Меню

9хс сталь температура закалки стали

Сталь 9хс термообработка твердость

Характеристики

В стали марки 9ХС есть множество легирующих добавок, которые обеспечивают нужные характеристики и свойства. Кроме основных компонентов есть кремний, кальций, хром, углерод, сера, в общем 12 легирующих и дополнительных компонентов. Благодаря такому комплексу веществ, у стали есть такие основные характеристики:

  • плотность (r) – 7830 кг/м3;
  • твёрдость по Роквеллу (HRC) зависит от температуры отпуска – от 63-64 до 39-48 ∂;
  • HB 10-1 = 241 МПа;
  • температурные показатели ковки: от 1180 до 800 градусов.

Благодаря повышенной упругости, выраженной прочности, износоустойчивости и плотности, сталь такого типа считается оптимальным вариантом для создания режущих инструментов и составляющих этого типа.

Расшифровка маркировки

У каждого типа стали есть своя маркировка, в которой зашифрованы особенности состава. Маркировка стали 9ХС имеет такую расшифровку:

  • цифра «9» показывает, что в составе сплава есть 0,9% углерода;
  • буква «х» обозначает наличие в стали хрома;
  • буква «с» указывает на то, что в состав добавлен кремний.

Наличие углерода обеспечивает повышенную вязкость вещества. Хром – универсальный компонент, он повышает возможности термического воздействия на сплав, делает его максимально прочным и устраняет риск возникновения коррозии.

Плюсы

У стали 9ХС есть преимущества, которые выделяют её на фоне других сплавов.

  1. Обладает уникальными техническими характеристиками, позволяющими использовать его в изготовлении прочных, упругих, износоустойчивых деталей с высоким коэффициентом сопротивления изгибам.
  2. В сплаве 9ХС карбиды всегда равномерно и правильно распределены по сечению, что повышает эксплуатационные качества готовой продукции, в частности, резьбовых элементов, созданных из него.
  3. Обладает высокой степенью устойчивости к механическим повреждениям и образованию трещин.
  4. После отжига приобретает ещё одно неоспоримое преимущество – повышенную твёрдость и податливость прокаливанию.
  5. Обладает высокой термической устойчивостью.
  6. Сплав устойчив к образованию флокенов во время отделки.

Благодаря таким преимуществам сталь 9ХС является востребованным и практичным инструментальным сплавом.

Минусы

Есть и недостатки у этого сплава, которые, тоже нужно учитывать в производстве инструментов и режущих изделий.

  1. Специфические требования в термической обработке.
  2. Не подходит для выполнения сварочных работ.
  3. При обработке требуется строгое соблюдение температурного режима.
  4. Осложнённая механическая обработка.

Работать со сплавом 9ХС необходимо только высококвалифицированным специалистам, так как существует условия и нюансы, которые необходимо соблюсти.


Клинок сделанный из стали 9ХС.

Сталь 9ХС инструментальная легированная

Заменитель

Аналоги

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.

Читайте также:  Томаты гном сталь дамаска

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

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)

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]

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

Температура рекристаллизационного отжига стали 9ХС [3]

Обработка давление, после которой выполняется отжиг Марка стали Температура отжига, °C
Холодная протяжка (калибровка) прутков 9ХС 730
Читайте также:  Полосовой сталью спокойная марки ст3сп

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
  • Продолжительность процесса 3 часа
  • Температура азотирования 530°C

Твердость стали в зависимости от температуры отпуска

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

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

Критический диаметр d

Плотность ρп кг/см3 при температуре испытаний, °С

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Модуль упругости при сдвиге на кручение G, ГПа

Удельное электросопротивление ρ нОм*м

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 У12, У12А инструментальная углеродистая…

Сталь инструментальная валковая…

Сталь 15Х конструкционная легированная…

Сталь 38ХА конструкционная легированная…

Химический состав

В создании стали 9ХС используется 13 веществ, комбинация которых в правильном количестве даёт в результате качественно лучшие физические, механические и эксплуатационные характеристики.

Вот компоненты, которые входят в состав стали 9ХС:

  • железо (Fe) – 94%;
  • кремний (Si) – до 1,6%, но не менее 0,9%;
  • хром (Cr) – до 1,25%, но не меньше 0,95%;
  • углерод (C) – 0,9%;
  • марганец (Mn) – до 0,6%;
  • никель (Ni) – 0,35%;
  • медь (Cu) – 0,3%;
  • молибден (Mo) – 0,2%;
  • вольфрам (W) – 0,2%;
  • ванадий (V) – 0,15%;
  • сера (S) – 0,03%
  • фосфор (P) – 0,03%;
  • титан (Ti) – меньше 0,03%.
Читайте также:  Нож узбек сталь булат

У разных производителей могут незначительно меняться процентные соотношения. Отклонения не должны превышать 1/10 долю процента, иначе свойства полученного сплава могут отличаться.

Основные характеристики

Эксплуатационные качества практически любого материала во многом зависят от химического состава. Характеристики 9хс были несколько изменены путем добавления в состав легирующих элементов кремния и хрома.

Характеристики стали 9хс можно охарактеризовать следующим образом:

  • Небольшая концентрация хрома определяет то, что металл имеет привлекательный вид, а также небольшую коррозионную стойкость.
  • Кремний повышает прочность структуры, износостойкость.
  • Низкая свариваемость. Присутствие в составе достаточно большой концентрации кремния становится причиной снижения показателя свариваемости. Поэтому при необходимости соединения двух элементов путем сваривания требуется проводить подогрев структуры.
  • Высокая склонность к отпускной хрупкости. Именно поэтому при термической обработке применяются методы, которые снижают вероятность появления дефектов или повышения хрупкости.

Особенности состава и структуры определяют высокую вероятность возникновения деформации протяжки. Для уменьшения степени дефектов проводится термическая обработка в два этапа: до механической обработки и после выполнения чистовых работ.

Применение

Широко применяется в промышленности, она используется для создания таких изделий:

  • ножи;
  • клинки для ножей и прочие режущие инструменты;
  • свёрла разных диаметров и назначений;
  • фрезы для промышленного и бытового оборудования;
  • клейма, которые задействуются в работах холодного типа;
  • детали для оборудования.

Применять сталь можно в других сферах, если технические и эксплуатационные характеристики соответствуют требованиям к производимой продукции.


Нож “Грибник” – ручная ковка, сталь 9ХС, орех.

Область применения

Рассматриваемый сплав имеет относительно невысокую стоимость, однако не может выдерживать длительное воздействие высокой температуры. Именно поэтому он особо популярен среди производителей ножей. При необходимости сплаву можно придать требуемую форму, для чего не требуется специальное оборудование. Изначально изделие затачивается, после чего подвергается термической обработке. Выпуская продукцию подобного типа, следует учитывать, что рассматриваемый сплав обладает некоторой хрупкостью и нужно проводить термическую обработку для ее снижения.

Основное назначение сплава заключается в применении при производстве различных инструментов, к примеру, сверл или метчиков. Главное условие — инструмент не должен во время работы нагреваться до критических значений. Кроме этого, сплав походит для выпуска ответственных деталей, которые работают в сложных эксплуатационных условиях. Поэтому 9ХС часто применяют в машиностроительной или иной подобной промышленности.

Операции по закалке напильников

Марка стали 9ХС применяется для изготовления напильников. Закалка идет в камерных печах со свинцовыми и соляными ваннами. Чтобы в процессе термообработки избежать обезуглероживания в насеченной части, на нее наносятся специальные обмазки. Они содержат в себе связывающие и науглероживающие вещества. Обмазка подсушивается, и напильники укладываются в печь.

Такой процесс имеет отрицательные стороны:

  • в состав обмазки входят мелкие частицы, трудоемкие в изготовлении;
  • обмазка может обсыпаться, и эти места будут не защищены от обезуглероживания.

Более простым способом является протравливание напильника в растворе кислоты. Для этого готовится смесь из 7% раствора серной и 7% азотной кислоты. Остальные 86% составляет вода. Напильники травятся в течение 10−15 минут, а затем укладываются в печь. Охлаждение ведется только насеченной части.

При закалке несимметричных напильников есть своя особенность. Их предварительно изгибают в противоположную сторону, где может образоваться вогнутость. Если напильник имеет полукруглую форму, то его изгибают в сторону плоской части. После закалки идет деформация, и напильник возвращается в исходное состояние.

Источник

Adblock
detector