Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная легированная 9ХВГ

Сталь инструментальная легированная 9ХВГ: описание, свойства, применение

Сталь 9ХВГ – это инструментальная легированная сталь, широко применяемая для изготовления режущего, измерительного и деформирующего инструмента, работающего в условиях повышенного износа и средних температур нагрева. Благодаря своему сбалансированному химическому составу и специальной термической обработке, сталь 9ХВГ сочетает в себе высокую твердость, прочность, износостойкость и достаточную вязкость, что делает ее универсальным материалом для различных производственных задач.

Свойства стали 9ХВГ:

• Высокая твердость: Сталь 9ХВГ приобретает высокую твердость после закалки и отпуска, что обеспечивает устойчивость режущей кромки инструмента к затуплению и износу.
• Износостойкость: Легирующие элементы, такие как хром, вольфрам и ванадий, формируют карбиды, которые повышают износостойкость стали, особенно при работе с абразивными материалами.
• Прочность: Сталь 9ХВГ обладает достаточной прочностью, чтобы выдерживать значительные нагрузки и предотвращать сколы и разрушения инструмента.
• Вязкость: Наличие марганца и ванадия способствует повышению вязкости стали, что снижает ее хрупкость и увеличивает сопротивление ударным нагрузкам.
• Прокаливаемость: Сталь 9ХВГ обладает хорошей прокаливаемостью, что позволяет получать высокую твердость по всему сечению инструмента, особенно при закалке в масле.
• Теплостойкость: Сталь сохраняет свои свойства при умеренных температурах нагрева (до 200-250°C), что позволяет использовать ее для изготовления инструментов, работающих с нагревом.
• Обрабатываемость: Сталь 9ХВГ хорошо обрабатывается резанием в отожженном состоянии, что облегчает изготовление сложных инструментов.
• Шлифуемость: После термообработки сталь хорошо поддается шлифовке, что позволяет получать высокую точность и чистоту поверхности инструмента.

Расшифровка обозначения стали 9ХВГ:

• 9 - указывает на содержание углерода в стали, примерно 0,9%.
• Х - указывает на наличие хрома (Cr) в качестве легирующего элемента.
• В - указывает на наличие вольфрама (W) в качестве легирующего элемента.
• Г - указывает на наличие марганца (Mn) в качестве легирующего элемента.

Цифры, следующие за буквами, указывают на приблизительное процентное содержание легирующего элемента. Если цифра отсутствует, то содержание элемента составляет около 1%.

Химический состав стали 9ХВГ (ГОСТ 5950-2000):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.85 - 0.95
Кремний (Si)	0.15 - 0.35
Марганец (Mn)	1.20 - 1.60
Хром (Cr)	0.95 - 1.25
Вольфрам (W)	0.95 - 1.25
Ванадий (V)	0.15 - 0.25
Никель (Ni)	до 0.4
Медь (Cu)	до 0.3
Сера (S)	до 0.03
Фосфор (P)	до 0.03

Механические свойства стали 9ХВГ (ГОСТ 5950-2000, для образцов после закалки и отпуска):

Свойство	Значение
Твердость HRCэ (после закалки и отпуска)	61-65
Предел прочности при изгибе (σизг), МПа	2500-2900
Ударная вязкость (KCU), Дж/см²	20-40

• HRCэ - Твердость по Роквеллу, шкала C (Rockwell C hardness). Этот показатель указывает на сопротивление материала вдавливанию. Чем выше значение HRCэ, тем тверже материал.
• σизг - Предел прочности при изгибе. Это максимальное напряжение, которое материал может выдержать при изгибе до начала разрушения.
• KCU - Ударная вязкость. Этот показатель характеризует способность материала поглощать энергию удара без разрушения.

Физические свойства стали 9ХВГ:

Свойство	Значение
Плотность (ρ), кг/м³	7740
Теплопроводность (λ), Вт/(м·К)	20-30 (при 20°C)
Удельная теплоемкость (c), Дж/(кг·К)	460
Температура ковки, °C	1150-850
Температура закалки, °C	800-830 (в масле)
Температура отпуска, °C	150-200 (для снятия напряжений и повышения вязкости)
Коэффициент линейного расширения (α), 1/°C	11.5 x 10⁻⁶ (при 20-100°C)
Модуль упругости (E), ГПа	210

• ρ - Плотность материала. Масса единицы объема.
• λ - Теплопроводность. Способность материала проводить тепло.
• c - Удельная теплоемкость. Количество тепла, необходимое для нагрева единицы массы материала на один градус.
• α - Коэффициент линейного расширения. Относительное изменение размеров материала при изменении температуры на один градус.
• E - Модуль упругости (модуль Юнга). Характеризует сопротивление материала упругой деформации при растяжении или сжатии.

Сферы применения стали 9ХВГ:

Сталь 9ХВГ благодаря своим характеристикам нашла широкое применение в различных отраслях промышленности:

• Металлообработка:
  • Метчики и плашки для нарезания резьбы.
  • Развертки для обработки отверстий.
  • Фрезы для обработки различных материалов.
  • Протяжки для получения точных профилей.
  • Зуборезный инструмент (зуборезные долбяки, зубофрезерные головки).
  • Инструмент для холодной деформации (матрицы, пуансоны).
  • Кернеры, зубила, крейцмейсели.
• Деревообработка:
  • Деревообрабатывающие фрезы.
  • Ножи для строгальных станков.
  • Пилы для распиловки древесины.
• Полиграфия:
  • Ножи для резки бумаги.
  • Штампы для высечки.
• Производство пластмасс:
  • Пресс-формы для литья под давлением.
• Измерительный инструмент:
  • Калибры.
  • Шаблоны.
  • Инструмент для контроля резьбы.
  • Слесарный инструмент.
• Штампы:
  • Для холодной штамповки: вырубные, пробивные, гибочные, вытяжные.
  • Для горячей штамповки (при невысоких температурах нагрева заготовки).

Виды металлопроката из стали 9ХВГ:

Сталь 9ХВГ поставляется в различных видах металлопроката, что позволяет выбрать оптимальную форму заготовки для конкретной задачи:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используемый для изготовления различных инструментов и деталей.
• Полоса: Используется для изготовления ножей, штампов и других плоских деталей.
• Квадрат: Применяется для изготовления резцов, оправок и других элементов конструкций.
• Лист: Используется для изготовления штампов, матриц и других крупных деталей.
• Проволока: Используется для изготовления пружин и других упругих элементов.
• Поковки: Используются для изготовления крупных деталей сложной формы.

ГОСТы, регламентирующие сталь 9ХВГ и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 5950-2000 (взамен ГОСТ 5950-73): Прутки, полосы, мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия. Этот ГОСТ определяет требования к химическому составу, механическим свойствам, качеству поверхности и другим характеристикам стали 9ХВГ.
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. Определяет сортамент круглого проката из различных марок стали, включая 9ХВГ.
• ГОСТ 4405-75: Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент. Определяет размеры и допустимые отклонения для полосового проката из стали 9ХВГ.
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. Определяет сортамент квадратного проката из различных марок стали, включая 9ХВГ.
• ГОСТ 1133-71: Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент.
• ГОСТ 1051-73: Калиброванная сталь круглая. Сортамент.
• ГОСТ 1050-2013: Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из нелегированной качественной конструкционной стали. Общие технические условия. (Этот ГОСТ, хоть и не относится напрямую к легированной стали, может применяться для калиброванного проката из стали 9ХВГ).

Операции в цехах, где используется сталь 9ХВГ:

Сталь 9ХВГ находит применение на различных этапах производства в цехах:

• Инструментальный цех: Изготовление режущего, измерительного и деформирующего инструмента для всех подразделений предприятия.
  • Токарная обработка: Формирование заготовки инструмента на токарных станках.
  • Фрезерная обработка: Создание сложных профилей и поверхностей на фрезерных станках.
  • Шлифовальная обработка: Достижение высокой точности и чистоты поверхности инструмента на шлифовальных станках.
  • Термическая обработка: Закалка и отпуск для придания стали требуемой твердости и прочности.
  • Слесарная обработка: Доводка инструмента, сборка и проверка.
• Механический цех: Использование инструмента из стали 9ХВГ для обработки деталей машин и механизмов.
  • Точение: Обработка наружных и внутренних поверхностей вращения.
  • Фрезерование: Обработка плоских и фасонных поверхностей.
  • Сверление: Создание отверстий различного диаметра.
  • Нарезание резьбы: Формирование внутренней и наружной резьбы.
  • Шлифование: Финишная обработка поверхностей для достижения высокой точности и чистоты.
• Кузнечный цех: Изготовление поковок из стали 9ХВГ для последующей механической обработки.
  • Ковка: Формирование заготовки путем пластической деформации под воздействием ударов или давления.
  • Штамповка: Получение деталей заданной формы в штампах.
• Литейный цех: (Реже) Изготовление литейных форм с использованием инструмента из стали 9ХВГ.
• Термический цех: Проведение термической обработки заготовок и деталей из стали 9ХВГ.
  • Закалка: Нагрев стали до высокой температуры и быстрое охлаждение для получения высокой твердости.
  • Отпуск: Нагрев закаленной стали до умеренной температуры для снятия напряжений и повышения вязкости.
• Ремонтный цех: Использование инструмента из стали 9ХВГ для ремонта и обслуживания оборудования.

В заключение, сталь 9ХВГ является универсальным и надежным материалом для изготовления инструмента, работающего в условиях повышенного износа. Ее сбалансированный химический состав и широкий спектр применения делают ее незаменимой во многих отраслях промышленности. Правильный выбор режима термической обработки, а также использование качественного металлопроката, соответствующего ГОСТам, гарантирует получение инструмента с оптимальными характеристиками и длительным сроком службы.