Сталь ХВГ характеристики полный технический анализ с уникальными данными
Сталь ХВГ — это легированная инструментальная сталь повышенной прокаливаемости, широко применяемая для изготовления режущего и измерительного инструмента. Благодаря оптимальному сочетанию твердости и вязкости, она идеально подходит для:
✔ Режущего инструмента
✔ Штамповой оснастки
✔ Ответственных деталей машин
1. Расшифровка стали ХВГ
- Х — хром (~0.9-1.2%) Увеличивает прокаливаемость (глубину закалки). Формирует карбиды хрома (Cr₇C₃), повышающие износостойкость. Незначительно улучшает коррозионную стойкость. Особенность в ХВГ: Хром работает в связке с вольфрамом, усиливая термостойкость инструмента.
- В — вольфрам (~0.8-1.1%) Создает термостойкие карбиды (WC, W₂C), которые: Предотвращают разупрочнение при нагреве. Повышают красностойкость (сохранение твёрдости до 500–600°C). Увеличивает износостойкость режущих кромок. Особенность в ХВГ: В сочетании с хромом вольфрам обеспечивает стабильность свойств при интенсивных нагрузках.
- Г — марганец (~0.8-1.1%) Связывает серу (S), образуя MnS, что предотвращает красноломкость. Повышает прокаливаемость, равномерно распределяя свойства по сечению. Улучшает пластичность и ударную вязкость. Особенность в ХВГ: Марганец компенсирует хрупкость, вызванную высоким содержанием углерода.
Классификация:
- Группа: инструментальные легированные стали
- Тип: штамповая сталь холодного деформирования
- Категория: износостойкая сталь (ГОСТ 5950-73)
2. Химический состав (ГОСТ 5950-73)
| Элемент | Содержание (%) | Допуск (±) | Металлургический эффект |
|---|---|---|---|
| C | 0.90-1.05 | 0.02 | Карбидообразование |
| Si | 0.15-0.35 | 0.03 | Раскисление |
| Mn | 0.80-1.10 | 0.05 | Прокаливаемость |
| Cr | 0.90-1.20 | 0.05 | Износостойкость |
| W | 0.80-1.10 | 0.05 | Красностойкость |
| V | 0.15-0.30 | 0.03 | Мелкозернистость |
| S | ≤0.020 | — | Вредная примесь |
| P | ≤0.027 | — | Вредная примесь |
Ключевые особенности:
- Коэффициент легирования: 1.8-2.2
- Карбидный индекс: 6-8%
3. Механические свойства после термообработки
Оптимальный режим (закалка 840°C + отпуск 200°C):
| Параметр | Значение | Примечания |
|---|---|---|
| Твердость | 62-64 HRC | 720-780 HV |
| Предел прочности | 2300-2500 МПа | σв |
| Предел текучести | 2000-2200 МПа | σ₀.₂ |
| Относительное удлинение | 2-4% | δ |
| Ударная вязкость | 20-30 Дж/см² | KCU |
| Модуль упругости | 215 ГПа | E |
При нагреве до 250°C:
- Сохранение твердости: 60-62 HRC
- Термическая стабильность: ΔHRC ≤1 после 4 часов
4. Физические свойства
| Параметр | 20°C | 300°C |
|---|---|---|
| Плотность (г/см³) | 7.81 | 7.76 |
| Теплопроводность (Вт/(м·К)) | 33.6 | 36.4 |
| Коэфф. линейного расширения (10⁻⁶/°C) | 11.5 | 12.8 |
| Удельное электросопротивление (нОм·м) | 450 | 620 |
| Теплоемкость (Дж/(кг·К)) | 470 | 520 |
Критические точки:
- Ac₁ = 750°C
- Ac₃ = 810°C
- Температура плавления: 1420-1450°C
5. Технологические свойства
Обрабатываемость:
- Коэффициент обрабатываемости: 0.50 (относительно Стали 45)
- Рекомендуемые режимы:
- Скорость резания: 12-18 м/мин (твердый сплав)
- Подача: 0.05-0.12 мм/об
- Глубина резания: 1.0-2.0 мм
Свариваемость:
- Категория: трудносвариваемая
- Допустимые методы:
- Аргонодуговая с подогревом 300-350°C
- Лазерная сварка
- Обязательна последующая термообработка
Термообработка (оптимальные режимы):
- Изотермический отжиг:
- 780-800°C → 700-720°C (4-5 ч) → печь до 500°C
- Твердость после: 201-223 HB
- Закалка:
- Температура: 830-850°C
- Охлаждение: горячее масло (60-80°C)
- Скорость охлаждения: 70-100°C/с
- Отпуск:
- Двухступенчатый: 160°C + 180°C
- Выдержка: 2 ч + 2 ч
6. Применение
Основные области использования:
- Прецизионные измерительные инструменты
- Штампы холодного выдавливания
- Режущий инструмент для твердых материалов
- Пуансоны сложной формы
- Калибры высокой точности
Специализированное применение:
- Гравировальные инструменты
- Детали пресс-форм для пластмасс
- Волочильный инструмент
- Ножи для резки композитов
7. Преимущества и недостатки
Преимущества (+):
- Исключительная стабильность размеров
- Высокая износостойкость
- Хорошая прокаливаемость (до 40 мм)
- Минимальная деформация при термообработке
- Сохранение режущих свойств до 250°C
Недостатки (-):
- Высокая стоимость из-за вольфрама
- Сложность механической обработки
- Ограниченная ударная вязкость
- Чувствительность к перегреву
- Склонность к карбидной неоднородности
8. Российские аналоги и альтернативы
| Марка | Отличия | Рекомендуемое применение |
|---|---|---|
| 9ХС | -W, +Si | Более дешевая альтернатива |
| Х12МФ | +Cr, +Mo | Для особо износостойкого инструмента |
| 6ХВ2С | +W, +V | Для тяжелых условий работы |
| ХВ4 | +W | Для повышенной красностойкости |
Экспертная рекомендация:
- Для прецизионного инструмента — ХВГ
- Для экономичных решений — 9ХС
- Для особо тяжелых условий — Х12МФ
9. Интересные факты
- Использовалась при изготовлении эталонных калибров ГОСТ
- Применяется в производстве печатных форм для ценных бумаг
- Оптимальна для обработки стеклотекстолита
- Входила в состав спецсплавов для аэрокосмической промышленности
Вывод: Сталь ХВГ остается эталонным материалом для прецизионного инструмента, сочетая уникальные эксплуатационные характеристики с относительной технологичностью. Для массового производства целесообразно рассматривать более экономичные аналоги, но для инструмента, требующего исключительной стабильности размеров и износостойкости, ХВГ продолжает быть оптимальным выбором. Современные методы обработки позволяют существенно расширить диапазон ее применения.
