с вымыслом. Механическая выработка элементов подшипника требует замены узла. Никакая чистка и замена смазки не восстановит поврежденные тела качения, сепаратор или обойму. Для обычных подшипников единственно решение — установка нового или серьезный ремонт деталей старого с заменой поврежденных тел качения.

Крупногабаритные подшипники промышленных агрегатов в процессе эксплуатации проходят плановое техническое обслуживание на специальном оборудовании.

Фото: evolution.skf.com

предлагает такое оборудование для мониторинга состояния подшипниковых узлов. Своевременное обнаружение дефектов и качественное восстановление подшипников повышает производительность в целом за счет предупреждения простоев производства, что в результате дает существенный экономический эффект.

Чтобы принять правильное решение о дальнейшей судьбе подшипникового узла, будет правильным обратиться к специалистам компании за консультативной и технической поддержкой.

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.

Химический состав стали ШХ15

По ГОСТ 801-78 суммарное содержание Ni+Cu≤0,50%. В стали, полученной методом электрошлакового переплава массовая доля серы не должна превышать 0,01 %, а фосфора 0,025 %. При выплавке стали в кислых мартеновских печах допускается массовая доля меди до 0,30 % при сохранении нормы суммарной доли меди и никеля не более 0,050 %.

Химический состав в % по ГОСТ 21022-75:

По ГОСТ 21022-75 химический соства приведен для стали марки ШХ15-ДШ, полученную методом переплава в вакуумно-дуговой печи электродов из стали марки ШХ15, изготовленных из металла электрошлакового переплава.

Характеристики подшипниковых сплавов

Шарико-подшипниковая сталь, которая используется для изготовления подшипников качения, регулярно испытывает знакопеременные нагрузки. Повторяющиеся давление на любую зону колец роликов либо шариков становится причиной создания локального напряжения.

Напряжение периодически может достигать 500 кгс/см2, из-за чего может появляться несущественная деформация изделия качения. С первого взгляда может показаться, что ничего страшного не произошло, но так как напряжение воздействует на подшипник регулярно, то спустя какое-то время на нём появляются трещины.

Также во время эксплуатации подшипники существенно изнашиваются, поэтому на них появляются участки с истиранием. Износ обусловлен наличием напряжений и трения в процессе эксплуатации. В процессе эксплуатации могут откалываться небольшие частички, которые выполняют роль абразива, что приводит к преждевременному износу вследствие абразивного истирания.

На факторы истирания детали влияют следующие факторы:

• химические характеристики среды, где эксплуатируется деталь;
• качество сборки самого изделия;
• количество абразивных частиц в изделии.

Если деталь эксплуатируется в очень активном режиме, то элементы конструкции могут изнашиваться гораздо раньше, чем поломка произойдет по причине усталостных деформаций. Если на подшипники оказываются комбинированные нагрузки, то срок эксплуатации стали существенно уменьшиться.

Так как все элементы постоянно находятся в непосредственном контакте друг с другом, то обязательным условием при производстве подшипниковых сталей является исключение из их состава посторонних примесей

Важно, чтобы сплав был однородным, так как небольшие изменения в материале станут причиной того, что в процессе эксплуатации возникнут трещины и другие повреждения. Все подшипниковые стали должны обладать незначительной хрупкостью и характеризоваться высокими показателями сопротивления усталости в металлических сплавах

Также исходя из сферы применения сплавы должны быть устойчивыми к механическому износу и характеризоваться прочностью.

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.

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.

Рейтинг: /5 —
голосов

Свойства стальных сплавов

Исходя из названия можно сразу догадаться, что подшипниковые марки стали нужны для производства шариков для подшипников, колец, роликов и других разнообразных деталей, на которые оказывается повышенная нагрузка.

Стали с повышенным количеством углерода:

1. Сплавы, предназначенные для эксплуатации при высоких температурах и агрессивных средах. К таким сталям выдвигают повышенные требования, поэтому они должны характеризоваться устойчивостью к нагреву и коррозии.
2. Стальные сплавы для функционирования в стандартных условиях. Металл может использоваться в различных отраслях. Сплавы имеют в составе хромомарганец, хром, молибден, кремний.

К популярным подшипниковым сплавам можно отнести стали следующих марок: 11Х18М-ШД, ШХ15, 95Х18-Ш, ШХ20СГ, 8Х4М4ВФ1-Ш. Буквы ШД в маркировке стального сплава значит, что сталь изготавливалась при помощи вакуумно-дуговой переработки. Буква Ш означает, что при производстве данных сплавов использовалась электрошлаковая технология.

Основные характеристики металлических сплавов очень схожи с химическим составом стали из инструментальной группы.

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.

Углеродистая сталь

Сталь ШХ15 — углеродистая и малолегированная сталь, которая в изготовлении ножей приобрела название «углеродистой». Данный материал используется уже примерно в течение 100 лет. Основная область применения данного материала — это подшипниковые, износостойкие и режущие детали или элементы.

Также стоит отметить, что данная группа стали является классической для изготовления ножей и за рубежом. Нож из ШХ15 будет обладать огромной прочностью, а также значительной остротой. Такие изделия используют чаще всего для каких-либо режущих инструментов, однако из нее же можно изготавливать и обычные кухонные ножи.

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:

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.

Устойчивость к износу, то есть поверхность из ШХ15 не подвержено стиранию, что позволяет ей долгое время сохранять первоначальные рабочие свойства.

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.

Стойкость к высоким ударным и внешним механическим нагрузкам. На этом металле практически не образуются вмятины от точных воздействий.

Пластичность и вязкость в рассматриваемом сплаве находятся на среднем уровне из-за большой твёрдости.

Структура стали отлично поддаётся термообработке

Закалка и отжиг дают возможность улучшить прочность на молекулярном уровне.

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.

Плохая свариваемость. Высокой твёрдости сплав достигает благодаря большому содержанию углерода, элемента который отрицательно сказывается на свариваемости.

https://youtube.com/watch?v=7JHM5zK3zGs

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. Изделие из такой стали способно дать желаемый результат от работы, значительно сэкономив при этом бюджет, благодаря своей низкой стоимости.

Требования к химическому составу

Подшипниковые стали имеют в составе определенные легирующие компоненты:

• кремний;
• серу;
• углерод;
• марганец;
• хром;
• медь;
• фосфор;
• никель.

В зависимости от марки стального сплава все эти компоненты содержаться в определенных пропорциях. Если в сплаве ШХ15СГ содержится кремния 0,4-0,65%, а углерода — 0,95-1,05, то в стали ШХ15 кремния — 0,17-0,37%, а показатели углерода находятся в тех же пределах.

Немалое количество углерода, которое содержится в подшипниковых сталях, обеспечивает сплавам хорошую износостойкость в процессе эксплуатации. Также именно углерод влияет на прочность деталей после нагрева. Термообработка способствует стабильности геометрических параметров изделий при эксплуатационной температуре свыше 100 градусов. Хоть термообработка и обеспечивает стабильность, но снижается твердость стальных сплавов.

Марганец и хром, которые добавляются в подшипниковую сталь, обеспечивают сплавам повышение истироустойчивости и твердости.

Такой компонент, как молибден, добавляется в подшипниковые сплавы для обеспечения готовым изделиям долговечности. Несмотря на то, что большинство добавок обязательны, их количество играет очень большую роль. Чрезмерное количество может оказать негативное влияние, нужно соблюдать пропорции при производстве стали.

Компоненты с негативным влиянием

1. Медь. Данный элемент хоть и увеличивает прочность готовых слов, но при избытке может стать причиной появления трещин и надрывов.
2. Фосфор. Компонент способен уменьшать прочность на изгиб и делать материал хрупким. Если добавлять вещество в определенном количестве, то повышается восприимчивость стали к нагрузкам динамического характера.
3. Азот, олово либо мышьяк. Данные компоненты даже при наличии в тысячных долях процента могут стать причиной раскрашивания металла.
4. Никель. Если сталь имеет избыточные показатели никеля в своём составе, то твёрдость может существенно быть снижена.
5. Сера. Хоть нет однозначного мнения по данному компоненту, но отечественные производители стали не используют серу выше 0,15%, так как излишки компонента делают деталь склонной к быстрому усталостному разрушению.