Сталь 15Х конструкционная легированная

Автор: | 27.08.2019




Заменители

Сталь 20Х.

Иностранные аналоги

Германия DIN 15Cr3,
20Cr4,
20CrS4
США (AISI, ASTM) 5015,
5120,
5120H
Великобритания BS 207
Япония JIS SCr420,
SCr420H

Характеристики

Сталь 15Х является хромистой конструкционной легированной сталью и относится к сталям небольшой прокаливаемости (прокаливается в деталях диаметром 25-35 мм). [1]

Вид поставки

  • Cортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-77, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 10702-78.
  • Калиброванный пруток ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 1051-73, ГОСТ 10702-78.
  • Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.
  • Полоса ГОСТ 103-78.
  • Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.
  • Трубы ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 9567-75.

Применение

Сталь 15Х применятся для изготовления цементуемых деталей к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины, а также деталей работающих в условиях износа при трении:

  • втулки,
  • пальцы,
  • шестерни,
  • валики,
  • толкатели

Хромистая сталь марки 15Х применяется в нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности преимущественно для изготовления цементуемых деталей, например, колоколов и метчиков ловильных и бурильных труб, различного
рода шестерен, валиков, осей, поршневых вальцов, муфт, фланцев, тарелок клапанов грязевых насосов, звездочек цепных передач буровых установок, работающих при высоких нагрузках и большой скорости, зубчатых колес буровых установок и т.д. [1]

к содержанию ↑

Расшифровка стали 15Х

Цифра 15 обозначает, что среднее содержание углерода в стали составляет 0,15%.
Буква Х означает, что в стали содержится хром в количестве до 1,5%.
Присутствие в конце обозначения буквы А означает, что сталь относится к категории высококачественной.



к содержанию ↑

Температура критических точек, °С

Ас1 Ас3 Аr3 Аr1
766 838 799 702

Термообработка

Цементация стали 15Х производится при температуре 920-950 °С. с последующей закалкой с температуры 800-820 °С в масле и отпуском при 180-200 °С. Время выдержки при температуре цементации ориентировочно может быть определено из расчета 1 ч на 0,1 мм толщины цементованного слоя.

Цементованная и термически обработанная сталь марки 15Х имеет большую прочность сердцевины, чем сталь 15.

Химический состав, % (ГОСТ 4543-77)

С Si Mn Cr Ni Cu S P
не более
0,12-0,18 0,17-0,37 0,4-0,7 0,7-1,0 0,30 0,30 0,035 0,035

Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)

Марка стали Массовая доля элементов, %
С Si Mn Cr Ni Mo Al Ti V B
15Х 0,12-0,18 0,17-0,37 0,40-0,70 0,70-1,00

ПРИМЕЧАНИЕ: Знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если иное не указано (см. ГОСТ 4543-2016).



к содержанию ↑

Механические свойства проката

ГОСТ Состояние поставки σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см2 Твердость, не более
не менее
ГОСТ 4543-77 Пруток, закалка с 880 °С в воде или масле, закалка с 770-820 °С в воде или масле; отпуск при 180 °С, охл. на воздухе или в масле 490 690 12 45 64
ГОСТ 10702-78 Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой:
после отжига или отпуска 550 60 HB 179
после сфероидизирующего отжига 340-440 60 HB 179
нагартованная без термообработки 590 5 45 HB 207
Пруток. Цементация при 910 °С, закалка с 790 °С в воде, отпуск при 190 °С 370 610 15 45 59 HB 179, HRCэ 58-64
к содержанию ↑

Механические свойства (ГОСТ 4543-2016)

Марка стали 38ХА
Режим термической обработки Закалка Температура, °С 1-й закалки
или нормализации
880
2-й закалки 770-820
Среда
охлаждения
Вода или масло
Отпуск Температура, °С 180
Среда
охлаждения
Воздух или масло
Механические
свойства,
не менее
Предел
текучести,
σт, МПа
490
Временное
сопротивление,
σв, МПа
690
Относительное удлинение
δ5, %
12
сужение
Ψ, %
45
Ударная
вязкость
KCU, Дж/см2
69
Размер сечения
заготовок для
термической
обработки (диаметр
круга или сторона
квадрата), мм
15
к содержанию ↑

Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)

Термообработка Сечение, мм КП σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см2 Твердость HB, не более
не менее
Нормализация До 100 195 195 390 26 55 59 111-156
100-300 195 195 390 23 50 54 111-156
Закалка+отпуск До 100 345 345 590 18 45 59 174-217
к содержанию ↑

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

tотп. °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см2
200 550 780 7 46 39
300 560 750 4 55 49
400 560 720 6 59 78
500 540 680 9 61 98
600 530 630 10 61 127

Примечание: Закалка с 880 °С.

к содержанию ↑

Механические свойств при повышенных температурах

tисп. °С σв, МПа δ10, % Ψ, %
800 48 36 56
900 47 19 25
1000 32 29 52
1100 32 42 96
1150 19 52 98

Примечание: Образец диаметром 10 мм, длиной 100 мм, отожженный; скорость перемещения захватов машины 0,38-0,47 мм/мин.

Ударная вязкость KCU

Термообработка KCU, Дж/см2, при температуре, °С
+20 -40
Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 200 °С, 1 ч 98 61

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1260, конца 800. Заготовки сечением до 200 мм охлаждаются на воздухе, сечением 200-700 мм подвергаются низкотемпературному отжигу.

Свариваемость — сваривается без ограничений(Кроме химико-термических обработанных деталей). Способы сварки: РДС, КТС без ограничений.

Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 0,9 и Kv б.ст = 1,0 при σв = 730 МПа.

Флокеночувствительность — не чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

к содержанию ↑

Плотность ρ кг/см3 при температуре испытаний, °С

Сталь 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
15Х 7830 7810 7780 7710 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 20-600
15Х 10,2 11,5 12,4 13,0 13,5 14,0

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Марка Стали λ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
15Х 44 44 43 41 39 36 33 32 32

Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К)

Марка стали c, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С
20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800 20-900 20-1000
15Х 496 508 525 538 567 588 626 706

Модуль нормальной упругости Е, ГПа

Марка стали При температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
15Х 215 212 194 191 179 170 162 142 132

Модуль упругости при сдвиге на кручение G, ГПа

Марка стали При температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
15Х 83 82 76 74 71 67 63 55 50

Узнать еще

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *