Сталь ШХ15СГ
Сталь ШХ15СГ - высокоуглеродистая хромистая подшипниковая сталь повышенной прокаливаемости по ГОСТ 801-78. От базовой марки ШХ15 она отличается дополнительным легированием кремнием (0,40-0,65% против 0,17-0,37%) и марганцем (0,90-1,20% против 0,20-0,40%), которые резко повышают устойчивость переохлаждённого аустенита. Благодаря этому ШХ15СГ прокаливается насквозь в существенно больших сечениях, чем ШХ15, и применяется для крупногабаритных колец и тел качения подшипников, где обычная подшипниковая сталь не даёт однородной твёрдости по всему сечению.
Химический состав стали по ГОСТ 801-78: углерод 0,95-1,05%, кремний 0,40-0,65%, марганец 0,90-1,20%, хром 1,30-1,65%, никель не более 0,30%, медь не более 0,25% (при этом суммарное содержание никеля и меди ограничено 0,50%), сера не более 0,020%, фосфор не более 0,027%, титан не более 0,010%. Отдельно нормируется содержание кислорода - не более 0,0015% (15 ppm): это показатель чистоты стали по оксидным неметаллическим включениям, от которого напрямую зависит контактная выносливость подшипника при циклических нагрузках.
01О стали ШХ15СГ
В отожжённом состоянии (отжиг 790-810 °C с охлаждением с печью со скоростью 15 °C/ч) сталь имеет предел прочности 590-730 МПа, предел текучести 370-410 МПа, относительное удлинение 20%, относительное сужение 45% и ударную вязкость KCU 44 Дж/см². Твёрдость отожжённого проката по ГОСТ 801-78 составляет HB 179-217 - в этом состоянии заготовки поставляются и обрабатываются резанием. После закалки и низкого отпуска сталь набирает рабочую твёрдость 61-65 HRC (по справочным данным), обеспечивающую износостойкость и контактную прочность подшипниковых деталей.
Сталь ШХ15СГ чувствительна к флокенам - внутренним трещинам, связанным с растворённым водородом, поэтому крупные заготовки после горячей деформации охлаждают по строгим замедленным режимам. Она также склонна к отпускной хрупкости, что требует контролируемого охлаждения после отпуска. Для сварных конструкций сталь не применяют из-за высокого содержания углерода. Хром в составе (около 1,5%) обеспечивает прокаливаемость и участвует в карбидообразовании, но не делает сталь нержавеющей - от коррозии подшипниковые детали защищают консервацией и смазкой в процессе эксплуатации.
Плотность стали ШХ15СГ по справочным данным составляет 7,65 г/см³ (7650 кг/м³) при 20 °C, тогда как для базовой ШХ15 справочники приводят 7,81 г/см³. Часть разницы даёт повышенное содержание кремния: кремний легче железа и снижает плотность стали. При расчёте теоретической массы проката из ШХ15СГ пользуются справочным значением 7,65 г/см³. Модуль упругости при 20 °C равен 2,11·10⁵ МПа (211 ГПа). По химическому составу и назначению зарубежными аналогами ШХ15СГ являются немецкая 100CrMn6 (номер материала 1.3520), американская A485 Gr.2, японская SUJ3 и китайская GCr15SiMn - эти марки применяются в производстве крупногабаритных подшипников качения и позволяют подбирать замену при работе с импортным оборудованием.
02Расшифровка обозначения ШХ15СГ
Буква «Ш» указывает на принадлежность к шарикоподшипниковым сталям - группе сталей для колец и тел качения подшипников. «Х15» обозначает хром, но, в отличие от обычного правила маркировки легированных конструкционных сталей (где цифра после буквы элемента даёт целые проценты), у подшипниковых сталей она указывает содержание хрома в ДЕСЯТЫХ долях процента: «15» означает около 1,5% Cr (фактически 1,30-1,65%). Буква «С» указывает на повышенное содержание кремния: 0,40-0,65% против 0,17-0,37% у базовой ШХ15. Буква «Г» - повышенное содержание марганца: 0,90-1,20% против 0,20-0,40% у ШХ15. Дополнительное легирование кремнием и марганцем не меняет назначение стали, но резко повышает устойчивость переохлаждённого аустенита, то есть прокаливаемость: ШХ15СГ применяют там, где сечение детали слишком велико для сквозной закалки обычной ШХ15.
03Химический состав стали ШХ15СГ
| Показатель | Значение |
|---|---|
| C (углерод) | 0,95-1,05 |
| Si (кремний) | 0,40-0,65 |
| Mn (марганец) | 0,90-1,20 |
| Ni (никель) | ≤0,30 |
| S (сера) | ≤0,020 |
| P (фосфор) | ≤0,027 |
| Cr (хром) | 1,30-1,65 |
| Ti (титан) | ≤0,010 |
| Cu (медь) | ≤0,25 |
| O (кислород) | ≤0,0015 |
04Механические свойства стали ШХ15СГ
| Состояние | σв, МПа | σт, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см² | Твёрдость |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Отожжённый прокат (отжиг 790-810 °C, охлаждение с печью 15 °C/ч; ГОСТ 801-78) | 590-730 | 370-410 | 20 | 45 | 44 | HB 179-217 |
| После закалки и низкого отпуска (по справочным данным) | - | - | - | - | - | 61-65 HRC |
| Критерий прокаливаемости при торцовой закалке (ГОСТ 801-78) | - | - | - | - | - | 60 HRC (у ШХ15 61 HRC) |
05Физические свойства ШХ15СГ
| Плотность (20 °C) | 7,65 г/см³ (7650 кг/м³), по справочным данным; ниже значения, которое приводят для базовой ШХ15 (7,81 г/см³) |
|---|---|
| Модуль упругости E (20 °C) | 2,11·10⁵ МПа (211 ГПа) |
| Коэффициент линейного расширения α | 13,4·10⁻⁶ 1/град в диапазоне 20-200 °C; 13,6·10⁻⁶ 1/град в диапазоне 20-300 °C |
| Критические точки | Ac1 750 °C, Acm 910 °C, Ar1 688 °C, точка начала мартенситного превращения Мн 205 °C |
06Термообработка ШХ15СГ: режимы закалки и отпуска
| Отжиг сфероидизирующий | 790-810 °C с последующим охлаждением с печью со скоростью 15 °C/ч - формирует зернистый перлит, твёрдость снижается до HB 179-217 (состояние поставки по ГОСТ 801-78) |
|---|---|
| Закалка | 810-840 °C, охлаждение в масле (по справочным данным; ГОСТ 801-78 при испытании прокаливаемости задаёт нагрев образца ШХ15СГ под закалку 840 °C против 850 °C у ШХ15). Температура аустенитизации несколько ниже, чем у ШХ15 (830-860 °C), хотя точка Ac1 у ШХ15СГ выше (750 против 724 °C): дополнительный перегрев не нужен, так как кремний и марганец сами повышают устойчивость переохлаждённого аустенита и снижают критическую скорость закалки, а избыточный нагрев увеличил бы долю остаточного аустенита и укрупнил зерно. Прокаливаемость при этом позволяет получать мартенсит по всему сечению крупных колец и тел качения |
| Отпуск низкий | 150-170 °C - формирует рабочую твёрдость 61-65 HRC (по справочным данным) |
| Особенности термообработки | Сталь чувствительна к флокенам и склонна к отпускной хрупкости, поэтому режимы охлаждения после ковки и прокатки, а также после отпуска выдерживают строго |
07Технологические свойства ШХ15СГ: прокаливаемость
Режимы термообработки, сварки и резания марки ШХ15СГ - что важно технологу.
| Прокаливаемость | Повышенная за счёт легирования кремнием (0,40-0,65%) и марганцем (0,90-1,20%): сталь прокаливается насквозь в существенно больших сечениях, чем ШХ15 |
|---|---|
| Флокеночувствительность | Чувствительна к флокенам - трещинам от растворённого водорода; при прокатке и ковке крупных заготовок требуется контролируемое замедленное охлаждение |
| Отпускная хрупкость | Склонна к отпускной хрупкости, поэтому отпуска в опасном интервале температур избегают, а режимы отпуска и охлаждения выдерживают строго |
| Чистота по включениям | Кислород ограничен на уровне ≤0,0015% - показатель чистоты по оксидным включениям, определяющий контактную выносливость подшипника |
| Свариваемость и назначение | Для сварных конструкций не применяется из-за высокого содержания углерода; назначение - крупногабаритные детали подшипников качения; аналог 100CrMn6 / 1.3520 (EN) |
08Применение стали ШХ15СГ
Где применяется сталь ШХ15СГ на производстве.
09Зарубежные аналоги
| Аналог (EN / DIN / AISI) |
|---|
| 100CrMn6 / 1.3520 (EN) |
| A485 Gr.2 (ASTM, США) |
| SUJ3 (JIS, Япония) |
| GCr15SiMn (GB, Китай) |
10Марка ШХ15СГ в нормативных документах
Действующие стандарты, в которых марка упоминается напрямую или через эквивалент. Каждая ссылка - на справочную страницу ГОСТа.
- ГОСТ 103-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовойСортамент горячекатаной полосы: ширина 10-200 мм, толщина 4-80 мм, масса 1 м. Марки стали по ГОСТ 535-2005 и 1050-2013.
- ГОСТ 2590-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный круглыйСортамент горячекатаного круга: диаметры 5-270 мм, площадь сечения и масса 1 м. Марки стали по ГОСТ 535-2005 и ГОСТ 1050-2013.
- ГОСТ 801-78. Сталь подшипниковая (технические условия)Сталь подшипниковая (технические условия)
11Частые вопросы по стали ШХ15СГ
Чем сталь ШХ15СГ отличается от ШХ15?
Почему ШХ15СГ прокаливается в больших сечениях лучше, чем ШХ15?
Что означает обозначение ШХ15СГ?
Почему кремний в стали ШХ15СГ повышает склонность к обезуглероживанию и как с этим борются?
Почему содержание хрома около 1,5% не делает сталь ШХ15СГ нержавеющей?
Почему в стали ШХ15СГ нормируется содержание кислорода не более 0,0015%?
12Купить прокат из стали ШХ15СГ со склада
Позиции под партию подбираем по вашей спецификации - пришлите перечень типоразмеров или чертёж, менеджер посчитает массу и пришлёт счёт. Сертификат и паспорт качества плавки - к каждой партии.
Заказать прокат из стали ШХ15СГ - счёт за 15 минут
Пришлите чертёж, спецификацию или опишите задачу - менеджер подберёт позицию, посчитает массу и пришлёт счёт за 15 минут. Сертификат и паспорт качества на плавку - к каждой партии.