Стальной круг 15ХФ: конструкционная хромистая сталь для термоупрочняемых деталей
Стальной круг 15ХФ — горячекатаный или кованый сортовой прокат из конструкционной легированной стали перлитного класса, содержащей 0,12–0,18 % углерода, 0,8–1,1 % хрома и 0,5–0,8 % ванадия. Ванадий образует стойкие карбиды VC и карбонитриды, которые тормозят рост зерна при нагреве и обеспечивают сочетание высокой прочности с достаточной вязкостью после улучшения. Прокат поставляется в виде прутков круглого сечения диаметром 10–250 мм в термически обработанном или без термообработки состоянии.
Сортамент и технические условия
Круг 15ХФ выпускается по ГОСТ 4543-2016 (конструкционная легированная сталь) и ГОСТ 2590-2006 (сортамент горячекатаного круглого проката). Точность прокатки — обычная, повышенная или высокая (В1, В2, Б1, Б2). Кривизна прутков не превышает 0,5 % длины для термообработанного проката. Поставка осуществляется в прутках немерной длины 2–6 м, мерной или кратной мерной длины, а также в мотках для диаметров до 20 мм.
- Диаметр проката — 10–250 мм
- Предельные отклонения — от +0,3 / –0,5 мм (высокая точность) до 1,5 % (обычная)
- Состояние поставки — горячекатаный, кованый, термообработанный (отожжённый, улучшенный)
- Твёрдость в отожжённом состоянии — не более 187 HB
- Макроструктура — без усадочных дефектов, рыхлости и подкорковых трещин по ГОСТ 10243
Химический состав и механические свойства
Сталь 15ХФ относится к группе хромистых конструкционных сталей, дополнительно микролегированных ванадием. Ванадий в количестве 0,5–0,8 % повышает температуру начала интенсивного роста аустенитного зерна до 950–1000 C, что критично при газовой цементации и высокотемпературной штамповке. После улучшения (закалка 880–900 C в масле, отпуск 200–600 C) достигается предел текучести 700–850 МПа при относительном удлинении 12–16 %.
| Параметр | Значение | Условие | Метод контроля | Единица |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности в | 880–1080 | Закалка + отпуск 200 C | ГОСТ 1497 | МПа |
| Предел текучести т | 700–850 | Улучшение | ГОСТ 1497 | МПа |
| Относительное удлинение 5 | 12–16 | Улучшение | ГОСТ 1497 | % |
| Ударная вязкость KCU | 59–88 | +20 C | ГОСТ 9454 | Дж/см |
| Твёрдость после отжига | 187 | Отожжённое состояние | ГОСТ 9012 | HB |
| Критическая температура хрупкости | –40…–60 | После улучшения | ГОСТ 9454 | C |
Технологические особенности
Сталь 15ХФ обладает ограниченной свариваемостью из-за склонности к образованию холодных трещин в зоне термического влияния; сварка требует предварительного подогрева до 150–200 C и последующей термообработки. Обрабатываемость резанием в отожжённом состоянии — удовлетворительная, в улучшенном — пониженная. Прокаливаемость ограничена: критический диаметр при закалке в масле составляет 15–25 мм, что определяет применение круга преимущественно для деталей небольших и средних сечений.
Области применения
- Зубчатые колёса, валы и шестерни редукторов металлургического и горно-шахтного оборудования
- Детали газовой цементацией с твёрдостью поверхностного слоя 58–62 HRC — поршневые пальцы, кулачки, толкатели
- Крепёжные изделия повышенной прочности для нефтегазовой арматуры и бурового инструмента
- Шпиндели, оси и рычаги в станкостроении и подъёмно-транспортных механизмах
- Детали, работающие при температурах до 450 C в энергетическом машиностроении
Вопросы и ответы
Чем сталь 15ХФ отличается от 20ХФ?
Сталь 15ХФ содержит 0,12–0,18 % углерода против 0,17–0,23 % у 20ХФ. Меньшее содержание углерода обеспечивает более высокую пластичность и вязкость сердцевины при цементации, но снижает прочность после улучшения на 50–80 МПа.
Применяется ли круг 15ХФ для холодной высадки?
Ограниченно. Для холодной высадки требуется сфероидизирующий отжиг и калиброванный прокат с повышенной точностью. Стандартный горячекатаный круг 15ХФ без дополнительной подготовки для интенсивной холодной деформации не предназначен.
Какой режим термообработки оптимален для круга 15ХФ?
Закалка от 880–900 C в масле, отпуск 180–220 C для получения твёрдости 40–45 HRC или 550–600 C для получения твёрдости 28–32 HRC при повышенной ударной вязкости.
Возможна ли поставка круга 15ХФ с ультразвуковым контролем?
Да, УЗК проводится по ГОСТ 21120 или по требованиям заказчика. Обычно контролируются внутренние дефекты — трещины, расслоения, неметаллические включения. Результаты оформляются протоколом.
