Сталь 15Х конструкционная легированная
Заменители
Иностранные аналоги
| Германия DIN | 15Cr3, 20Cr4, 20CrS4 |
| США (AISI, ASTM) | 5015, 5120, 5120H |
| Великобритания BS | 207 |
| Япония JIS | SCr420, SCr420H |
Характеристики
Сталь 15Х является хромистой конструкционной легированной сталью и относится к сталям небольшой прокаливаемости (прокаливается в деталях диаметром 25-35 мм). [1]
Вид поставки
- Cортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-77, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 10702-78.
- Калиброванный пруток ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 1051-73, ГОСТ 10702-78.
- Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.
- Полоса ГОСТ 103-78.
- Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.
- Трубы ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 9567-75.
Применение
Сталь 15Х применятся для изготовления цементуемых деталей к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины, а также деталей работающих в условиях износа при трении:
Хромистая сталь марки 15Х применяется в нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности преимущественно для изготовления цементуемых деталей, например, колоколов и метчиков ловильных и бурильных труб, различного
рода шестерен, валиков, осей, поршневых вальцов, муфт, фланцев, тарелок клапанов грязевых насосов, звездочек цепных передач буровых установок, работающих при высоких нагрузках и большой скорости, зубчатых колес буровых установок и т.д. [1]
Расшифровка стали 15Х
Цифра 15 обозначает, что среднее содержание углерода в стали составляет 0,15%.
Буква Х означает, что в стали содержится хром в количестве до 1,5%.
Присутствие в конце обозначения буквы А означает, что сталь относится к категории высококачественной.
Температура критических точек, °С
Термообработка
Цементация стали 15Х производится при температуре 920-950 °С. с последующей закалкой с температуры 800-820 °С в масле и отпуском при 180-200 °С. Время выдержки при температуре цементации ориентировочно может быть определено из расчета 1 ч на 0,1 мм толщины цементованного слоя.
Цементованная и термически обработанная сталь марки 15Х имеет большую прочность сердцевины, чем сталь 15.
Химический состав, % (ГОСТ 4543-77)
Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)
ПРИМЕЧАНИЕ: Знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если иное не указано (см. ГОСТ 4543-2016).
Механические свойства проката
| ГОСТ | Состояние поставки | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость, не более |
| не менее | |||||||
| ГОСТ 4543-77 | Пруток, закалка с 880 °С в воде или масле, закалка с 770-820 °С в воде или масле; отпуск при 180 °С, охл. на воздухе или в масле | 490 | 690 | 12 | 45 | 64 | — |
| ГОСТ 10702-78 | Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой: | ||||||
| после отжига или отпуска | — | 550 | — | 60 | — | HB 179 | |
| после сфероидизирующего отжига | — | 340-440 | — | 60 | — | HB 179 | |
| нагартованная без термообработки | — | 590 | 5 | 45 | — | HB 207 | |
| Пруток. Цементация при 910 °С, закалка с 790 °С в воде, отпуск при 190 °С | 370 | 610 | 15 | 45 | 59 | HB 179, HRCэ 58-64 | |
к содержанию ↑
Механические свойства (ГОСТ 4543-2016)
| Марка стали | 38ХА | |||
| Режим термической обработки | Закалка | Температура, °С | 1-й закалки или нормализации | 880 |
| 2-й закалки | 770-820 | |||
| Среда охлаждения | Вода или масло | |||
| Отпуск | Температура, °С | 180 | ||
| Среда охлаждения | Воздух или масло | |||
| Механические свойства, не менее | Предел текучести, σт, МПа | 490 | ||
| Временное сопротивление, σв, МПа | 690 | |||
| Относительное | удлинение δ5, % | 12 | ||
| сужение Ψ, % | 45 | |||
| Ударная вязкость KCU, Дж/см 2 | 69 | |||
| Размер сечения заготовок для термической обработки (диаметр круга или сторона квадрата), мм | 15 | |||
к содержанию ↑
Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)
| Термообработка | Сечение, мм | КП | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость HB, не более |
| не менее | ||||||||
| Нормализация | До 100 | 195 | 195 | 390 | 26 | 55 | 59 | 111-156 |
| 100-300 | 195 | 195 | 390 | 23 | 50 | 54 | 111-156 | |
| Закалка+отпуск | До 100 | 345 | 345 | 590 | 18 | 45 | 59 | 174-217 |
к содержанию ↑
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| tотп. °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 |
| 200 | 550 | 780 | 7 | 46 | 39 |
| 300 | 560 | 750 | 4 | 55 | 49 |
| 400 | 560 | 720 | 6 | 59 | 78 |
| 500 | 540 | 680 | 9 | 61 | 98 |
| 600 | 530 | 630 | 10 | 61 | 127 |
Примечание: Закалка с 880 °С.
Механические свойств при повышенных температурах
Примечание: Образец диаметром 10 мм, длиной 100 мм, отожженный; скорость перемещения захватов машины 0,38-0,47 мм/мин.
Ударная вязкость KCU
| Термообработка | KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С | |||
| +20 | -40 | |||
| Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 200 °С, 1 ч | 98 | 61 | ||
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1260, конца 800. Заготовки сечением до 200 мм охлаждаются на воздухе, сечением 200-700 мм подвергаются низкотемпературному отжигу.
Свариваемость — сваривается без ограничений(Кроме химико-термических обработанных деталей). Способы сварки: РДС, КТС без ограничений.
Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 0,9 и Kv б.ст = 1,0 при σв = 730 МПа.
Флокеночувствительность — не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
Источник
Сталь 15
Заменитель
Иностранные аналоги
Расшифровка стали 15
Цифра 15 обозначает, что среднее содержание углерода в стали составляет 0,15%.
Вид поставки
- Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1050-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8240-89, ГОСТ 8239-89, ГОСТ 2590-88.
- Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78.
- Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 10702 — 78.
- Лист толстый ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74
- Лист тонкий ГОСТ 16523-87.
- Лента ГОСТ 6009-74, ГОСТ 2284-78, ГОСТ 10234-77.
- Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70.
- Проволока ГОСТ 5663-79, ГОСТ 17305-91
- Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70.
- Трубы ГОСТ 10705-80, ГОСТ 10704-91.
к содержанию ↑
Характеристики и применение
Сталь 15 является нелегированной качественной сталью и применяется для изготовления деталей, к которым предъявляются требования высокой пластичности не подвергающихся при эксплуатации высоким напряжениям и работающим при температуре от -40 до 450°С, деталей после ХТО и других деталей, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и невысокой прочности сердцевины.
Сталь 15 применяется для изготовления узлов и деталей неогневой аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов:
- реакционных камер,
- эвапораторов,
- ректификационных колон,
- газосепараторов,
- корпусов теплообмеников,
- приварных фланцев
В нефтянном машиностроении из стали этих марок изготавливают:
- сердечники поршней грязевых насосов,
- сухари кованых бурильных ключей,
- оси,
- соединительные муфты,
- пальцы крейцкопфов и шестерни привода масляного насоса компрессоров,
- различных болтов,
- гайки,
- винты,
- шпильки,
- вилки,
- рычаги,
- шайбы и т.д.
Вместо стали марки 15 для изготовления ответственных деталей нефтепромыслового и нефтезаводского оборудования может быть рекомендована сталь с повышенным содержание марганца 15Г. Эта сталь по сравнению со сталью 15 (с нормальным содержанием марганца) обладает большей прочностью при сохранении высоких пластических свойств.
Температура критических точек, °С
Химический состав, % (ГОСТ 1050-88)
Химический состав, % (ГОСТ 1050-2013)
Термообработка — цементация, цианирование
Для повышения поверхностной твердости и, следовательно, увеличения стойкости против износа детали, изготовленные из стали 15 в ряде случаев подвергаются цементации или цианированию (например, пальцы крейцкопфов, шестерни, оси).
Цементация производится при температуре 910- 930°С; цементованные изделия закаливаются с температуры 780-800°С в воде и отпускаются при 150-180°С. Цианируют, как правило, в ваннах из расплавленных солей, содержащих 20-25% цианистого натрия, при температуре 820-850°С в течении 20-40 мин. При таком режиме цианирования можно получить цианированный слой глубиной 0,2-0,3 мм. После цианирования и закалки с отпуском при 150-180°С изделия имеют твердость на поверхности HRC 62-64.
Механические свойства проката
| ГОСТ | Состояние поставки | σв, МПа | δ5 (δ4), % | ψ, % | Твердость HB, не более |
| не менее | |||||
| ГОСТ 1050-88 | Сталь горячекатаная, кованая, калиброванная и серебрянка 2-й категории после нормализации | 375 | 27 | 55 | — |
| Сталь калиброванная 5-й категории после отжига или высокого отпуска | 345 | 23 | 55 | — | |
| ГОСТ 10702-78 | Сталь калиброванная, и калиброванная со специальной отделкой: — после отжига или отпуска | 365-470 | — | 55 | 149 |
| — после сфероидизирующего отжига | 325-420 | — | 55 | 149 | |
| — нагартованная без термообработки | 440 | 8 | 45 | 197 | |
| ГОСТ 1577-93 | Полоса нормализованная или горячекатаная | 370 | 27 | 55 | — |
| ГОСТ 16523-89 (образцы поперечные) | Лист горячекатаный | 330-460 | (23) | — | — |
| Лист холоднокатаный | 330-460 | (24) | — | — | |
к содержанию ↑
Механические свойства поковок
| ГОСТ | Режим термообработки | Сечение, мм | КП | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость HB, не более |
| не менее | |||||||||
| ГОСТ 8479-70 | Нормализация | До 100 | 175 | 175 | 355 | 28 | 55 | 64 | 101-143 |
| 100-300 | 175 | 175 | 355 | 24 | 50 | 59 | 101-143 | До 100 | 195 | 195 | 390 | 26 | 55 | 59 | 111-156 |
к содержанию ↑
Механические свойства металлопродукции (ГОСТ 1050-2013)
| Предел текучести σt, Н/мм 2 | Временное сопротивление σв, Н/мм 2 | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ%, % |
| 225 | 370 | 27 | 55 |
ПРИМЕЧАНИЕ: Механические свойства определены на нормализованных образцах.
Механические свойства калиброванной металлопродукции (ГОСТ 1050-2013)
| Механические свойства, не менее, для металлопродукции | ||
| нагартованной | ||
| Временное сопротивление σв, Н/мм 2 | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ%, % |
| 440 | 8 | 45 |
| отоженной или высокоотпущенной | ||
| Временное сопротивление σв, Н/мм 2 | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ%, % |
| 340 | 23 | 55 |
к содержанию ↑
Механические свойства (ПНАЭ Г-7-002-86)
| Сортамент | Характеристика | Температура, К (°С) | |||||||
| 293 (20) | 293 (20) | 323 (50) | 373 (100) | 423 (150) | 473 (200) | 523 (250) | 573 (300) | ||
| Сортовая горячекатаная сталь толщиной или диаметром до 80 мм | минимальное значение временного сопротивления σв при расчетной температуре, МПа (кгс/мм 2 ) | 333 (34) | 333 (34) | 333 (34) | 333 (34) | 333 (34) | 323 (33) | 314 (32) | 294 (30) |
| минимальное значение предела текучести σ0,2 при расчетной температуре, МПа (кгс/мм 2 ) | 186 (19) | 186 (19) | 186 (19) | 177 (18) | 177 (18) | 157 (16) | 137 (14) | 118 (12) | |
| Поковки диаметром до 300 мм, КП175* | минимальное значение временного сопротивления σв при расчетной температуре, МПа (кгс/мм 2 ) | 355 (36) | 343 (35) | 333 (34) | 324 (33) | 314 (32) | 294 (30) | 294 (30) | 294 (30) |
| минимальное значение предела текучести σ0,2 при расчетной температуре, МПа (кгс/мм 2 ) | 175 (18) | 167 (17) | 157 (16) | 147 (15) | 147 (15) | 128 (13) | 118 (12) | 118 (12) | |
| То же, до 100 мм, КП195* | минимальное значение временного сопротивления σв при расчетной температуре, МПа (кгс/мм 2 ) | 390 (40) | 383 (39) | 373 (38) | 363 (37) | 353 (36) | 343 (35) | 333 (34) | 324 (33) |
| минимальное значение предела текучести σ0,2 при расчетной температуре, МПа (кгс/мм 2 ) | 195 (20) | 195 (20) | 177 (18) | 167 (17) | 167 (17) | 147 (15) | 128 (13) | 128 (13) | |
| Поковки диаметром до 50 мм, КП215* | минимальное значение временного сопротивления σв при расчетной температуре, МПа (кгс/мм 2 ) | 390 (40) | 383 (39) | 373 (38) | 363 (37) | 353 (36) | 343 (35) | 333 (34) | 324 (33) |
| минимальное значение предела текучести σ0,2 при расчетной температуре, МПа (кгс/мм 2 ) | 195 (20) | 195 (20) | 177 (18) | 167 (17) | 167 (17) | 147 (15) | 128 (13) | 128 (13) | |
ПРИМЕЧАНИЕ. 215* — категория прочности, цифра — значение предела текучести при 20 °С.
Механические свойства при повышенных температурах
| tисп, °С | Состояние поставки | σ0.2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см 2 |
| 20 | Пруток диаметром 45 мм. | 215 | 420 | 33 | 70 | 211 |
| 200 | Нормализация при 900-920°С, отпуск при 650-660°С | 205 | 400 | 24 | 68 | 216 |
| 300 | 170 | 420 | 24 | 63 | 235 | |
| 400 | 150 | 380 | 33 | 71 | 157 | |
| 500 | 150 | 235 | 36 | 75 | 123 |
ПРИМЕЧАНИЕ. σ 400 1/10000=116 МПа, σ 400 1/100000=93 МПа, σ 450 1/10000=78 МПа, σ 450 1/100000=47 МПа,
Источник