Марочник сталей

Сталь ШХ15

Сталь ШХ15 - высокоуглеродистая хромистая подшипниковая сталь, поставляемая по ГОСТ 801-78. Химический состав нормирован узкими пределами: углерод 0,95-1,05 %, хром 1,30-1,65 %, марганец 0,20-0,40 %, кремний 0,17-0,37 %; из примесных элементов ограничены никель (не более 0,30 %), медь (не более 0,25 %), титан (не более 0,010 %), сера (не более 0,020 %) и фосфор (не более 0,027 %). Суммарное содержание никеля и меди дополнительно ограничено 0,50 %. Отдельно нормируется содержание кислорода - не более 0,0015 % (15 ppm), что прямо характеризует чистоту стали по оксидным неметаллическим включениям. Для более чистых по включениям вариантов существуют переплавные модификации: ШХ15-Ш, выплавляемая с электрошлаковым переплавом (в ней сера ограничена 0,010 %, фосфор - 0,025 %), и ШХ15-В, выплавляемая с вакуумированием.

В обозначении марки буква «Ш» указывает на принадлежность к группе шарикоподшипниковых сталей по ГОСТ 801. Цифры «15» после буквы «Х» означают содержание хрома, но, в отличие от обычного правила для легированных конструкционных сталей, где число после буквы соответствует целым процентам легирующего элемента, у подшипниковых сталей число указывает содержание в десятых долях процента: «Х15» означает около 1,5 % хрома (фактически 1,30-1,65 %), а не 15 %. Содержание углерода в обозначении не отражается, хотя оно высокое - 0,95-1,05 %, и именно оно наряду с хромом определяет способность стали закаливаться на высокую твёрдость. Суффикс «-Ш» после названия марки означает электрошлаковый переплав, «-В» - вакуумирование: оба передела повышают металлургическую чистоту стали по неметаллическим включениям без изменения химического состава по основным элементам.

Счёт за 15 минут

Договор поставки с ответственностью

Сертификат и паспорт качества к партии

Возврат при несоответствии ГОСТу

Поэтапная оплата для крупных

Реквизиты и ЕГРЮЛ открыто

01О стали ШХ15

Высокое содержание углерода в сочетании с хромом (около 1,5 %) обеспечивает после закалки мартенситную структуру с равномерно распределёнными мелкими карбидами хрома, что даёт высокую твёрдость и сопротивление контактной усталости - способности рабочей поверхности выдерживать циклическое нагружение в зоне контакта тел качения и дорожек качения. При этом хром в ШХ15 работает не на коррозионную стойкость, для которой требуется от 10,5-12 % хрома, растворённого в матрице, а на прокаливаемость и образование карбидов; сталь ржавеет так же, как обычная углеродистая, и не относится к коррозионностойким. Решающее значение для подшипниковой стали имеет чистота металла по неметаллическим включениям: оксидное включение, оказавшееся под дорожкой качения, работает как концентратор напряжений и становится очагом зарождения усталостной трещины. Поэтому в ШХ15 отдельно нормируется содержание кислорода - не более 0,0015 % - и применяются переплавные варианты ШХ15-Ш и ШХ15-В с пониженным содержанием включений.

Термическая обработка ШХ15 включает сфероидизирующий отжиг при 780-800 °C с последующим медленным охлаждением с печью со скоростью около 15 °C/ч, который формирует зернистый перлит и снижает твёрдость до 179-207 HB - в таком состоянии сталь поставляется и обрабатывается резанием. Закалку ведут с 830-860 °C с охлаждением в масле, что формирует мартенсит с мелкими карбидами хрома, а затем обязательно проводят именно низкий отпуск при 150-170 °C: он снимает часть закалочных напряжений, но сохраняет высокую твёрдость 61-65 HRC (по справочным данным), тогда как более высокий отпуск снизил бы твёрдость и контактную прочность ниже требуемого уровня. Сталь чувствительна к флокенам и склонна к отпускной хрупкости, поэтому режимы охлаждения после проката, ковки и термообработки выдерживают строго. Для прецизионных деталей подшипников дополнительно применяют обработку холодом и длительный низкий отпуск для стабилизации размеров - это позволяет завершить превращение остаточного аустенита. Из-за высокого содержания углерода и склонности к образованию закалочных трещин для сварных конструкций сталь по справочной практике не применяется.

Прокаливаемость ШХ15 ограничена сечением около 20-30 мм, поэтому для колец крупных подшипников и тел качения большого размера, где по всему сечению нужна равномерная твёрдость, вместо ШХ15 применяют кремнемарганцовистую сталь ШХ15СГ с повышенным содержанием кремния и марганца. Из близких по назначению марок также используют хромовольфрамомарганцевую ХВГ для инструмента повышенной точности и износостойкую высокохромистую Х12МФ, тогда как для средненагруженных конструкционных деталей чаще применяют сталь 40Х. Плотность ШХ15 составляет 7,81 г/см³. Зарубежными аналогами марки являются 52100 (AISI, США), 100Cr6 / 1.3505 (EN), SUJ2 (JIS, Япония) и GCr15 (Китай).

02Расшифровка обозначения ШХ15

«Ш» - принадлежность к группе шарикоподшипниковых сталей по ГОСТ 801. «Х15» - содержание хрома, но, в отличие от обычного правила для легированных конструкционных сталей, где число после буквы означает целые проценты элемента, у подшипниковых сталей оно означает десятые доли процента: «15» - это около 1,5 % хрома (фактически 1,30-1,65 %), а не 15 %. Содержание углерода в обозначении не отражается, хотя оно высокое - 0,95-1,05 %, и именно оно вместе с хромом определяет способность стали закаливаться на высокую твёрдость. Суффикс «-Ш» после названия марки означает электрошлаковый переплав, «-В» - вакуумирование: оба передела повышают чистоту стали по неметаллическим включениям, не меняя состав по основным легирующим элементам.

03Химический состав стали ШХ15

Показатель	Значение
C (углерод)	0,95-1,05
Si (кремний)	0,17-0,37
Mn (марганец)	0,20-0,40
Ni (никель)	≤0,30
S (сера)	≤0,020
P (фосфор)	≤0,027
Cr (хром)	1,30-1,65
Ti (титан)	≤0,010
Cu (медь)	≤0,25
O (кислород)	≤0,0015

04Механические свойства стали ШХ15

Состояние	σв, МПа	σт, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/см²	Твёрдость	Термообработка
Отожжённое (прокат)	590-730	370-410	20	45	44	179-207 HB	Отжиг 800 °C, охлаждение с печью 15 °C/ч
Закалка 850 ±10 °C (масло) и отпуск 150-160 °C, 1 ч	-	-	-	-	-	не менее 61 HRC	Контрольный режим ГОСТ 801-78
Закалка + низкий отпуск	-	-	-	-	-	61-65 HRC	По справочным данным

05Физические свойства ШХ15

Плотность (20 °C)	7,81 г/см³ (7812 кг/м³)
Модуль упругости E (20 °C)	2,11·10⁵ МПа (211 ГПа)
Коэффициент линейного расширения α	11,9·10⁻⁶ 1/град в интервале 20-100 °C; 15,1 в интервале 20-200 °C; 15,5 в интервале 20-300 °C; 15,6 в интервале 20-400 °C; 15,7 в интервале 20-500 °C
Теплопроводность λ	40 Вт/(м·град) при 200 °C; 37 при 400 °C; 32 при 500 °C
Удельное электросопротивление	0,390 мкОм·м при 100 °C; 0,470 при 200 °C; 0,520 при 300 °C
Критические точки	Ac1 724 °C, Acm 900 °C, Ar3 713 °C, Ar1 700 °C, точка начала мартенситного превращения Мн 210 °C

06Термообработка ШХ15: режимы закалки и отпуска

Отжиг сфероидизирующий	780-800 °C с последующим медленным охлаждением с печью со скоростью около 15 °C/ч - формирует зернистый (сфероидизированный) перлит, твёрдость снижается до 179-207 HB (норма п. 3.8 ГОСТ 801-78 для отожжённой стали марки ШХ15), состояние поставки и механической обработки
Закалка	830-860 °C, охлаждение в масле - формирует мартенсит с мелкими карбидами хрома (по справочным данным). ГОСТ 801-78 задаёт контрольный режим закалки образцов 850 ±10 °C в масле с отпуском 150-160 °C в течение 1 ч и требует после него твёрдость не менее 61 HRC
Отпуск низкий	150-170 °C - снимает часть закалочных напряжений при сохранении высокой твёрдости, рабочая твёрдость 61-65 HRC, по справочным данным
Стабилизация размеров	для прецизионных деталей подшипников применяют обработку холодом и длительный низкий отпуск, чтобы завершить превращение остаточного аустенита и стабилизировать размеры, справочная практика

07Технологические свойства ШХ15: флокеночувствительность

Режимы термообработки, сварки и резания марки ШХ15 - что важно технологу.

Твёрдость и контактная прочность	После закалки и низкого отпуска 61-65 HRC (по справочным данным); высокое сопротивление контактной усталости - ключевое свойство для тел качения и колец подшипников.
Чистота металла и включения	Содержание кислорода нормируется не более 0,0015 %; оксидные неметаллические включения работают как концентраторы напряжений и снижают усталостную долговечность.
Флокеночувствительность	Сталь чувствительна к флокенам - трещинам от растворённого водорода, поэтому охлаждение после проката и ковки ведут по контролируемым режимам.
Отпускная хрупкость	Сталь склонна к отпускной хрупкости, что требует точного соблюдения температуры и скорости охлаждения при термообработке.
Свариваемость и аналоги	Для сварных конструкций не применяется (справочная практика); зарубежные аналоги - 52100 (AISI), 100Cr6 (EN), SUJ2 (JIS), GCr15 (Китай).

08Применение стали ШХ15

Где применяется сталь ШХ15 на производстве.

Шарики и ролики подшипников

Шарики диаметром до 150 мм и ролики диаметром до 23 мм для подшипников качения, работающих при высоких контактных нагрузках.

Кольца подшипников

Кольца подшипников с толщиной стенки до 14 мм, к которым предъявляются требования высокой твёрдости и контактной прочности.

Плунжерные пары и клапаны топливной аппаратуры

Втулки плунжеров и плунжеры, нагнетательные клапаны и корпуса распылителей, работающие в условиях циклических контактных нагрузок.

Ролики толкателей и износостойкие детали

Ролики толкателей и другие детали, от которых требуется высокая твёрдость, износостойкость и сопротивление контактной усталости.

09Зарубежные аналоги

Аналог (EN / DIN / AISI)
52100 (AISI, США)
100Cr6 / 1.3505 (EN)
SUJ2 (JIS, Япония)
GCr15 (GB, Китай)

10Марка ШХ15 в нормативных документах

Действующие стандарты, в которых марка упоминается напрямую или через эквивалент. Каждая ссылка - на справочную страницу ГОСТа.

ГОСТ 2590-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный круглыйСортамент горячекатаного круга: диаметры 5-270 мм, площадь сечения и масса 1 м. Марки стали по ГОСТ 535-2005 и ГОСТ 1050-2013.
ГОСТ 801-78. Сталь подшипниковая (технические условия)Сталь подшипниковая (технические условия)

11Частые вопросы по стали ШХ15

Что означает обозначение ШХ15?

Буква «Ш» указывает на принадлежность к группе шарикоподшипниковых сталей по ГОСТ 801. Число «15» после буквы «Х» означает содержание хрома в десятых долях процента - около 1,5 % (фактически 1,30-1,65 %), а не в целых процентах, как принято для обычных легированных конструкционных сталей. Содержание углерода, хотя оно и высокое (0,95-1,05 %), в обозначении не отражается.

Почему хром в обозначении ШХ15 составляет около 1,5 %, но сталь не является нержавеющей?

Хром в ШХ15 введён не для коррозионной стойкости, а для повышения прокаливаемости и образования твёрдых карбидов, которые вместе с высоким содержанием углерода дают после закалки мартенситную структуру высокой твёрдости. Для придания стали коррозионной стойкости требуется не менее 10,5-12 % хрома, растворённого в матрице, а в ШХ15 его лишь 1,30-1,65 %, причём в основном он связан в карбиды, поэтому сталь ржавеет так же, как обычная углеродистая, и относится к обычным конструкционным подшипниковым сталям, а не к нержавеющим.

Почему в ШХ15 нормируется содержание кислорода не более 0,0015 % и как это связано с ресурсом подшипника?

Кислород в стали связан в оксидные неметаллические включения. Если такое включение оказывается под дорожкой качения или на поверхности тела качения, оно работает как концентратор напряжений и становится очагом зарождения усталостной трещины при циклическом контактном нагружении. Поэтому содержание кислорода в ШХ15 нормируется отдельно, не выше 0,0015 % (15 ppm), а для получения ещё более чистого металла применяют переплавные варианты ШХ15-Ш (электрошлаковый переплав) и ШХ15-В (вакуумирование).

Почему для крупногабаритных колец подшипников применяют не ШХ15, а ШХ15СГ?

Прокаливаемость ШХ15 ограничена и составляет ориентировочно 20-30 мм по сечению: в более толстых деталях сердцевина не успевает прокалиться на мартенсит и получить нужную твёрдость по всему сечению. Для колец и тел качения крупного размера, где равномерная твёрдость нужна на большую глубину, применяют кремнемарганцовистую сталь ШХ15СГ с повышенным содержанием кремния и марганца, которые увеличивают прокаливаемость.

Почему после закалки ШХ15 проводят именно низкий, а не более высокий отпуск?

Задача термообработки ШХ15 - получить максимально высокую твёрдость и сопротивление контактной усталости при умеренном снятии закалочных напряжений. Низкий отпуск при 150-170 °C снимает часть внутренних напряжений и повышает вязкость, но сохраняет твёрдость на уровне 61-65 HRC (по справочным данным). Средний или высокий отпуск снизил бы твёрдость и контактную прочность стали ниже уровня, необходимого для работы тел качения и колец подшипников.

Какую твёрдость обеспечивает ШХ15 в отожжённом и в закалённом состоянии?

В отожжённом состоянии, в котором сталь поставляется и обрабатывается резанием, твёрдость по ГОСТ 801-78 составляет 179-207 HB. После закалки с 830-860 °C в масле и низкого отпуска при 150-170 °C рабочая твёрдость поднимается до 61-65 HRC (по справочным данным).

12Купить прокат из стали ШХ15 со склада

Калькулятор массы

Расчёт массы по диаметру / толщине загрузится автоматически. Либо откройте калькуляторы веса.

Позиции из стали ШХ15 в наличии

Заказать прокат из стали ШХ15 - счёт за 15 минут

Пришлите чертёж, спецификацию или опишите задачу - менеджер подберёт позицию, посчитает массу и пришлёт счёт за 15 минут. Сертификат и паспорт качества на плавку - к каждой партии.