Сталь ХВГ – инструментальная легированная сталь повышенной прокаливаемости, используется как конструктивный элемент и в качестве исходного материала для ручных инструментов и расходников. Инструмент из этой стали закаливается в масле и обычно прокаливается насквозь. ХВГ характеризуется повышенным содержанием марганца.
Где применяется сталь ХВГ
Сталь ХВГ применяется для изготовления измерительного и режущего инструмента, для которого повышенное коробление при закалке недопустимо (протяжки и другой инструмент с большим отношением длины к диаметру или толщине), а также специального инструмента и технологической оснастки:
- измерители ручные высокоточные миниатюрные;
- кольцевые присадки пружинно-рессорных смягчителей;
- детали прокатных механизмов на производстве;
- цилиндрообразные и дискообразные фрезы;
- запчасти для машин и станков любой сложности.
Тип выпуска стали ХВГ и вид поставки
Сталь ХВГ поставляется в виде сортового проката (и фасонного), калиброванных и шлифованных прутков, серебрянки, полос, поковок и кованых заготовок.
Соответствие стандартам ГОСТ:
- сортовой прокат, в том числе фасонный – ГОСТ 5950-2000 , ГОСТ 2590-2006 , ГОСТ 2591-2006
- калиброванный пруток – ГОСТ 5950-2000, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78
- шлифованный пруток и серебрянка – ГОСТ 5950-2000, ГОСТ 14955-77
- полоса – ГОСТ 4405-75
- поковки и кованые заготовки – ГОСТ 5950-2000, ГОСТ 1133-71, ГОСТ 7831-78
Расшифровка обозначения
Расшифровка марки стали включает химический состав и концентрацию значимых элементов в сплаве. Согласно ГОСТ 5950-2000, отсутствие цифр перед буквенным обозначением указывает, что массовая доля углерода в стали примерно равна 1%.
Как читать маркировку стали ХВГ?
Буквы Х, В и Г означают содержание соответственно хрома, вольфрама и марганца – не более 1,5%. Марганец отмечен буквой Г, а не М, поскольку буква М уже занята другими характеристиками.
Сталь ХВГ – одна из наилучших инструментальных сталей. Карбиды хрома и вольфрама придают ей высокую стойкость против истирания, марганец - высокую прокаливаемость, а вольфрам - мелкозернистость.
Кроме этого, сталь ХВГ содержит кремний, медь, никель и молибден. Их концентрация ниже значимой, поэтому в маркировке они не указываются. Перечислим их основные свойства:
- Кремний придаёт сплаву коррозионные стойкость и упругость;
- Никель повышает устойчивость к окислению;
- Молибден повышает прокаливаемость стали, прочность, устойчивость к коррозии и вязкость;
- Медь противостоит ржавчине.
Массовая доля элементов в стали ХВГ согласно ГОСТ 5950-2000
|
Элемент |
Углерод |
Кремний |
Марганец |
Хром |
Никель |
Молибден |
Вольфрам |
Медь |
|
Массовая доля элемента, % |
0,9 – 1,05 |
0,1 – 0,4 |
0,8 – 1,1 |
0,9 – 1,2 |
до 0,4 |
до 0,3 |
1,2 – 1,6 |
до 0,3 |
Физические свойства ХВГ
|
Физические свойства |
Температура испытаний, °С |
|||||||||
|
20 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
|
|
Плотность, кг/м3 |
7850 |
7830 |
7760 |
7660 |
||||||
|
Удельное электросопротивление, нОм*м |
380 |
|||||||||
|
Коэффициент линейного расширения, K-1 |
11,0 |
12,0 |
13,0 |
13,5 |
14,0 |
14,5 |
||||
Механические характеристики стали ХВГ
Основные свойства:
- Лёгкость механической обработки (фрезеровка, сверление).
- Сплав ХВГ легко гнётся, однако несколько десятков последовательных сгибаний-разгибаний в одном и том же месте вызывают трещину или разлом материала.
- Сталь ХВГ непригодна для сваривания, так как теряет прочность при высоких температурах.
Технологические свойства ХВГ
|
Ковка |
Температура начала 1070 градусов, конца 860. Охлаждение замедленное. |
|
Свариваемость |
Не применяется для сварных конструкций |
|
Склонность к отпускной хрупкости |
Малосклонна |
Достоинства стали ХВГ
- Высокие прочность, твёрдость и износоустойчивость. Из стали ХВГ делают наиболее ответственные элементы, работающие в сложных условиях.
- Повышенная надёжность и долговечность инструментов. За счёт этого достигается экономическая эффективность, несмотря на высокую стоимость легирующих добавок.
- Закаливаемость и прокаливаемость. Благодаря охлаждению в масле сразу после закалки изделия сохраняют необходимые габариты после обработки.
- Не требует шлифования. Готовые изделия устойчивы к появлению окалины и не нуждаются в дополнительной шлифовке.
- Защищенность от коррозии. Легирование хромом защищает сплав от разрушения.
- Минимальное наличие вредных примесей. Сера и фосфор трудноудаляемые элементы, которые попадают при выплавке стали в основном из чугуна. Они считаются вредными примесями, так как ухудшают качество стали. В состав марки ХВГ входит меньше 0,03% фосфора и серы.
- Обрабатываемость. Сплав легко поддается обработке давлением и резанием.
Недостатки стали ХВГ
Существенный минус ХВГ – повышенная восприимчивость к разрушающему действию со стороны влаги. Она очень подвержена действию воды, особенно солёной, а также щелочей и кислот. Сплав ХВГ ржавеет со скоростью примерно в 100 мкм/год (при сухой погоде с относительной влажностью воздуха порядка 70%), в дождь и туман или в солёной воде этот показатель ускоряется в несколько раз.
Аналоги и заменители стали ХВГ
Как правило, заменители и аналоги близки по составу к оригинальному сплаву.
Российские заменители ХВГ
- инструментальные легированные стали ХГ, ХВСГ, 9ХВГ, 9ХС, конструкционная легированная сталь ШХ15СГ.
Аналоги ХВГ
- Сталь 1.2419, 105WCr6 (Германия), 105WC13, 105WCr5, 90MCW5 (Франция),
- 107WCr5KU (Италия), 107WCR5 (ЕС), 2140 (Швеция), T31507 (США), SKS2, SKS3, SKSA (Япония), STS2, STS31 (Корея), W9 (Венгрия), ChWG (Болгария), CrWMn (Китай).
Термообработка ХВГ
Для стали ХВГ применяются процедуры отжига, закалки и отпуска. При их проведении важно соблюдать технологические требования, потому что от этого зависит качество конечного изделия.
Отжиг
Термический отжиг применяется перед механической обработкой будущей заготовки. Сплав накаляют до 800 градусов, затем он остывает со скоростью 50 градусов в час – вместе с отжигающей печью. Охладив заготовки до 500 градусов, их вынимают из печи, и последующее остывание осуществляется уже при обычных условиях.
Закалка
Для закалки сплав накаляют до 850 градусов. Затем его погружают в масло, где он остывает до 200 по Цельсию. Доохлаждение проводят при обычных условиях, время остаточного охлаждения строго не лимитируется. Закалять сталь ХВГ в воде нельзя.
Отпуск
Отпуск нужен для снятия усталостного напряжения заготовок. Заготовки подогревают до 190 градусов и держат их в печи при этой температуре до двух часов. Остывание производится на воздухе. Режимы закаливания индивидуальны для каждого класса изделий. Например, ножевая и ножовочная инструментальная закалка производится с опусканием заготовки в масло и с последующим отпусканием. Нормализация стали при этом не проводится. При закалке таким способом с ножа при работе с ним с острия не скалывается стальная крошка.
Уход за инструментом из стали ХВГ
- При правильном уходе инструмент устойчив к коррозии. После соприкосновения с кислой или щелочной средой его нужно промыть водой и протереть насухо.
- Рекомендуется смазывать изделия машинным маслом (если чистота инструмента не критична).
- Ни в коем случае не оставляйте изделие в воде или влажной среде.
