Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная легированная 9ХС

Сталь инструментальная легированная 9ХС: описание, свойства, применение

Сталь 9ХС – это инструментальная легированная сталь, обладающая высокой прокаливаемостью, износостойкостью и достаточной прочностью. Эти свойства делают ее востребованной в производстве инструментов, работающих в условиях повышенного износа и требующих сохранения режущих кромок.

Химический состав стали 9ХС

Химический состав стали 9ХС определяет ее основные свойства и характеристики. Процентное содержание элементов регламентируется ГОСТ 5950-2000 "Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия".

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.85 - 0.95
Кремний (Si)	1.2 - 1.6
Марганец (Mn)	0.3 - 0.6
Хром (Cr)	0.95 - 1.25
Никель (Ni)	до 0.4
Медь (Cu)	до 0.3
Сера (S)	до 0.03
Фосфор (P)	до 0.03
Ванадий (V)	до 0.15

Расшифровка обозначения:

• 9 – указывает на содержание углерода в сотых долях процента, т.е. примерно 0.9%.
• Х – указывает на наличие хрома в составе стали.
• С – указывает на наличие кремния в составе стали.
• Цифры после букв "Х" и "С" указывают на примерное содержание этих элементов в процентах.

Механические свойства стали 9ХС

Механические свойства стали 9ХС зависят от термической обработки и определяют ее поведение под нагрузкой. Ниже приведены типичные значения механических характеристик для стали 9ХС после закалки и отпуска.

Характеристика	Значение	Единица измерения
Предел прочности (временное сопротивление) (σв)	780 - 980	МПа
Предел текучести (σт)	590 - 780	МПа
Относительное удлинение (δ)	8 - 12	%
Относительное сужение (ψ)	30 - 45	%
Ударная вязкость (KCU)	20 - 40	Дж/см2
Твердость по Роквеллу (HRC)	59 - 63

Расшифровка обозначений:

• σ_в – предел прочности (временное сопротивление) – максимальное напряжение, которое материал может выдержать до начала разрушения.
• σ_т – предел текучести – напряжение, при котором материал начинает деформироваться без заметного увеличения нагрузки.
• δ – относительное удлинение – процентное увеличение длины образца после разрыва по отношению к его первоначальной длине.
• ψ – относительное сужение – процентное уменьшение площади поперечного сечения образца после разрыва по отношению к его первоначальной площади.
• KCU – ударная вязкость – способность материала сопротивляться разрушению под ударной нагрузкой. Определяется энергией, затраченной на разрушение образца с надрезом.
• HRC – твердость по Роквеллу – глубина проникновения индентора (алмазного конуса или стального шарика) в материал под определенной нагрузкой.

Физические свойства стали 9ХС

Физические свойства стали 9ХС важны для понимания ее поведения при различных температурах и в различных средах.

Характеристика	Значение	Единица измерения
Плотность	7740	кг/м3
Температура Кюри	210 - 260	°C
Теплоемкость при 20 °C	462	Дж/(кг·K)
Теплопроводность при 20 °C	33	Вт/(м·K)
Линейный коэффициент теплового расширения (α) при 20-100 °C	11.7 x 10-6	1/°C
Модуль упругости (E)	210 x 103	МПа
Электрическое сопротивление (ρ)	230 - 260	мкОм·см

Расшифровка обозначений:

• Плотность – масса вещества в единице объема.
• Температура Кюри – температура, при которой ферромагнитный материал теряет свои магнитные свойства и становится парамагнитным.
• Теплоемкость – количество тепла, необходимое для нагрева единицы массы вещества на один градус.
• Теплопроводность – способность материала проводить тепло.
• Линейный коэффициент теплового расширения – изменение линейных размеров материала при изменении температуры на один градус.
• Модуль упругости – мера жесткости материала, характеризующая его сопротивление упругой деформации.
• Электрическое сопротивление – мера сопротивления материала прохождению электрического тока.

Области применения стали 9ХС

Благодаря комплексу свойств, сталь 9ХС широко применяется в различных отраслях промышленности для изготовления инструмента:

• Ручной инструмент: Метчики, плашки, развертки, фрезы, сверла, клейма, напильники, шаберы, зубила, кернеры, отвертки, плоскогубцы, кусачки, ножи.
• Деревообрабатывающий инструмент: Пилы, ножи для фуганков и рейсмусов, стамески, резцы.
• Измерительный инструмент: Калибры, шаблоны, лекала.
• Штампы: Холодноштамповый инструмент для невысоких нагрузок.
• Детали машин: Оправки, цанги, копиры.

Сталь 9ХС применяется для изготовления инструментов, работающих при скоростях резания, не вызывающих сильного нагрева режущей кромки. Она хорошо зарекомендовала себя в условиях умеренного нагрева и износа.

Виды металлопроката из стали 9ХС

Сталь 9ХС поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используемый для изготовления большинства инструментов.
• Полоса: Применяется для изготовления плоских инструментов, таких как ножи, фрезы и шаберы.
• Квадрат: Используется для изготовления крепежных элементов и специальных инструментов.
• Лист: Применяется для изготовления штампов и других плоских деталей.
• Кованые заготовки: Используются для изготовления крупных и сложных инструментов.

Выбор конкретного вида металлопроката зависит от требований технологического процесса и геометрии изготавливаемого инструмента.

ГОСТы, регламентирующие сталь 9ХС и металлопрокат из нее

Сталь 9ХС и металлопрокат из нее регламентируются следующими ГОСТами:

• ГОСТ 5950-2000 "Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия" – основной стандарт, определяющий требования к качеству, химическому составу, механическим свойствам и другим параметрам стали 9ХС в виде прутков, полос и мотков.
• ГОСТ 2590-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент" – определяет сортамент круглого проката из стали 9ХС.
• ГОСТ 4405-75 "Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент" – определяет сортамент полосового проката из стали 9ХС.
• ГОСТ 2591-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент" – определяет сортамент квадратного проката из стали 9ХС.
• ГОСТ 1435-99 "Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия" - зачастую применяется для контроля качества поверхности и размеров.
• ГОСТ 7417-75 "Сталь калиброванная круглая. Сортамент" - регулирует размеры и отклонения для калиброванного круглого проката.

Этот список не является исчерпывающим. В зависимости от конкретного применения стали 9ХС, могут применяться и другие ГОСТы, регламентирующие требования к конкретным видам продукции и технологическим процессам.

Операции в цехах с использованием материалов из стали 9ХС

Сталь 9ХС широко используется в различных операциях в цехах, связанных с производством и обработкой металла и других материалов. Вот некоторые примеры:

• Инструментальный цех: Основное место использования стали 9ХС. Здесь из нее изготавливают режущий, измерительный и штамповый инструмент. Включает в себя:
  • Токарная обработка: Создание заготовок требуемой формы и размеров.
  • Фрезерная обработка: Формирование сложных профилей и поверхностей.
  • Шлифовка: Достижение высокой точности и чистоты поверхности.
  • Термическая обработка: Закалка и отпуск для придания требуемой твердости и износостойкости.
  • Слесарные работы: Доводка и сборка инструмента.
• Механический цех: Используется в качестве режущего инструмента (сверла, фрезы, развертки) для обработки деталей на станках.
• Деревообрабатывающий цех: Изготовление пил, ножей для станков, стамесок и другого инструмента.
• Кузнечно-прессовый цех: Изготовление штампов и пуансонов для холодной штамповки. Включает в себя:
  • Резка заготовок: Подготовка материала к дальнейшей обработке.
  • Нагрев заготовок: Подготовка к ковке или штамповке.
  • Ковка: Формирование заготовок под ударным воздействием.
  • Штамповка: Формирование деталей в штампах под давлением.
  • Термическая обработка: Улучшение механических свойств поковок и штамповок.
• Ремонтный цех: Восстановление и изготовление запасных частей для оборудования, в том числе режущего инструмента.

В заключение, сталь 9ХС – это универсальная инструментальная сталь, обладающая хорошим сочетанием твердости, износостойкости и прочности. Она находит широкое применение в различных отраслях промышленности для изготовления инструмента, работающего в условиях умеренных нагрузок и температур. Правильный выбор режима термической обработки позволяет получить оптимальные свойства стали 9ХС для конкретного применения.