Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 15ХА

Сталь конструкционная легированная 15ХА: описание, свойства, применение

Сталь 15ХА – это конструкционная легированная сталь, обладающая высокой прочностью, износостойкостью и хорошей обрабатываемостью. Благодаря своему химическому составу и термической обработке, она широко применяется в различных отраслях промышленности для изготовления деталей, работающих в условиях повышенных нагрузок, высоких температур и износа.

Свойства стали 15ХА:

• Высокая прочность: Сталь 15ХА обладает хорошими показателями прочности, что позволяет использовать ее для изготовления деталей, подверженных значительным механическим нагрузкам.
• Износостойкость: Легирующие элементы, входящие в состав стали, повышают ее износостойкость, что делает ее пригодной для изготовления деталей, работающих в условиях трения.
• Улучшенная обрабатываемость: Сталь 15ХА хорошо поддается механической обработке, что облегчает изготовление деталей сложной формы.
• Повышенная прокаливаемость: Благодаря легирующим элементам сталь 15ХА имеет повышенную прокаливаемость, что позволяет получать высокую твердость на значительной глубине после закалки.
• Свариваемость: Сталь 15ХА ограниченно свариваема. Для получения качественных сварных соединений требуется предварительный подогрев и последующая термообработка.
• Жаростойкость: Сталь 15ХА сохраняет свои механические свойства при повышенных температурах, что позволяет использовать ее для изготовления деталей, работающих в условиях нагрева.

Химический состав стали 15ХА (ГОСТ 4543-71):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.12 - 0.18
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.40 - 0.70
Хром (Cr)	0.80 - 1.10
Никель (Ni)	до 0.30
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.025
Фосфор (P)	до 0.025

Расшифровка обозначения:

• 15: Указывает на содержание углерода в сотых долях процента (0,15%).
• Х: Обозначает наличие хрома в составе стали.
• А: Указывает на то, что сталь является высококачественной.

Механические свойства стали 15ХА (ГОСТ 4543-71):

Механические свойства стали 15ХА могут варьироваться в зависимости от термической обработки и состояния поставки. Ниже приведены типичные значения для нормализованного состояния:

Свойство	Значение	Единица измерения
Предел прочности (временное сопротивление)	640-780	МПа
Предел текучести	390-490	МПа
Относительное удлинение	18-22	%
Относительное сужение	50-60	%
Ударная вязкость	78-98	Дж/см²
Твердость по Бринеллю	187-229	HB

• Предел прочности (σ_в): Максимальное напряжение, которое материал может выдержать до начала разрушения.
• Предел текучести (σ_т): Напряжение, при котором материал начинает деформироваться пластически (необратимо).
• Относительное удлинение (δ): Процентное увеличение длины образца после разрыва по отношению к его первоначальной длине.
• Относительное сужение (ψ): Процентное уменьшение площади поперечного сечения образца после разрыва по отношению к его первоначальной площади.
• Ударная вязкость (KCU): Способность материала сопротивляться разрушению под воздействием ударных нагрузок.
• Твердость по Бринеллю (HB): Мера сопротивления материала вдавливанию индентора (шарика) под определенной нагрузкой.

Физические свойства стали 15ХА:

Свойство	Значение	Единица измерения
Плотность	7850	кг/м³
Модуль упругости (E)	2.0 x 105	МПа
Коэффициент линейного теплового расширения (α)	11.7 x 10-6	1/°C
Теплопроводность (λ)	44	Вт/(м·°С)
Удельная теплоемкость (c)	480	Дж/(кг·°С)
Электрическое сопротивление (ρ)	0.23 x 10-6	Ом·м

Расшифровка обозначений:

• Плотность (ρ): Масса вещества, содержащаяся в единице объема.
• Модуль упругости (E): Мера сопротивления материала упругой деформации (изменению формы под нагрузкой без остаточной деформации).
• Коэффициент линейного теплового расширения (α): Мера изменения линейных размеров материала при изменении температуры на один градус.
• Теплопроводность (λ): Способность материала проводить тепло.
• Удельная теплоемкость (c): Количество тепла, необходимое для нагрева единицы массы вещества на один градус.
• Электрическое сопротивление (ρ): Мера сопротивления материала прохождению электрического тока.

Сферы применения стали 15ХА:

Сталь 15ХА широко применяется в различных отраслях промышленности благодаря своим высоким механическим свойствам и износостойкости. Основные сферы применения включают:

• Машиностроение:
  • Изготовление шестерен, валов, зубчатых колес, кулачков и других деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и износа.
  • Производство деталей коробок передач, редукторов и других механизмов, где требуется высокая прочность и износостойкость.
  • Изготовление деталей двигателей внутреннего сгорания (клапаны, толкатели и др.).
  • Производство крепежных элементов (болты, гайки, шпильки) для ответственных соединений.
• Автомобилестроение:
  • Изготовление деталей трансмиссии (шестерни, валы).
  • Производство деталей подвески и рулевого управления.
• Авиационная промышленность:
  • Изготовление деталей авиационных двигателей и трансмиссий (менее распространено, чем специальные авиационные стали).
• Нефтегазовая промышленность:
  • Изготовление деталей бурового оборудования, работающих в условиях повышенного износа и коррозии.
• Железнодорожный транспорт:
  • Изготовление деталей вагонов и локомотивов, подверженных высоким нагрузкам и износу.
• Производство подшипников:
  • Изготовление колец подшипников (после соответствующей термической обработки).
• Сельскохозяйственное машиностроение:
  • Изготовление деталей сельскохозяйственной техники, работающих в условиях повышенного износа и ударных нагрузок.
• Инструментальное производство:
  • Изготовление некоторых видов инструментов, требующих высокой прочности и износостойкости (например, штампы, пуансоны).

Виды металлопроката из стали 15ХА:

Сталь 15ХА поставляется в различных видах металлопроката, что позволяет использовать ее для изготовления деталей различной формы и размеров:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используемый для изготовления валов, осей, шестерен и других деталей вращения.
• Квадрат: Используется для изготовления деталей прямоугольной формы, а также для заготовок под дальнейшую обработку.
• Полоса: Используется для изготовления плоских деталей, накладок и других элементов конструкций.
• Лист: Используется для изготовления корпусных деталей, обшивок и других плоских элементов.
• Трубы: Используются для изготовления трубопроводов, валов и других полых деталей.
• Поковки и штамповки: Используются для изготовления деталей сложной формы с высокими требованиями к прочности.

ГОСТы, регламентирующие сталь 15ХА и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 4543-71: Сталь легированная конструкционная. Марки. (Определяет химический состав, механические свойства и другие характеристики стали 15ХА).
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент.
• ГОСТ 103-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент.
• ГОСТ 19903-2015: Прокат листовой горячекатаный. Сортамент.
• ГОСТ 8734-75: Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент.
• ГОСТ 8732-78: Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент.
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия. (Регламентирует требования к поковкам, изготовленным из стали 15ХА).
• Могут существовать и другие ГОСТы и ТУ (технические условия), регламентирующие конкретные виды продукции из стали 15ХА.

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 15ХА:

Сталь 15ХА широко используется в различных операциях в цехах металлообрабатывающих предприятий:

• Механическая обработка:
  • Токарная обработка: Изготовление деталей вращения (валы, оси, шестерни) на токарных станках.
  • Фрезерная обработка: Изготовление деталей сложной формы с использованием фрезерных станков.
  • Сверление: Создание отверстий в деталях с помощью сверлильных станков.
  • Шлифование: Достижение высокой точности и гладкости поверхности деталей.
  • Расточка: Увеличение диаметра отверстий с высокой точностью.
• Термическая обработка:
  • Закалка: Повышение твердости и прочности стали путем нагрева до определенной температуры и последующего быстрого охлаждения.
  • Отпуск: Снижение внутренних напряжений и повышение пластичности стали после закалки.
  • Нормализация: Улучшение структуры стали и снижение внутренних напряжений.
  • Цементация: Насыщение поверхностного слоя стали углеродом для повышения твердости и износостойкости. (Часто применяется для шестерен и других деталей, работающих в условиях трения).
  • Азотирование: Насыщение поверхностного слоя стали азотом для повышения твердости, износостойкости и коррозионной стойкости.
• Сварочные работы:
  • Дуговая сварка: Соединение деталей из стали 15ХА с использованием различных видов дуговой сварки (ручная дуговая сварка, полуавтоматическая сварка, автоматическая сварка). Требуется предварительный подогрев и последующая термообработка для снятия напряжений.
  • Контактная сварка: Соединение деталей из стали 15ХА с использованием контактной сварки (точечная, шовная).
• Кузнечно-прессовое производство:
  • Ковка: Изготовление деталей сложной формы с помощью ковки.
  • Штамповка: Изготовление деталей с высокой точностью и производительностью с помощью штамповки.
• Литейное производство:
  • Хотя сталь 15ХА чаще используется в виде проката, в некоторых случаях возможно изготовление отливок из этой стали для специальных целей.

 

Сталь 15ХА – это универсальный конструкционный материал, обладающий широким спектром применения. Ее высокие механические свойства, износостойкость и хорошая обрабатываемость делают ее незаменимой во многих отраслях промышленности. Правильный выбор режима термической обработки и технологии обработки позволяет получать детали с оптимальными характеристиками для конкретных условий эксплуатации. При работе со сталью 15ХА необходимо учитывать ее ограниченную свариваемость и соблюдать соответствующие технологические процессы.