Стальной круг 5ХГМ: конструкционная легированная сталь для нагруженных деталей
Стальной круг 5ХГМ — горячекатаный или кованый сортовой прокат из конструкционной легированной стали марки 5ХГМ, содержащей хром, марганец и молибден. Такое сочетание легирующих элементов обеспечивает сквозную прокаливаемость в сечениях до 60–80 мм и устойчивость механических свойств к отпуску при повышенных температурах. Круг поставляется диаметром от 20 до 250 мм в состоянии поставки (без термообработки) или в термообработанном виде — нормализация, улучшение, закалка с отпуском.
Химический состав и структура
Марка 5ХГМ относится к группе хромомарганцевомолибденовых сталей перлитного класса. Углерод — 0,45–0,55 %, хром — 0,8–1,1 %, марганец — 0,8–1,1 %, молибден — 0,15–0,25 %. Молибден подавляет отпускную хрупкость второго рода и повышает температуру разупрочнения при отпуске, что критично для деталей, работающих при нагреве до 400–450 C. Микролегирование и регламентированное содержание серы и фосфора (не более 0,030 % каждого) снижают анизотропию свойств в продольном и поперечном направлениях.
Механические свойства
После улучшения (закалка 850–870 C в масле, отпуск 560–620 C) круг 5ХГМ обеспечивает сочетание прочности и ударной вязкости, необходимое для знакопеременных нагрузок. Прокаливаемость позволяет получать мартенситную структуру по всему сечению прутков диаметром до 70 мм при закалке в масле.
| Диаметр круга, мм | Состояние поставки | в, МПа | 0,2, МПа | KCU, Дж/см |
|---|---|---|---|---|
| 20–40 | улучшение | 980 | 835 | 59 |
| 41–70 | улучшение | 930 | 785 | 49 |
| 71–120 | нормализация | 735 | 540 | 39 |
| 121–180 | нормализация | 685 | 490 | 34 |
Технологические свойства
Круг 5ХГМ удовлетворительно обрабатывается резанием в улучшенном состоянии (HB 241–285) и поддаётся горячей пластической деформации в интервале 1180–850 C. Свариваемость ограниченная: требуется подогрев до 200–300 C и последующая термообработка сварного соединения. Температура ковки — 1200–850 C с замедленным охлаждением после деформации для предотвращения флокенообразования в сечениях свыше 100 мм.
Области применения
- Валы, оси и шпиндели металлорежущих станков и прокатных станов, работающие при знакопеременном изгибе и кручении.
- Зубчатые колёса, червяки и валы-шестерни редукторов общего назначения и тяжёлых приводов.
- Штоки и гильзы гидроцилиндров горно-шахтного и строительно-дорожного оборудования.
- Крепёжные детали повышенной прочности — шпильки, болты, шпиндели запорной арматуры нефтегазового сортамента.
- Детали кузнечно-прессового оборудования: шатуны, коленчатые валы, эксцентрики.
- Заготовки для последующей механической обработки в станкостроении и тяжёлом машиностроении.
Нормативная база и сортамент
Химический состав и свойства круга 5ХГМ регламентируются ГОСТ 4543-2016 (конструкционные легированные стали) и ГОСТ 2590-2006 (сортамент горячекатаного круглого проката). Точность прокатки — обычная, повышенная или высокая; кривизна прутков не превышает 0,5 % длины для диаметров до 100 мм. Поставка осуществляется в прутках длиной 3–6 м или в мотках для диаметров до 32 мм.
Вопросы и ответы
Чем сталь 5ХГМ отличается от 40ХГМ?
Марка 5ХГМ содержит больше углерода (0,45–0,55 % против 0,38–0,45 % у 40ХГМ), что повышает прочность после улучшения, но несколько снижает пластичность и ударную вязкость. Обе марки близки по легированию хромом, марганцем и молибденом.
До какого диаметра обеспечивается сквозная прокаливаемость круга 5ХГМ?
При закалке в масле мартенситная структура по всему сечению достигается для прутков диаметром до 60–70 мм. Для сечений свыше 80 мм применяют закалку в воде или водополимерной среде с ограничением скорости охлаждения во избежание трещин.
При какой температуре эксплуатируется круг 5ХГМ?
Длительная рабочая температура деталей из улучшенной стали 5ХГМ — до 400–450 C. Выше этой границы начинается интенсивное разупрочнение и снижение длительной прочности.
Возможна ли поставка круга 5ХГМ в термообработанном состоянии?
Да, круг поставляется после нормализации, улучшения или закалки с отпуском по согласованию с потребителем. Твёрдость и механические свойства подтверждаются сертификатом качества изготовителя.
