Характеристика и применение стали 9хс

Физические характеристики

stal_40h_fizicheskie_harakteristiki.jpgПочти все физические свойства металлов прямо или обратно пропорционально зависят от температуры. Такие показатели, как удельное сопротивление, коэффициент линейного расширения и удельная теплоемкость возрастают с ростом температуры, а плотность стали, ее модуль упругости и коэффициент теплопроводности, наоборот, падают при увеличении температуры.

Еще одна физическая характеристика, называемая массой, не зависит практически ни от чего. Образец можно подвергать термической обработке, охлаждать, обрабатывать, придавать ему различную форму, а масса при этом будет оставаться величиной неизменной.

Физические показатели всех известных марок отечественных сталей и сплавов, в том числе и описываемой марки, сведены в таблицы и размещены в справочниках по металловедению.

Сталь 9ХС инструментальная легированная

Заменитель

  • сталь ХВГ,
  • сталь ХВСГ.

Аналоги

Германия (DIN) 150Cr14, 90CrSi5, 90CrSi5
Евронормы (EN) 1.2108

Расшифровка

Цифра 9 в обозначении марки стали указывает среднюю массовую долю углерода в десятых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали 9ХС равно 0,90%. Буква Х в обозначении марки стали, означает, что сталь легирована хромом. Отсутствие цифры после буквы означает, что доля хрома примерно равно 1%. Буква С в обозначении марки стали, означает, что сталь легирована кремнием. Отсутствие цифры после буквы означает, что доля кремния примерно равно 1%.

Вид поставки

  • Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5950-73, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88.
  • Калиброванный пруток ГОСТ 5950-73, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
  • Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 5950-73, ГОСТ 14955-77.
  • Полоса ГОСТ 5950-73, ГОСТ 4405-75.
  • Поковка и кованая заготовка ГОСТ 5950-73, ГОСТ 1133-71.

Характеристики и применение [1, 2]

Согласно ГОСТ 5950-2000 сталь 9ХС относится к группе сталей используемой в основном для обработки металлов и других материалов в холодном состоянии. Также сталь 9ХС применяется для изготовления ответственных деталей, материал которых должен обладать повышенной износостойкостью, усталостной прочностью при изгибе, кручении, контактном нагружении, а также упругими свойствами, например:

  • сверла,
  • развертки,
  • метчики,
  • плашки,
  • гребенки,
  • фрезы,
  • машинные штампы,
  • клейма для холодных работ.

Сталь 9ХС является хромокремнистой сталью повышенной прокаливаемости. Сталь прокаливается в образцах диаметром до 40 мм при охлаждении в масле и до 25-30 мм при охлаждении в горячих средах.

Из-за влияния кремния она подобно стали ХВСГ сохраняет твердость ≤ 60 HRC после нагрева до 250-250°С.

Другие преимущества стали 9ХС:

  1. более равномерное распределение карбидов из-за меньшего содержания углерода (0,9 %); неоднородность стали 9ХС не превышает балла 1-2 в прокате диаметром до 58-60 мм; это немного лучше, чем у стали ХВСГ;
  2. небольшая чувствительность к перегреву; кремнии, затрудняя самодиффузию, способствует сохранению мелкого зерна,
  3. меньшее количество остаточного аустенита (≤ 6-8 %), кремний, если он единственный легирующий элемент, не изменяет температуры Мн.

Однако при содержании Si (Кремния) >0,8-1,0 заметно ухудшаются технологические свойства. Кремний упрочняет феррит, повышая твердость после отжига до 217-241 HB. Кроме того, кремний из-за излишне высокого содержания в стали усиливает обезуглероживание; в этом случае требуется тщательное и частое раскисление соляной ванны. Наконец, кремний, искажая решетку α-фазы, охрупчнвает сталь. Прочность стали 9ХС после закалки без перегрева и отпуска на твердость 51- 53 НRC не превышает 2200 МПа.

Из-за отсутствия карбидной неоднородности сталь 9ХС используют для инструментов, рабочие грани которых расположены ближе к середине прутка (круглые плашки) и для некотопых штампов. Однако ее чаще заменяют сгалыо ХВСГ.

Применение стали 9ХС для изготовления инструментов [1]

Инструмент Температура отпуска рабочей части а °C Твердость HRC на длине
Резец круглый 180-200 61-64
Фреза пазовая 180-200 61-64
Фреза отрезная 200-250 60-64 св. 1 мм
Фреза концевая 180-200 режущая часть 62-65, хвостовик 30-45
Сверло спиральное 180-240 режущая часть: 60-64 до 5 мм, 62-65 св. 5 мм, 59-63 до 10 мм, 60-64 св. 10 мм, лапка 30-45
Зенкер и развертка 180-240 режущая часть: 61-63 до 6 мм, 62-65 св. 6 мм, 59-63 до 8 мм, 61-64 св. 8 мм, лапка 30-45
Метчик 200-270 режущая часть: 61-63 до 6 мм, 62-65 св. 6 мм, 59-63 хвостовик 35-55 от 4 до 8 мм 30-45 св. 8 мм
Плашка круглая 220-280 58-62
Полотно ножовочное 220-280 режущая часть 58-61
Штампы для холодной штамповки 275-400 54-60

Температура критических точек, °С

Ас1 Асm Аr1
770 870 730 160

Химический состав, % (ГОСТ 5950-73)

C Si Mn Cr S P Ni Cu W Mo Ti V
не более
0,85-0,95 1,20-1,60 0,30-0,60 0,95-1,25 0,030 0,030 0,35 0,30 0,20 0,20 0,03 0,15

Химический состав, % (ГОСТ 5950-2000)

Массовая доля, %
C, углерод Si, кремний Mn, марганец Cr, хром W, вольфрам V, ванадий Mo, молибден Ni, никель
0,85-0,95 1,20-1,60 0,30-0,60 0,95-1,25

Твердость HB (ГОСТ 5950-2000)

Марка стали Твердость HB, не более Диаметр отпечатка, мм не менее
9ХС 241 3,9

Твердость HRCэ(HRC) после закалки и закалки с отпуском (ГОСТ 5950-2000)

Марка стали Диаметр или толщина изделий в мм Температура расплавленной щелочи °C Время выдержки в мин Твердость (HRC)
9ХС 20 240 15 61-62
30 58-60

Твердость изделий из стали 9ХС в зависимости от температуры изотермической закалки и времени выдержки при закалке в расплавленной щелочи [1]

Марка стали Температура, °C и среда закалки образцов Температура отпуска, °C Твердость HRCэ(HRC) не менее
9ХС 840-860, масло 63(62)

Технологический процесс изотермического отжига стали 9ХС [1]

Марки стали Первый нагрев Изотермическая выдержка Твердость HВ
Температура, °C Выдержка в час. Температура, °C Выдержка в час.
9ХС 790-810 1-2 700-720 3-4 197-241

Твердость стали 9ХС после изотермического отжига [2]

Марка стали Твердость HB Диаметр отпечатка, мм (при D=10 мм, P=30000 H)
9ХС 196-241 3,9-4,3

Режим обработки стали 9ХС для получения структуры зернистого перлита [2]

Марка стали Температура, °C
нагрева изотермической выдержки
9ХС 770-800 670-720

Температура рекристаллизационного отжига стали 9ХС [3]

Обработка давление, после которой выполняется отжиг Марка стали Температура отжига, °C
Холодная протяжка (калибровка) прутков 9ХС 730

Ориентировочные режимы термической обработки и твердость стали 9ХС [1]

Марка Стали Отжиг Закалка Отпуск
Температура нагрева, °C Температура нагрева, °C Охлаждающая среда Твердость HRC Температура нагрева, °C Твердость HRC
9ХС 790-810 850-880 Масло 65-61 150-200 64-63
200-300 63-59
300-400 59-54
400-500 54-47
500-600 47-39

Режим закалки стали 9ХС (высокой твердости) [2]

Марка стали Температура закалки, °C Твердость HRC при охлаждении
в маслах и горячих средах*
9ХС 865-875 63-64

*Температура 160-180°C для стали 9ХС (повышенной прокаливаемости)

Твердость и толщина азотированного слоя стали 9ХС в зависимости от температуры закалки [2]

Марка стали Температура, °C Твердость HV Толщина азотированного слоя, мм
закалки отпуска
9ХС 875 200 590-630 0,07-0,08

ПРИМЕЧАНИЕ:

  • Продолжительность процесса 3 часа
  • Температура азотирования 530°C

Твердость стали в зависимости от температуры отпуска

tотп, °С Твердость HRCэ
170-200 63-64
200-300 59-63
300-400 53-59
400-500 48-53
500-600 39-48

Примечание. Закалка с 840-860 °С в масле.

Температура закалки из межкритичной области и последующего отпуска для уменьшения деформации [2]

Марка стали Температура, °C Твердость HRC
закалки* отпуска
9ХС 745-755 550-600 27-29
755-765 То же 23-25

*Охлаждение как при обычной закалке

Механические свойства

Термообработка Сечение, мм σ0,2, МПа σв, МПа ψ % KCU, Дж/см2 Твердость НВ, HRCэ
Изотермический отжиг при 790-810 °С, выдержка при 710 °С 295-390 590-690 50-60 НВ 197-241
Закалка с 870 °С в масле; отпуск при:
180-240 °С До 40 78 59-63
450-500 °С*1 До 30 46-50

*1Температура отпуска рекомендуется для цанг и других деталей пружинного типа, а также для нагруженных валов.

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/см2 Твердость НВ
Состояние поставки
20 445 790 26 54 39 243
200 320 710 22 48 88 218
400 330 620 32 63 98 213
600 170 200 52 77 172
700 83 98 58 77 147
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, прокатанный. Скорость деформирования 20 мм/мин; скорость деформации 0,007 1/с
800 110 130 26 68
900 65 74 41 95
1000 42 46 52
1100 20 31 54
1200 15 20 83 100

Теплостойкость

Температура, °С Время, ч Твердость HRCэ
150-160 1 63
204-250 1 59

Технологические свойства

Температура ковки, °С начала 1100-1125, конца 820-870 [2]. Сечения до 200 мм охлаждаются в колодце.
Свариваемость не применяется для сварных конструкций. Допустима КТС.
Обрабатываемость резанием Kv тв.спл = 0,9 и Kv б.ст = 0,5 в горячекатаном состоянии при НВ 221.
Склонность к отпускной хрупкости склонна.
Флокеночувствительность не чувствительна.

Прокаливаемость

Твердость HRCэна расстоянии от торца, мм
5 10 15 20 25 30 40 50 60
63 56 36,5 32 30 28 26 25 24

Критический диаметр d

Термообработка d, мм, после закалки в масле
Закалка 15-50

Плотность ρп кг/см3 при температуре испытаний, °С

Сталь 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
9ХС 7830

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Марка Стали При температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
9ХС 190

Модуль упругости при сдвиге на кручение G, ГПа

Марка стали При температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
9ХС 79

Удельное электросопротивление ρ нОм*м

марка стали ρ нОм*м, при температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
9ХС 400

Библиографический список

  1. И.С.Каменичный. Краткий справочник технолога термиста. 1963 г.
  2. Геллер Ю.А. Инструментальные стали 1983 г.
  3. Фиргер И.В. Термическая обработка сплавов: Справочник. 1982 г.

Узнать еще

Сталь 45 конструкционная углеродистая качественная…

Читайте также:  Запрос на кожух для генератора

Сталь У7(У7А)

Сталь инструментальная углеродистая…

Сталь 30 конструкционная углеродистая качественная…

Особенности термической обработки

При проведении термической обработки рекомендуется соблюдать нижеприведенные правила:

  1. Следует постоянно и точно контролировать температурный режим.
  2. Проводить периодическую проверку твердости.
  3. Выполнять рентгенанализ структуры для определения внутренних пороков.
  4. Делать металлографический анализ структуры.

Сегодня для термообработки применяются электрические печи, которые имеют герметичный кожух и система автоматической регулировки температуры нагрева. При необходимости можно контролировать состояние атмосферы для повышения эксплуатационных качеств.

Читайте также:  Теплопроводность материалов таблица, СНиП

Технологии закалки

Возможные технологии закалки:

  1. Нагрев до температуры 870 градусов Цельсия и отпуск при 500 градусах Цельсия. Остывание может проходить в воде или масле.
  2. Нагрев до 870 градусов Цельсия и отпуск при температуре 200 градусов Цельсия.

Отжиг выполняется при 800 градусах Цельсия с последующей изотермической выдержкой при 710 градусах Цельсия. Форма выпуска заготовок: кованные заготовки, калиброванные прутки, полосы, шлифованные прутки и серебрянка. При выпуске заготовок учитываются стандарты, установленные в ГОСТ.

Механические свойства стали 9ХС

Состояние поставки, режим термообработки Сечение, мм Предел текучести условный, МПа Предел прочности при растяжении, МПа Относительное сужение, % Ударная вязкость, (кДж / м2) Твердость по Бринеллю, не более
Изотермический отжиг 790-810°С. Температура изотермической выдержки 710°С 295-390 590-690 50-60 197-241
Закалка 870°С, масло. Отпуск*:
180-240°С до 40 78 59-63
450-500°С до 30 46-50

* — температура отпуска рекомендуется для цанг и других деталей пружинного типа, а также нагруженных валов.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий