Поковки из стали ШХ15: конструкционные особенности и применение
Поковки из подшипниковой стали ШХ15 (аналог 100Cr6, DIN 1.3505) получают методом горячей объёмной штамповки или свободной ковки при температуре 1150–850 C с последующей нормализацией и сфероидизирующим отжигом. Химический состав регламентирован ГОСТ 801-78: углерод — 0,95–1,05 %, хром — 1,30–1,65 %, кремний — 0,17–0,37 %, марганец — 0,20–0,40 %. Такое сочетание обеспечивает сквозную прокаливаемость в сечениях до 40 мм и твёрдость после закалки 61–65 HRC.
Кованые заготовки из ШХ15 применяют там, где требуется сочетание высокой контактной выносливости и износостойкости при знакопеременных нагрузках: кольца крупногабаритных подшипников, ролики, оси, плунжеры, шпиндели металлорежущих станков, детали буровых долот. Структура после ковки — пластинчатый перлит с карбидной сеткой, которая устраняется отжигом до зернистого перлита (HB 179–207).
Технические параметры поковок ШХ15
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на эксплуатацию | Норматив |
|---|---|---|---|---|
| Масса поковки | 0,5–120 кг | взвешивание | определяет схему штамповки | ГОСТ 8479-70 |
| Твёрдость после отжига | 179–207 HB | по Бринеллю | обрабатываемость резанием | ГОСТ 801-78 |
| Твёрдость после закалки | 61–65 HRC | по Роквеллу | контактная выносливость | ГОСТ 801-78 |
| Карбидная неоднородность | 3 балла | металлография | ресурс подшипника | ГОСТ 801-78 |
| Загрязнённость неметаллическими включениями | 2,5 балла | ГОСТ 1778-70 | усталостная прочность | ГОСТ 801-78 |
Технологические операции и режимы
- Нагрев под ковку — 1120–1150 C, ковка в интервале 1150–850 C без подстуживания во избежание трещин.
- Сфероидизирующий отжиг — 780–800 C, выдержка 3–6 ч, медленное охлаждение 20–30 C/ч до 600 C.
- Закалка — 830–850 C в масле, отпуск — 150–170 C, 1–2 ч для достижения 61–65 HRC.
- Контроль макроструктуры — травление по ГОСТ 10243-75, выявление флокенов и ликвационных зон.
- Ультразвуковая дефектоскопия поковок ответственного назначения по ГОСТ Р 55724-2013.
Области применения
- Кольца и ролики крупногабаритных подшипников прокатных станов, буровых долот, редукторов.
- Плунжеры и гильзы топливной аппаратуры дизелей, работающие при давлении до 200 МПа.
- Шпиндели и оправки металлорежущих станков с частотой вращения до 12 000 об/мин.
- Детали шарнирно-рычажных механизмов экскаваторов и дробильного оборудования.
- Калибры, оправки и измерительный инструмент повышенной износостойкости.
Вопросы и ответы
Какая твёрдость поковок ШХ15 после отжига?
После сфероидизирующего отжига твёрдость составляет 179–207 HB, что обеспечивает обрабатываемость резанием и подготовку структуры к закалке.
Допускается ли сварка поковок из ШХ15?
Сварка не рекомендуется из-за высокого содержания углерода (0,95–1,05 %) — образуются холодные трещины и зоны закалки. Соединение выполняют только в отожжённом состоянии с последующей термообработкой.
Какой максимальный диаметр сечения прокаливается насквозь?
Сквозная прокаливаемость при закалке в масле обеспечивается в сечениях до 40 мм; при больших диаметрах применяют ступенчатую закалку или изотермическую обработку.
Чем нормируется карбидная неоднородность поковок?
Карбидная неоднородность нормируется ГОСТ 801-78 и не должна превышать 3 балла для поковок ответственного назначения.
