Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 18ХГ

Сталь конструкционная легированная 18ХГ: описание, свойства, применение

Сталь 18ХГ относится к конструкционным легированным сталям, широко используемым в машиностроении и других отраслях промышленности благодаря своим высоким прочностным характеристикам, износостойкости и хорошей свариваемости. Эта марка стали отлично подходит для изготовления деталей, работающих в условиях высоких нагрузок, ударных воздействий и знакопеременных нагрузок.

 

Основные свойства стали 18ХГ:

 

• Высокая прочность и твердость: Легирование хромом и марганцем обеспечивает стали 18ХГ повышенную прочность и твердость, что позволяет использовать ее для изготовления деталей, подверженных значительным механическим нагрузкам.
• Износостойкость: Хром, входящий в состав стали, способствует образованию карбидов, повышающих износостойкость материала. Это особенно важно для деталей, работающих в условиях трения и абразивного износа.
• Ударная вязкость: Марганец в составе стали повышает ее ударную вязкость, что делает ее пригодной для изготовления деталей, подверженных ударным нагрузкам.
• Свариваемость: Сталь 18ХГ обладает хорошей свариваемостью, что позволяет изготавливать сварные конструкции сложной формы. При сварке рекомендуется предварительный подогрев и последующая термообработка для снятия напряжений.
• Обрабатываемость: Сталь хорошо поддается механической обработке, такой как резка, точение, фрезерование и шлифование.
• Прокаливаемость: Сталь 18ХГ обладает высокой прокаливаемостью, что позволяет получить высокую твердость на значительной глубине при закалке.
• Устойчивость к отпускной хрупкости: Сталь 18ХГ устойчива к отпускной хрупкости, что позволяет использовать ее для изготовления деталей, работающих при повышенных температурах.

 

Расшифровка обозначения стали 18ХГ:

 

• 18: Указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0,18%).
• Х: Обозначает наличие хрома.
• Г: Обозначает наличие марганца.

 

Химический состав стали 18ХГ (ГОСТ 4543-71):

 

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.15 - 0.21
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.80 - 1.10
Хром (Cr)	0.80 - 1.10
Никель (Ni)	до 0.30
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.040
Фосфор (P)	до 0.035

 

Механические свойства стали 18ХГ (ГОСТ 4543-71):

 

Механические свойства стали 18ХГ зависят от режима термообработки. Приводятся значения для различных состояний поставки:

• После нормализации:
  • Предел прочности (временное сопротивление разрыву), σ_в: не менее 640 МПа
  • Предел текучести, σ_т: не менее 390 МПа
  • Относительное удлинение при разрыве, δ₅: не менее 18%
  • Относительное сужение, ψ: не менее 45%
  • Ударная вязкость, KCU: не менее 59 Дж/см²
  • Твердость по Бринеллю, HB: 197-241
• После закалки и отпуска: (значения могут варьироваться в зависимости от температуры отпуска)
  • Предел прочности (временное сопротивление разрыву), σ_в: до 1100 МПа и выше (в зависимости от режима термообработки)
  • Предел текучести, σ_т: до 900 МПа и выше (в зависимости от режима термообработки)
  • Относительное удлинение при разрыве, δ₅: до 12% и выше (в зависимости от режима термообработки)
  • Относительное сужение, ψ: до 40% и выше (в зависимости от режима термообработки)
  • Ударная вязкость, KCU: до 40 Дж/см² и выше (в зависимости от режима термообработки)
  • Твердость по Роквеллу, HRC: до 55 HRC и выше (в зависимости от режима термообработки)

 

Физические свойства стали 18ХГ:

 

• Плотность: 7850 кг/м³
• Модуль упругости первого рода: 205 ГПа
• Коэффициент линейного теплового расширения (20-100°С): 11.7 * 10^-6 / °С
• Теплопроводность: 44 Вт/(м*К)
• Удельное электросопротивление: 245 Ом*мм²/м

 

Сферы применения стали 18ХГ:

 

Благодаря своим свойствам, сталь 18ХГ нашла широкое применение в различных отраслях промышленности:

• Машиностроение:
  • Изготовление шестерен, валов, осей, зубчатых колес, кулачковых валов, крестовин карданных валов и других деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и износа.
  • Производство деталей коробок передач, редукторов и других узлов трансмиссии.
  • Изготовление деталей двигателей внутреннего сгорания, таких как коленчатые валы, шатуны и распределительные валы.
  • Производство деталей строительной и дорожной техники, таких как экскаваторы, бульдозеры и краны.
  • Изготовление инструментов и оснастки для металлообрабатывающих станков.
• Автомобилестроение:
  • Производство деталей подвески, рулевого управления и тормозной системы.
  • Изготовление деталей трансмиссии и двигателя.
• Транспортное машиностроение:
  • Производство деталей железнодорожного транспорта, таких как оси вагонов и локомотивов.
  • Изготовление деталей судовых двигателей и механизмов.
• Горнодобывающая промышленность:
  • Изготовление деталей бурового оборудования и горных машин.
• Нефтегазовая промышленность:
  • Производство деталей насосно-компрессорного оборудования и трубопроводной арматуры.
• Сельскохозяйственное машиностроение:
  • Изготовление деталей тракторов и сельскохозяйственных машин.

 

Виды металлопроката из стали 18ХГ:

 

Сталь 18ХГ поставляется в виде различных видов металлопроката:

• Круг: Используется для изготовления валов, осей, шестерен и других деталей вращения.
• Квадрат: Применяется для изготовления деталей прямоугольной формы, таких как фланцы, планки и кронштейны.
• Полоса: Используется для изготовления рессор, пружин и других плоских деталей.
• Лист: Применяется для изготовления сварных конструкций, корпусов и обшивок.
• Трубы: Используются для транспортировки жидкостей и газов, а также для изготовления конструкций.
• Поковки и штамповки: Используются для изготовления деталей сложной формы, требующих высокой прочности и износостойкости.
• Сортовой прокат: (арматура, уголок, швеллер, балка) - используется в строительстве и машиностроении для создания несущих конструкций.

 

ГОСТы, ссылающиеся на сталь 18ХГ или металлопрокат из нее:

 

• ГОСТ 4543-71: Сталь легированная конструкционная. Марки.
• 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 19281-2014: Прокат толстый и широкополосный из сталей общего назначения. Технические условия. (В данном ГОСТе сталь 18ХГ может упоминаться как один из возможных материалов для изготовления проката).
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной легированной стали. Общие технические условия.
• ГОСТ 1133-71: Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент.
• ГОСТ 1050-2013: Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия. (Несмотря на то, что сталь 18ХГ - легированная, данный ГОСТ может использоваться в качестве общего нормативного документа при производстве металлопродукции).
• ОСТ 3-1686-90: Изделия крепежные. Общие технические условия. (Сталь 18ХГ может применяться для изготовления высокопрочного крепежа).

 

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 18ХГ:

 

Сталь 18ХГ используется на различных этапах производства в машиностроительных и металлургических цехах:

• Металлургическое производство:
  • Плавка стали: Сталь выплавляется в электропечах или конвертерах с соблюдением заданного химического состава.
  • Разливка стали: Расплавленная сталь разливается в слитки или заготовки для последующей переработки.
• Прокатное производство:
  • Горячая прокатка: Слитки или заготовки подвергаются горячей прокатке на прокатных станах для получения требуемых размеров и формы металлопроката (круг, квадрат, полоса, лист).
• Кузнечно-прессовое производство:
  • Ковка и штамповка: Заготовки из стали 18ХГ подвергаются ковке или штамповке для придания им окончательной формы. Эти операции могут выполняться как в горячем, так и в холодном состоянии.
• Механическая обработка:
  • Резка: Металлопрокат и заготовки режутся на заготовки требуемой длины с использованием ленточнопильных станков, дисковых пил или газовой резки.
  • Точение: На токарных станках выполняется обработка наружных и внутренних поверхностей деталей, включая обточку, расточку, подрезку и нарезание резьбы.
  • Фрезерование: На фрезерных станках выполняется обработка плоских и фасонных поверхностей, а также нарезание зубьев.
  • Шлифование: На шлифовальных станках выполняется финишная обработка поверхностей для достижения высокой точности и шероховатости.
  • Сверление: На сверлильных станках выполняется сверление отверстий различного диаметра.
• Термическая обработка:
  • Закалка: Нагрев стали до определенной температуры с последующим быстрым охлаждением в воде, масле или на воздухе для повышения твердости и прочности.
  • Отпуск: Нагрев закаленной стали до более низкой температуры для снижения хрупкости и повышения вязкости.
  • Нормализация: Нагрев стали до определенной температуры с последующим охлаждением на воздухе для улучшения структуры и механических свойств.
  • Отжиг: Нагрев стали до определенной температуры с последующим медленным охлаждением для снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости.
• Сварочное производство:
  • Сварка: Соединение деталей из стали 18ХГ с использованием различных методов сварки (дуговая, газовая, контактная).
  • Контроль качества сварных соединений: Проверка качества сварных соединений с использованием различных методов неразрушающего контроля (ультразвуковой, рентгеновский, магнитопорошковый).
• Инструментальное производство:
  • Изготовление режущего инструмента (резцы, фрезы, сверла) и штампов для холодной штамповки.

В заключение, сталь 18ХГ – это универсальный конструкционный материал с широким спектром применения. Правильный выбор режима термообработки позволяет получить оптимальное сочетание прочности, твердости, износостойкости и вязкости для конкретных условий эксплуатации. Применение данной стали регламентируется множеством ГОСТов, что обеспечивает стабильность качества и соответствие требованиям различных отраслей промышленности.