Круг ХВГ

Круг стальной ХВГ — инструментальная легированная сталь для прецизионного режущего и измерительного инструмента.

О марке стали ХВГ

Сталь ХВГ — это легированная инструментальная сталь для холодной работы, специально разработанная для изготовления режущего и измерительного инструмента, у которого при закалке недопустимо повышенное коробление. Именно стабильность размеров после термической обработки — ключевое преимущество марки, выделяющее её среди других инструментальных сплавов.

Расшифровка маркировки: Х — хром (0,90–1,20%), В — вольфрам (1,20–1,60%), Г — марганец (0,80–1,10%). Цифры после букв в маркировке отсутствуют — это означает, что содержание каждого легирующего элемента не превышает 1,5% (кроме вольфрама, верхняя граница которого — 1,6%). Углерод в составе — 0,90–1,05%, что обеспечивает высокую твёрдость после закалки.

Каждый легирующий элемент выполняет свою роль:

• Хром повышает прокаливаемость и износостойкость, формирует дисперсные карбиды, которые тормозят рост зерна при нагреве.
• Вольфрам образует твёрдые карбиды, увеличивающие износостойкость режущих кромок и обеспечивающие умеренную теплостойкость до 200–250 °C.
• Марганец снижает деформацию при закалке — именно благодаря ему сталь ХВГ минимально коробится в процессе термообработки, что критично для длинномерного инструмента.

Химический состав (ГОСТ 5950-2000)

Высокое содержание углерода (близкое к 1%) в сочетании с хромом и вольфрамом формирует в структуре стали карбидную фазу, которая обеспечивает износостойкость режущих кромок. При этом марганец снижает скорость превращения аустенита в мартенсит, что позволяет проводить закалку в масле с минимальными термическими напряжениями и, как следствие, с минимальным короблением.

Термообработка и механические свойства

Свойства стали ХВГ определяются режимом термообработки. Рекомендуемые режимы согласно ГОСТ 5950-2000 и справочным данным:

• Отжиг — нагрев до 780–820 °C, медленное охлаждение с печью (скорость ~50 °C/ч) до 550 °C, далее на воздухе. Твёрдость после отжига — не более 255 HB. В этом состоянии сталь легко обрабатывается резанием.
• Закалка — нагрев до 820–850 °C, охлаждение в масле. Для заготовок сечением до 50 мм — охлаждение в масле; свыше 50 мм — в расплаве солей с водой при 200 °C.
• Отпуск — низкий отпуск при 160–200 °C (1–2 часа) для максимальной твёрдости; при 300–400 °C — для повышенной ударной вязкости с потерей части твёрдости.

Теплостойкость (красностойкость) стали ХВГ — умеренная. После отпуска при 150–170 °C в течение 1 часа твёрдость сохраняется на уровне 63 HRC, при 200–220 °C — 59 HRC. При нагреве режущей кромки свыше 250 °C начинается необратимое снижение твёрдости, поэтому ХВГ не предназначена для высокоскоростной резки.

Физические свойства

Температура критических точек

Технологические свойства

• Прокаливаемость — хорошая. Критический диаметр сквозной прокаливаемости в масле — 15–70 мм (для HRC 60), в селитре — 15–40 мм. Благодаря хрому, вольфраму и марганцу сталь равномерно закаливается по сечению заготовок средних размеров.
• Свариваемость — не применяется для сварных конструкций. Высокое содержание углерода и легирующих элементов приводит к образованию трещин в зоне термического влияния. Допустима только контактная точечная сварка.
• Обрабатываемость резанием — удовлетворительная в отожжённом состоянии (при HB 235, σвσв​ = 760 МПа). Коэффициент обрабатываемости: KuKu​ для твёрдосплавного инструмента — 0,75, для быстрорежущей стали — 0,35. После закалки — только абразивная обработка.
• Шлифуемость — удовлетворительная при твёрдости HRC 55–57; пониженная при HRC 59–61. Рекомендуются абразивные круги из оксида алюминия или циркония, исключающие попадание железа и кремния в зону обработки.
• Ковка — начало 1070–1180 °C, конец 800–860 °C. Сечения до 300 мм охлаждаются в яме, до 400 мм — с низкотемпературным отжигом. Замедленное охлаждение обязательно для предотвращения флокенов.
• Флокеночувствительность — чувствительна. Требуется медленное охлаждение после ковки и термообработки.
• Склонность к отпускной хрупкости — малосклонна.
• Коррозионная стойкость — низкая. Хрома в составе недостаточно для формирования пассивной плёнки. Сталь требует защиты от влаги: масляные покрытия, хранение в сухих условиях.
• Обезуглероживание — при нагреве под закалку рекомендуется применять защитную атмосферу для предотвращения потери углерода в поверхностном слое.

Где применяется круг ХВГ

Согласно приложению А ГОСТ 5950-2000, сталь ХВГ предназначена для измерительных и режущих инструментов, для которых повышенное коробление при закалке недопустимо.

Режущий инструмент:

• длинные развёртки — цилиндрические и конические;
• метчики, плашки;
• протяжки — плоские, круглые, шлицевые;
• фрезы, свёрла;
• резьбонарезной инструмент.

Измерительный инструмент:

• резьбовые калибры — пробки и кольца;
• калибры-скобы;
• лекала сложной формы;
• шаблоны, микрометрические головки;
• измерительные плитки.

Штамповая оснастка:

• холодновысадочные пуансоны и матрицы;
• технологическая оснастка — направляющие втулки, фиксаторы, опоры;
• мелкие штампы для холодной штамповки, где требуется минимальное изменение размеров при закалке.

Детали машиностроения:

• шпиндели, бандажи;
• пружинные кольца амортизаторов;
• замочные шайбы.

Главная область применения — производство длинномерного инструмента, где минимальное коробление при термообработке критически важно для сохранения точности. В этом отношении ХВГ превосходит углеродистые инструментальные стали (У10А, У12А), которые сильно деформируются при закалке в воде.

Аналоги и заменители

Российские заменители: 9ХВГ, ХВСГФ, 9ХС (частично взаимозаменяема), ШХ15СГ (по отдельным применениям). Сталь марки ХГС не может заменить ХВГ при изготовлении режущих инструментов.

Зарубежные аналоги:

Чем ХВГ отличается от 9ХС? Обе стали — легированные инструментальные, во многих случаях взаимозаменяемые. ХВГ содержит вольфрам (1,2–1,6%) и повышенный марганец (0,8–1,1%), что обеспечивает минимальное коробление при закалке. 9ХС содержит повышенный кремний (1,2–1,6%), который придаёт высокую упругость и износостойкость, но усиливает обезуглероживание при нагреве. ХВГ предпочтительна для длинномерного инструмента и калибров, 9ХС — для режущего инструмента, работающего при умеренных нагрузках.

Нормативная база и сортамент

Согласно ГОСТ 5950-2000, металлопродукция из стали ХВГ для режущего инструмента изготовляется отожжённой (ОТ). Микроструктура горячекатаной и кованой стали подгруппы б диаметром до 60 мм должна соответствовать зернистому перлиту баллов 1–6, остатки карбидной сетки — не выше балла 3 или 4.