Горячекатаный круглый пруток ХВГ: инструментальная легированная сталь для холодной обработки
Горячекатаный круглый пруток ХВГ — сортовой прокат из инструментальной легированной стали марки ХВГ (аналог по ГОСТ 5950, близкий к 1.2510 / 100MnCrW4 по DIN). Термическая обработка обеспечивает сквозную прокаливаемость в сечениях до 60–80 мм, что выгодно отличает ХВГ от углеродистых инструментальных марок. Пруток поставляется в горячекатаном состоянии без дополнительной термической обработки, с феррито-перлитной структурой и твёрдостью 217–255 HB. Ключевые легирующие элементы — хром (0,90–1,20 %), вольфрам (0,50–0,80 %) и марганец (0,80–1,10 %) — повышают устойчивость к отпуску и снижают критическую скорость закалки.
Сортамент и геометрические параметры
Пруток выпускается диаметром от 8 до 180 мм. Для диаметров 8–30 мм применяется бухтовая или прутковая поставка, свыше 30 мм — мерные прутки длиной 2–6 м. Кривизна не превышает 0,5 % длины для диаметров до 50 мм и 0,8 % — для крупных сечений. Предельные отклонения по диаметру соответствуют квалитетам h11–h12 при горячекатаной поставке и h9–h10 после обточки. Овальность не более 70 % от поля допуска. Торцы обрезаются под прямым углом без заусенцев.
| Диаметр, мм | Допуск | Твёрдость, HB | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % |
|---|---|---|---|---|
| 10–20 | h11 | 217–241 | 640–720 | 14–18 |
| 25–40 | h11 | 229–255 | 680–760 | 12–16 |
| 50–80 | h12 | 241–255 | 720–800 | 10–14 |
| 90–120 | h12 | 241–255 | 740–820 | 8–12 |
| 130–180 | h12 | 255–269 | 760–840 | 6–10 |
Химический состав и структура
Сталь ХВГ содержит углерод 0,90–1,05 %, кремний 0,17–0,37 %, марганец 0,80–1,10 %, хром 0,90–1,20 %, вольфрам 0,50–0,80 %, никель не более 0,30 %, сера не более 0,030 %, фосфор не более 0,030 %. После горячей прокатки структура представляет собой пластинчатый перлит с ферритной сеткой. Карбидная неоднородность по ГОСТ 5950 не превышает 3 балла. Наличие вольфрама и хрома формирует сложные карбиды типа MC и MC, которые растворяются при нагреве под закалку (820–850 C) и выделяются при отпуске, обеспечивая вторичную твёрдость.
Термообработка и механические свойства
Закалка проводится от 820–850 C в масле. Отпуск при 150–200 C даёт твёрдость 62–64 HRC, при 300–400 C — 54–58 HRC. Прокаливаемость: сквозная закалка достигается в диаметрах до 60 мм в масле и до 80 мм в водополимерной среде. Ударная вязкость после низкого отпуска — 20–30 Дж/см. Теплостойкость (красностойкость) — до 250 C, что ограничивает применение в высокоскоростных режимах резания.
Области применения
- Режущий инструмент: метчики, развёртки, протяжки, дисковые фрезы, работающие при скоростях резания до 25 м/мин.
- Холодновысадочный инструмент: пуансоны, матрицы, обоймы для прессов усилием 100–400 т.
- Измерительный инструмент: калибры-пробки, скобы, шаблоны повышенной износостойкости.
- Деревообработка: ножи фуговальных и рейсмусовых станков, фрезы для ЧПУ-обрабатывающих центров.
- Холодная штамповка: вырубные и гибочные штампы для листовой стали толщиной до 4 мм.
- Детали узлов трения: втулки, направляющие колонки пресс-форм, работающие без ударных нагрузок.
Технологические особенности обработки
Горячекатаный пруток ХВГ удовлетворительно обрабатывается резанием в отожжённом состоянии (твёрдость 217–241 HB). Свариваемость ограничена — требуется подогрев до 300–400 C и последующая термообработка. Отжиг для снятия напряжений проводится при 680–700 C с медленным охлаждением. При механической обработке после закалки применяют шлифование кругами из эльбора или карбида кремния. Обрабатываемость давлением в горячем состоянии — удовлетворительная, ковка при 1050–850 C.
Вопросы и ответы
Какая твёрдость у горячекатаного прутка ХВГ без термообработки?
В состоянии поставки твёрдость составляет 217–255 HB в зависимости от диаметра. Для получения 62–64 HRC требуется закалка от 820–850 C в масле с отпуском при 150–200 C.
До какого диаметра прокаливается ХВГ насквозь?
Сквозная прокаливаемость в масле достигается в сечениях до 60 мм, при закалке в водополимерной среде — до 80 мм. Для больших диаметров наблюдается падение твёрдости в сердцевине.
Чем ХВГ отличается от стали ХВГМ?
ХВГМ дополнительно легирована молибденом (0,20–0,40 %), что повышает прокаливаемость до 100 мм и теплостойкость до 300 C. ХВГ дешевле и применяется для менее нагруженного инструмента.
Можно ли сваривать пруток ХВГ?
Свариваемость ограничена из-за высокого содержания углерода. При необходимости применяют подогрев 300–400 C, аустенитные электроды и последующий отжиг при 680–700 C.
Какие отрасли используют горячекатаный пруток ХВГ?
Инструментальное производство, станкостроение, деревообработка, холодная штамповка, производство измерительной оснастки и метизов.
