Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная легированная ХВСГФ

Сталь инструментальная легированная ХВСГФ: описание, свойства, применение

Сталь ХВСГФ – это конструкционная легированная сталь, обладающая высокой прочностью, износостойкостью и упругостью. Благодаря своему уникальному химическому составу и свойствам, она широко применяется в различных отраслях промышленности для изготовления деталей, работающих в условиях высоких нагрузок, износа и переменных температур.

Химический состав стали ХВСГФ (ГОСТ 4543-71):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.95 - 1.05
Хром (Cr)	0.90 - 1.20
Вольфрам (W)	1.20 - 1.60
Кремний (Si)	0.10 - 0.40
Марганец (Mn)	0.30 - 0.60
Ванадий (V)	0.15 - 0.30
Фосфор (P)	≤ 0.030
Сера (S)	≤ 0.030
Никель (Ni)	≤ 0.35
Медь (Cu)	≤ 0.30

Расшифровка обозначения марки стали ХВСГФ:

• Х – указывает на наличие хрома в составе стали.
• В – указывает на наличие вольфрама в составе стали.
• С – указывает на повышенное содержание углерода (инструментальная сталь).
• Г – указывает на наличие марганца в составе стали.
• Ф – указывает на наличие ванадия в составе стали.

Цифры в обозначении, как правило, указывают на приблизительное содержание углерода в десятых долях процента. В данном случае, отсутствие цифр перед буквами означает, что содержание легирующих элементов не превышает 1.5% (указывается только наличие элемента).

Механические свойства стали ХВСГФ:

Механические свойства стали ХВСГФ зависят от режима термической обработки (закалка, отпуск) и формы проката. Приведем типичные значения для закаленной и отпущенной стали:

Свойство	Значение	Единица измерения
Предел прочности (σв)	780 - 1080	МПа
Предел текучести (σт)	590 - 880	МПа
Относительное удлинение (δ)	4 - 10	%
Относительное сужение (ψ)	20 - 40	%
Ударная вязкость (KCU)	20 - 40	Дж/см²
Твердость по Роквеллу (HRC)	58-64	HRC

Расшифровка обозначений механических свойств:

• σ_в – предел прочности (временное сопротивление) – максимальное напряжение, которое материал выдерживает до разрушения.
• σ_т – предел текучести – напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться без заметного увеличения нагрузки.
• δ – относительное удлинение – процентное увеличение длины образца после разрыва по отношению к его первоначальной длине. Характеризует пластичность материала.
• ψ – относительное сужение – процентное уменьшение площади поперечного сечения образца в месте разрыва по отношению к его первоначальной площади. Характеризует пластичность материала.
• KCU – ударная вязкость – работа, затраченная на разрушение образца с надрезом под воздействием ударной нагрузки. Характеризует сопротивление материала хрупкому разрушению.
• HRC – твердость по Роквеллу – метод измерения твердости материала путем вдавливания алмазного конуса или стального шарика в поверхность материала с определенной нагрузкой.

Физические свойства стали ХВСГФ:

Свойство	Значение	Единица измерения
Плотность (ρ)	7700 - 7900	кг/м³
Модуль упругости (E)	200 - 210	ГПа
Коэффициент линейного теплового расширения (α)	11 - 13	10⁻⁶ / °C
Теплопроводность (λ)	25 - 35	Вт/(м·°C)
Удельная теплоемкость (c)	460 - 500	Дж/(кг·°C)
Электрическое сопротивление (ρ)	0.20 - 0.30	мкОм·м

Расшифровка обозначений физических свойств:

• ρ – плотность – масса вещества, содержащаяся в единице объема.
• E – модуль упругости (модуль Юнга) – характеристика упругости материала, определяющая его способность сопротивляться деформации при растяжении или сжатии.
• α – коэффициент линейного теплового расширения – величина, характеризующая изменение размеров материала при изменении температуры.
• λ – теплопроводность – способность материала проводить тепло.
• c – удельная теплоемкость – количество тепла, необходимое для нагревания единицы массы вещества на один градус.
• ρ - удельное электрическое сопротивление – способность материала сопротивляться прохождению электрического тока.

Сферы применения стали ХВСГФ:

Благодаря своим высоким эксплуатационным характеристикам, сталь ХВСГФ нашла широкое применение в различных отраслях промышленности:

• Инструментальное производство: Изготовление режущего инструмента (метчики, плашки, сверла, развертки, фрезы), штампов для холодной и горячей деформации, пуансонов, матриц, зуборезного инструмента. Высокая износостойкость и твердость позволяют инструменту из стали ХВСГФ долго сохранять свои режущие свойства.
• Машиностроение: Производство деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и износа, таких как шестерни, валы, оси, плунжеры, кулачки, распределительные валы, клапаны двигателей внутреннего сгорания.
• Автомобилестроение: Изготовление ответственных деталей двигателей, трансмиссий и других узлов автомобилей, подверженных высоким нагрузкам и износу.
• Авиационная промышленность: Производство деталей, работающих в условиях высоких температур и нагрузок, таких как лопатки турбин, детали компрессоров.
• Нефтегазовая промышленность: Изготовление бурового инструмента, деталей насосов и компрессоров, работающих в агрессивных средах.
• Подшипниковая промышленность: Производство колец и тел качения подшипников, работающих в условиях высоких скоростей и нагрузок.
• Производство мерительного инструмента: Изготовление калибров, шаблонов и других прецизионных инструментов.
• Легкая промышленность: Изготовление ножей для раскройного оборудования, деталей швейных машин.

Виды металлопроката из стали ХВСГФ:

Сталь ХВСГФ поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Используется для изготовления валов, осей, плунжеров, крепежных деталей и другого машиностроительного сортамента.
• Полоса: Применяется для изготовления режущего инструмента, штампов, ножей и других деталей.
• Лист: Используется для изготовления штампов, матриц, деталей корпусов оборудования.
• Проволока: Применяется для изготовления пружин, крепежных элементов, электродов для сварки.
• Трубы: Используются в качестве заготовок для деталей сложной формы, а также для транспортировки жидкостей и газов.
• Поковки и штамповки: Используются для изготовления деталей сложной формы с высокими требованиями к прочности и точности размеров.

ГОСТы, регламентирующие сталь ХВСГФ и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 4543-71 "Сталь легированная конструкционная. Марки и общие технические условия" – основной стандарт, определяющий химический состав и общие технические требования к стали ХВСГФ.
• ГОСТ 2590-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент" – регламентирует размеры и предельные отклонения для круглого проката из стали ХВСГФ.
• ГОСТ 4405-75 "Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Общие технические условия" – регламентирует требования к полосам, в том числе из стали ХВСГФ.
• ГОСТ 103-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент" – регламентирует размеры и предельные отклонения для полосового проката из стали ХВСГФ.
• ГОСТ 14959-2016 "Прокат сортовой круглый со специальной отделкой поверхности из конструкционной качественной и легированной стали. Общие технические условия" - определяет требования к круглому прокату с улучшенной поверхностью.
• ГОСТ 7417-75 "Сталь калиброванная круглая. Сортамент" - определяет размеры и предельные отклонения для калиброванного круглого проката.
• Другие ГОСТы, регламентирующие требования к конкретным видам продукции (поковки, штамповки, трубы и т.д.) и методам контроля качества.

Операции в цехах, использующие материалы из стали ХВСГФ:

Сталь ХВСГФ широко используется в различных производственных процессах, в том числе:

• Механическая обработка:
  • Токарная обработка: Изготовление деталей вращения (валы, оси, шестерни) на токарных станках.
  • Фрезерная обработка: Изготовление деталей сложной формы (штампы, пресс-формы) на фрезерных станках.
  • Шлифовальная обработка: Достижение высокой точности размеров и шероховатости поверхности деталей.
  • Сверление: Создание отверстий в деталях.
  • Резьбонарезание: Нарезание внутренней и внешней резьбы.
• Термическая обработка:
  • Закалка: Повышение твердости и прочности стали путем нагрева до определенной температуры и быстрого охлаждения.
  • Отпуск: Снижение хрупкости закаленной стали и повышение ее пластичности путем нагрева до более низкой температуры.
  • Нормализация: Улучшение структуры стали и снятие внутренних напряжений путем нагрева до температуры выше критической точки и последующего охлаждения на воздухе.
  • Отжиг: Снятие внутренних напряжений и улучшение обрабатываемости стали путем нагрева до определенной температуры и медленного охлаждения.
• Кузнечно-прессовое производство:
  • Горячая штамповка: Изготовление деталей сложной формы путем деформации нагретой заготовки в штампах.
  • Ковка: Изменение формы заготовки путем последовательных ударов молота или пресса.
• Инструментальное производство:
  • Изготовление режущего инструмента (сверла, фрезы, метчики, плашки) из стали ХВСГФ.
  • Изготовление штампов и пресс-форм для холодной и горячей деформации металлов и пластмасс.
• Сварочное производство:
  • Применение стали ХВСГФ в качестве электродного материала для сварки ответственных конструкций. (Применяется редко, поскольку сталь склонна к образованию трещин при сварке.)
• Контроль качества:
  • Проведение механических испытаний (на растяжение, ударную вязкость, твердость) для контроля соответствия свойств стали требованиям стандартов.
  • Проведение химического анализа для контроля соответствия химического состава стали требованиям стандартов.
  • Проведение металлографического анализа для изучения микроструктуры стали.

Таким образом, сталь ХВСГФ является универсальным материалом, широко используемым в различных отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам и широкому ассортименту видов металлопроката. Правильный выбор режима термической обработки и технологии изготовления деталей позволяет получить изделия с оптимальными эксплуатационными характеристиками.