Сталь ХВГ характеристики, применение, ГОСТ

Общие сведения

Заменитель

Сталь 9ХС, Сталь ХГ, Сталь 9ХВГ, Сталь ХВСГ, Сталь ШХ15СГ

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5950-73, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71. Калиброванный пруток ГОСТ 5950-73, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 5950-73, ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 4405-75. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 5950-74, ГОСТ 1133-71, ГОСТ 7831-78.

Назначение

измерительный и режущий инструмент, для которого повышенное коробление при закалке недопустимо, резьбовые калибры, протяжки, длинные метчики, длинные развертки и другой вид специального инструмента, холодновысадочные матрицы и пуансоны, технологическая оснастка.

Расшифровка аббревиатуры

Из названия можно определить главные компоненты, которые наделяют железо особыми свойствами. В этом случае по символам ХВГ делается следующая расшифровка: Знак «Х» означает присутствие хрома (Cr), «В – ванадий (V), «Г» – марганец (Mn). Из слитков можно изготовить множество строительных приборов, но они обязаны строго соответствовать всем государственным стандартам. Например, калиброванные прутья разрешено выпускать только по ГОСТ 8560-78, 8559-75, 7417-75, 5950-2000. Для черновых или промежуточных деталей применяются 1133-71, 7831-78, 5950-2000 стандарты.

 ГОСТ 8560-78

 ГОСТ 1133-71

Полосная сталь ХВГ обязана придерживаться ГОСТ 4405-75. К серебрянке и шлифованным прутьям относятся правила 14955-77 и 5950-2000.

Изделия из стали ХВГ

Государственным требованиям должны соответствовать и другие разновидности, но только наличие данной маркировки может дать гарантию на высокое качество заготовки. Подобный регламент создан для регулирования технических предприятий, для защиты жизни и здоровья потребителей, с целью предупреждения обмана во время реализации товара. Поэтому наличие на ХВГ ГОСТ знака – обязательное условие продажи.

Скачать ГОСТ 4405-75

Состав сплава

Характеристики стали ХВГ и химический состав позволяют отнести ее к категории инструментальных легированных сплавов перлитного класса. Основными легирующими компонентами являются:

• углерод, повышающий твердость сплава, с содержанием в пределах 0,9-1,05%;
• хром, повышает стойкость к коррозии и прокаливаемость – 0,9-1,2%;
• вольфрам увеличивает износостойкость металла – 1,2-1,6%;
• кремний улучшает сопротивляемость отпускной хрупкости – 0,1-0,4%;
• марганец повышает вязкость и пластичность – 0,8-1,1%.

Среди второстепенных добавок:

• никель – не более 0,35%;
• медь и молибден – по 0,3%.

Количество вредных примесей – серы и фосфора, удерживается на минимальном уровне и не превышает 0,03%.

Расшифровка марки стали ХВГ указывает на главные добавки, определяющие основные свойства материала. Каждый из символов свидетельствует о присутствии одного из следующих элементов:

• «Х» — хрома;
• «В» — ванадия;
• «Г» — марганца.

Для улучшения механических свойств в начальный состав могут дополнительно добавить:

• от 1 до 2% марганца;
• 1-1,5% кремния;
• 1-5% вольфрама.

Часто производители уменьшают содержание углерода, чтобы добиться большей пластичности. Например, расшифровка марки стали 9ХВГ указывает на более низкую концентрацию основных легирующих элементов:

• углерода – 0,85-0,95%;
• хрома – 0,5-0,8%;
• вольфрама – 0,5-0,8%;
• кремния – до 0,35%.

Аналоги и сортамент

Инструментальная сталь ХВГ выступает в качестве базовой в группе аналогов. Заменителями ее могут быть сплавы:

Ближайшими зарубежными аналогами являются:

• в Германии – 1.2419, 105WCr6;
• Франции – 105WC13, 105WCr5, 90MCW5;
• Италии – 107WCr5KU;
• Евросоюзе – 107WCR5;
• Швеции — 2140;
• Соединенных Штатах – T31507;
• Японии – SKS2, SKS3, SKSA;
• Южной Корее – STS2, STS31;
• Венгрии – W9;
• Болгарии — ChWG;
• Китае – CrWMn.

Технические характеристики легированной стали 20Х13

Материал выпускается в виде:

• фасонного и сортового проката в соответствии с ГОСТами 5950-2000, 2590-2006;
• калиброванного прутка – с применением ГОСТов 8560-78 или 8559-75;
• поковок и кованых заготовок – 7831-78;
• полос – 4405-75;
• шлифованных прутков и серебрянки, согласно ГОСТу – 14955-77.

Основные свойства

Механические свойства стали ХВГ определяются несколькими составляющими:

• соотношением компонентов сплава;
• особенностями их химического взаимодействия;
• технологическими режимами термообработки.

Основные физические характеристики:

• плотность изменяется в интервале температур 20-600 градусов — от 7850 до 7660 кг/м3;
• удельное электросопротивление – 380 Ом*м;
• коэффициент линейного расширения а106 в температурном диапазоне 100-200 градусов составляет – 11-12 1/К;
• твердость НВ – 255 МПа;
• температурный интервал ковки – 1070-860 градусов.

Из технологических свойств следует отметить, что:

• сплав непригоден для создания сварных конструкций;
• обладает небольшой склонностью к отпускной хрупкости;
• проявляет чувствительность к образованию флокенов;
• характеризуется низкой устойчивостью к действию силовых и термических нагрузок.

Низкая теплостойкость не позволяет производить из стали изделия, работающие в условиях температур выше 200 градусов. Одной из важнейших характеристик металла является повышенная стойкость к коррозии, благодаря которой ее используют для создания сложных измерительных приборов особой точности.

Режимы термообработки

Характеристики и применение стали ХВГ в значительной степени зависят от выбранного режима термообработки. Существуют разные технологии теплового воздействия на металл.

Отжиг используется перед последующей механической обработкой изделия. Металл нагревают до 800 градусов. Затем происходит медленное снижение температуры со скоростью 50 град/ч до 5000С. Последующее охлаждение производится на воздухе.

Закалка увеличивает твердость металла одновременно со снижением его пластичности. Технология заключается в нагреве детали до высокой температуры и резком охлаждении. Для стали ХВГ процесс закалки включает:

• нагрев до 850 градусов;
• погружение в масло, где металл остывает до 200 градусов;
• дальнейшее охлаждение на воздухе.

Технические характеристики рессорно пружинной стали 65Г

Отпуск предназначен для снятия внутренних напряжений и образования более пластичной и прочной структуры в сплаве. После отпуска происходит частичное снижение твердости и прочности. Металл нагревается до 180-200 градусов и выдерживается в этом режиме до 2 часов. Затем охлаждается на воздухе.

При изготовлении режущих изделий режимы закалки разрабатываются индивидуально для каждого производителя. Чтобы добиться нужных характеристик для ножей из стали ХВГ, закалку проводят при 820 градусах, с погружением в масло и двухчасовым отпуском.

Ковка применяется для придания заготовкам необходимой формы. Чтобы избежать нарушения внутренней структуры или образования внешних дефектов, процесс следует проводить в заданном режиме, то есть в интервале от 1070 до 860 градусов.

Преимущества и недостатки

Основные достоинства стали состоят:

• в ее устойчивости к деформации;
• антикоррозийной стойкости, которую обеспечивает содержание хрома;
• износоустойчивости при воздействии динамических нагрузок;
• высокой прочности, позволяющей использовать ее для обработки других металлов;
• малой склонности к отпускной хрупкости;
• возможности разных видов обработки;
• умеренной стоимости.

В то же время, сталь марки ХВГ не обладает достаточной теплостойкостью. При повышении температуры более 200 градусов снижаются показатели твердости и прочности металла. Это обстоятельство ограничивает сферу применения сплава, так как при работе инструмента температуры режущей кромки могут достигать 600 и более градусов.

Недостатком стали считают и слишком маленький диапазон температур, необходимый для закалки. Его несоблюдение может привести к нарушению технологического процесса.

 

ХВГ

Сталь ХВГ   ГОСТ
5950-2000

Группа	Массовая доля элемента, %
Углерод	Кремний	Марганец	Хром	Вольфрам	Ванадий	Молибден	Никель
I	0,90 – 1,05	0,10 – 0,40	0,80 – 1,10	0,90 – 1,20	1,20 – 1,60	—	—	—

• I группа – для изготовления
  инструмента, используемого в основном для обработки ме­таллов и других материалов
  в холодном состоянии;
• По способу
  дальнейшей обработки горячекатаную и кованую
  металлопродукцию под­разделяют на подгруппы:
• а – для
  горячей обработки давлением;

б – для
холодной механической обработки (обточки, строжки фрезерования и т.д.)

1. По состоянию
   поверхности металлопродукцию подгруппы б подразделяют на:
2. О – обычного
   качества;
3. П –
   повышенного качества.
4. Температура
   критических точек, °С

Ас1	Ас3 (Асm)	Ar1	Мн
770	870	730	160

Твердость стали после
термообработки

Состояние поставки, режимы термообработки

HRCЭ (HB)

Прутки и полосы отожженные или высокоотпущенные Образцы. Закалка 850 °С, масло. Отпуск 180 °С Изотермический отжиг 780 – 800 °С, охлаждение со скоростью 50 град/ч до 670 – 720 °С, выдержка 2 – 3 ч, охлаждение со скоростью 50 град/ч до 550 °С, воздух Подогрев 650 – 700 °С. Закалка 830 – 850 °С, масло. Отпуск 150 – 200 °С, воздух (режим окончательной термообработки) Подогрев 650 – 700 °С. Закалка 830 – 850 °С. Отпуск 200 – 300 °С, воздух (режим окончательной термообработки)

До (255) Св. 61 (255) 63 – 64 59 – 63

Твердость и ударная вязкость в зависимости от сечения образца
Сечение, мм	Место вырезки образца	KCU, Дж/см2	HRCЭ
Закалка на мелкое зерно. Отпуск 150 – 160 °С
15	1/2R	40	64
25	1/2R	30	64
50	1/2R	20	63
100	1/2R	15	61

Твердость стали в зависимости от температуры отпуска
Температура отпуска, °С	HRCЭ
Заготовки сечением до 50 – 60 мм. Закалка 840 °С, масло или расплав солей с водой при 200 °С
180 – 220	59 – 63
230 – 280	57 – 61
280 — 340	55 – 57
Закалка 820 °С, масло
100	66
200	64
300	61
400	57
Закалка 830 – 850 °С, масло
170 — 200	63 – 64
200 — 300	59 – 63
300 — 400	53 – 59
400 — 500	48 – 53
500 — 600	39 — 48

Прокаливаемость
(Твердость HRCЭ)

Расстояние от торца, мм
2,5	5	7,5	10	15	20	25	30	35	45
65 — 67	62,5 – 66,5	57 — 66	49,5 – 65,5	41,5 — 63	38,5 — 60	37,5 – 55,5	38 – 51,5	36 – 47,5	35 – 43,5
Термообработка	Критическая твердость HRCЭ	Критический диаметр в масле, мм
Закалка	61	15 – 70

Кривая зависимости твердости по Роквеллу (HRC) от температуры отпуска:

• Температура
  ковки, °С:
• начало 1070,
• конца 860.
• Охлаждение замедленное.
• Свариваемость –
  не применяется для сварных конструкций.

Обрабатываемость
резанием – в горячекатаном состоянии при HB 235 и σВ=760 МПа, Кυ тв. спл=0,75,
Кυ б. ст=0,35,

1. Склонность к
   отпускной хрупкости – малосклонна.
2. Флокеночувствительность
   – чувствительна.
3. Применение:
   для измерительных и режущих инструментов, для которых повышенное коробление при
   закалке недопустимо; резьбовых калибров, протяжек, длинных метчиков, длинных
   разверток, плашек и другого вида специального инструмента, холодновысадочных
   матриц и пуансонов, технологической оснастки.
4. Сортамент:
5. кованая
   круглого и квадратного сечений – ГОСТ 1133-71;
6. горячекатаная
   круглого сечения – ГОСТ 2590-88;
7. горячекатаная
   квадратного сечения – ГОСТ 2591-88;
8. полосовая –
   ГОСТ 4405-75;
9. калиброванная
   – ГОСТ 7417-75; ГОСТ 8559-75 и ГОСТ 8560-78;
10. сталь со
    специальной отделкой поверхности – ГОСТ 14955-77.

Сталь ХВГ характеристики и применение

Распространенная благодаря характеристикам и хорошей обрабатываемости ковкой и резанием (после отжига), невысокой стоимости, сталь ХВГ применяется во многих агрегатах, конструкциях и промышленности. По структуре относиться она к заэвтектоидным сталям перлитного класса, по назначению к инструментальным легированным.

 

Применение ХВГ

Само название «инструментальная» определяет использование этой марки. Но какие свойства обеспечивают ей такое назначение? В первую очередь ее стойкость к короблению при закалке, которой она обязательно подвергается, и коррозионная стойкость.

• Так как сталь ХВГ не деформируется, из нее изготавливают мерительный инструмент высокой точности и любой длины.
• Устойчивость к образованию окалины позволяет подвергать изделия из этой стали термическим операциям в уже шлифованном виде, что также позволяет изготовить инструмент без припусков на окончательную механическую обработку (т. е. шлифование).
• Износостойкость поверхности и вязкая середина определяют, как сталь для изготовления деталей, подвергающихся динамическим нагрузкам, например, кольцам пружинных амортизаторов.
• Коррозионная стойкость ХВГ обеспечена содержанием хрома, актуальна при изготовлении практически любого инструмента и запчасти.
• Высокая прочность используется для изготовления деталей для прокатных станов, холодного волочения. Это пуансоны, валки, резьбовых калибров и т. д.
• Износостойкость и прочность — основные используемые характеристики для всех деталей, в том числе и замочных шайб.

Чем не обладает марка стали ХВГ, так это теплостойкостью, способностью сохранять свои свойства, в частности твердость, при высоких температурах.

Это условие необходимо для режущего и быстрорежущего инструмента, где температура кромок может достигать 650 ºC.

Разупрочнение ХВГ происходит при температуре 200 ºC, поэтому ее используют только для деталей, работающих в диапазоне низких температур.

Поставляется сталь ХВГ в:

• прутках калиброванных и шлифованных;
• серебрянке;
• листах толстых;
• полосах;
• поковках;
• болванках;
• слябах.

Расшифровка стали ХВГ

Марка ХВГ является базовой для аналоговых сталей перлитного класса. Ее химический состав обеспечивается минимальным количеством легирующих элементов (всего 4):

1. углерод — ± 1,0 %;
2. хром — 0,9-1,2 %;
3. кремний — 01-0,4 %;
4. вольфрам — 0,2-1,6 %.

Остальные элементы — второстепенные по значимости и выдерживаются в такой концентрации:

• марганец — 0,8-1,1 %;
• молибден до 0,3 %;
• никель — до 0,35 %;
• медь — до 0,3 %.

Так как сталь марки ХВГ относится к высококачественному классу, то содержание вредных примесей фосфора и серы регламентируется до 0,03 % (это минимально возможный предел). Остаточный кислород раскисляется при введении легирующих элементов Si и Mn.

Влияние элементов на свойства

На свойства стали влияет две составляющие:

• концентрация химических элементов, т. е. химический состав стали;
• их взаимодействие друг с другом, а также по отношению основного элемента (в данном случае Fe), что определяется термической обработкой.

Вводятся модифицирующие материалы в расплав, чтобы определенным образом заполнить кристаллическую решетку и тем самым определить ее свойства. К таким понятиям относятся:

• Прочность — любое искажение кристаллической решетки повышает эту характеристику;
• Увеличение слоя закалки — равномерное распределение температуры;
• Уменьшение деформаций — укомплектованная кристаллическая решетка;
• Склонность к трещинообразованию — здесь имеется в виду прочные межкристаллические связи т. е. образование карбидов по границам зерен, также это может быть образование сегрегаций.

Основной элемент повышающий прочность и определяющий сплав как сталь — углерод. Являясь ненамного меньшим, чем молекула Fe по размеру, он размещается в металлической решетке, образуя карбиды. Их форма, расположение и размеры имеют основное значение для характеристик металла при последующей отработке.

Главный легирующий элемент ХВГ — хром. Его атомы небольшие по размеру, уплотняют собой решетку, придавая ей еще большую плотность и стабильность.

Особенность атомов хрома образовывать оксиды практически такого же размера, как и сам атом, используются при выплавке сплава со свойствами нержавейки, но это при его содержании выше 10,5 %, а до этого предела он хорошо повышает прокаливаемость.

Для увеличения слоя закалки и уменьшения зерна ХВГ (что увеличивает качество стали) используются и следующие два элемента: молибден и вольфрам.

Помимо того, что они образуют еще более прочные карбиды, чем углерод, эти металлы очень тугоплавки и являются центрами кристаллизации, измельчая зерна, что повышает пластичность металла, не меняя его твердости, а также увеличивает прокаливаемый слой.

Легирование кремнием и марганцем (этот элемент не указывается в маркировке ввиду его второстепенного влияния по значимости).

Кремний не карбидообразующий элемент, он выталкивает карбиды к границам зерен, таким образом, упрочняя металл. Марганец в данном случае используют для баланса, т. к.

он в этой концентрации увеличивает вязкость и пластичность, снижает нежелательные последствия такого повышения прочности.

ГОСТ

ХВГ выпускается:

• ГОСТы 5950-2000, 2591-2006, 2590-2006 – общие стандарты фасонного проката
• ГОСТы 8560-78, 8559-75, 7417-75, 5950-2000 – калиброванный пруток
• ГОСТы 1133-71, 7831-78, 5950-2000 – поковки
• ГОСТ 4405-75 – полосы
• ГОСТы 14955-77, 5950-2000 – серебрянка и шлифованные прутки

Термическая обработка марки ХВГ

Сталь ХВГ подвергается следующим видам термической обработки:

• Отжиг — применяется для смягчения стали перед механической обработкой. Применяется эта процедура при необходимости, а именно, если заготовки подвергались холодной деформации.
• Закалка — проводиться после окончательной механической обработки, т. е. после изготовления детали (инструмента и т. д.), придания ему окончательных форм, без учета на шлифовку. Заготовку нагревают до температур 830 ºC и охлаждают, погружением в масло. После этого кристаллические связи меняются и преобладает мартенситная структура, очень прочная и хрупкая. Чтобы разбить такую деталь достаточно приложить мускульную силу.
• Снимают внутренние напряжение и устраняют нежелательные последствия с помощью отпуска. Это нагрев и выдержка металла при температуре ниже … превращений, конкретно для этой стали составляет 180 C с охлаждением на воздухе. Происходит коагуляция мартенситных иголок и получение структуры сорбита или троостита, наиболее прочной и пластичной.

Сталь ХВГ обладает удачным сочетанием прочности и коррозионной стойкости. Относительно невысокая стоимость и хорошая обрабатываемость позволяет широко применять ее в производстве. К недостаткам можно отнести узкий диапазон температур закалки и отжига (сталь легко пережечь) и разупрочнение при температуре выше 200 ºC.

Марочник сталей характеристики, свойства сталей и сплавов

Марка ХВГ – назначение

Инструментальная легированная сталь ХВГ используется для изготовления режущего/ измерительного инструмента, для которого при закалке недопустимо повышенное коробление – длинные развертки/ метчики, протяжки, резьбовые калибры, холодновысадочные пуансоны/ матрицы, технологическая оснастка, другой специальный инструмент.

Полоса ХВГ из стали

• Товары из стали ХВГ в наличии:

сделать заявку

Инструментальная сталь XBГ используется для выпуска режущего и измерительного инструмента, резьбовых калибров, протяжек, метчиков, разверток и др. Режущая часть такого инструмента при работе подвергается истиранию, тепловому воздействию и силовым нагрузкам, непрерывно деформируя срезаемый слой.

 

Отзывы

Фёдор, 20 лет, Омск:

«Использовал PGK для изготовления охотничьего ножа. Выбор пал на неё, потому что она единственная, с учётом бюджета, соответствовала всем моим требованиям: высокая твёрдость, хорошее удержание заточки, агрессивность реза, ударная прочность. Хотелось бы побольше стойкость к ржавлению. В итоге заказчик и так был доволен».

Вениамин, 51 год, Харьков:

«Имеется у меня такой хороший тактический нож из этого сплава, увесистый – самое то. Сразу после покупки начал тестировать его дома. Про ручку и прочее говорить не буду. Режет прекрасно. Начал рубить берёзовую палку диаметром где-то сантиметра 4, аж удивился: справился меньше чем за минуту без проблем. В гараже валялся жестяной лист раза в два-три толще жестяной банки – легко пробил его ножом, потянул вниз и полотно, не без усилий, но рассеклось. И самое удивительное, что после всего этого безобразия лезвие ещё хорошо резало бумагу на весу!».