Технические характеристики легированной стали 95Х18

В марочнике сталей существует более 5000 названий. Некоторые из них – особо удачные по сочетанию свойств.  К таким относится сталь 95х18, характеристики ее позволяют применять в авиа- и автомобилестроении, машиностроении, нефтегазовой промышленности, медицине — везде, где нужна высокая износостойкость при температурах до 500 С.

Свою популярность эта марки приобрела благодаря хорошей технологичности и эксплуатационным свойствам. Народными мастерами она используется для изготовления клинкового оружия, которое обладает хорошим качеством реза.

ГОСТ и другие нормативные документы на сталь

95Х18 выпускается по ГОСТ 5632-72 и поставляется в заготовках различного фасона в отожжённом состоянии. Изготовленная по ГОСТ Р 50328.1-92 с добавлением молибдена и вольфрама, сталь используется для изготовления медицинских инструментов.

Аналоги зарубежные и российские используют аббревиатуру, определяющую главные параметры. Так, в маркировке РФ 95Х18 определяет нахождение основных легирующих элементов, которые определяют основные свойства этой стали. Здесь указывается содержание углерода в пределах 0,95-1 % и хрома в количестве 18 % (+/- 1 %).

Европейские государства могут маркировать как личными стандартами, так и общим — европейским (EN) Х105CrMo17 и Х102CrMo17 — показатели идентичны стандартам РФ.

В стандартах США существует другая маркировка, которая указывает на класс стали (в данном случае — нержавеющий) и ее механические свойства: 440С, 440В.

Японский аналогичен американскому, где каждой группе сталей присваивается свой цифровой или буквенный код: SUS440C.

Преимущества и недостатки

Сталь 95Х18 или техническая нержавейка обладает высокой прочностью, износостойкостью при температурах до 500 С.

Высокая коррозионная стойкость в водной среде, в том числе и при высоких температурах.

Устойчивость к умеренно-агрессивным кислотам, соленой воде, щелочам (растворах с концентрацией 1-20 %), органических веществах (сырой нефти при t от 20 до 200° С).

Кромка хорошо держит заточку и легко поддается правке. Профессионально для этого используются алмазные бруски 100/80 и 50/40, но в походных условиях подойдет обычный булыжник.

К недостаткам можно отнести высокую склонность к пережогу металла. Это непоправимый дефект, который возникает из-за образования на границах зерен оксидов. Последние обладают повышенной хрупкостью и снижают прочность стали. Дефект возникает при длительном нагреве при температурах ближе к температуре плавления в окислительной атмосфере. Из-за такой особенности марка стали 95х18 считается капризной и при термообработке требуется выполнение точных режимов (как температурных, так и временных).

Недостатков в процессе эксплуатации немного. Обладая высокой прочностью, сталь не может выдерживать большие нагрузки на излом. Поэтому на клинок шириной менее 4 мм нельзя оказывать боковые нагрузки.

Сталь обладает нулевой свариваемостью и не используется для сварных конструкций.

Сортамент

Свойства стали 95Х18 используются для изготовления деталей с высокой износостойкостью. Это элементы деталей, работающих в условиях трения, качения, абразивного износа:

• втулки;
• оси, полуоси;
• стержни,
• подшипники.

Если сталь используется для изделий, получаемых методом ковки, то структура улучшается за счет уменьшения внутренних дефектов металла (устранение дислокаций, дендритной ликвации, пустот, дробления неметаллических включений и т. д.).

Химические и физические свойства, состав

С повышением температуры, сталь (феррито-перлитного класса) меняет свои физические свойства. Так, свыше температуры 727° С, металл становится парамагнитным. У мартенситных и аустенитных сталей, к которым относится 95Х18, магнетизм при обычной комнатной температуре отсутствует или слабо выражен, но при снижении t и превращении аустенита в феррит и перлит, магнетизм возвращается.

Такие параметры как твердость, предел текучести и ударная вязкость также меняются, поэтому изучение физических параметров проводят на образцах, находящихся в разном температурном диапазоне.

При температуре 20° С плотность стали – 7,75 гр/см³, при 100° С уменьшается до 7,73 гр/м³, а с увеличением t до 800° С снижается до 7,54 гр/см³. Объясняется это изменением кристаллической решетки, при которой происходит увеличение межатомных расстояний.

Коэффициент теплопроводности справедлив только при t 20 C — 24 Вт/м*К.

Коэффициент линейного расширения имеет следующую особенность: при t 20° C это 11,8, с повышением t до 400° С увеличивается до 13,4 К-1.

Теплоемкость – 483 Дж/кг*К.

Технические свойства

Делают известной 95х18 сталь характеристики для ножа. Сюда входит не только свойства в процессе эксплуатации, но и сам процесс изготовления. Последний является решающим, поскольку изделие получает окончательные свойства только в процессе термомеханической обработки.

Основной метод изготовления изделий — ковка. В процессе деформации, металл получает более компактную кристаллическую решетку, с отсутствием многих дефектов:

• дислокации;
• химическая и дендритная ликвации;
• уменьшение размеров неметаллических включений.

Кроме этого, измельчается зерно, поэтому такое изделие обладает улучшенной структурой: повышение пластичности без потери прочности.

Обработка резанием проводится после отжига. Сталь снижает твёрдость до 212-217 HB и δв 700 МПа (предел текучести), подвергается механической обработке. После этого проводится закалка с охлаждением в масло и низкотемпературный отпуск (t до 200° C). После него сталь получает твердость 58-60 HRC.

Термообработка, режимы и твердость

Высокую прочность, ударную вязкость изделие получает после того как проведена окончательная термообработка. Поскольку сталь склонна к отпускной хрупкости, получение качественного изделия возможно только при условии точного выполнения температурных и временных режимов. Чтобы провести механическую обработку стали резанием, проводят отпуск:

1. полный — 1-2 часа при t 885-920 C;
2. неполный — 2-6 часов при t 730-790 С.

Если для изготовления используется ковка, то ее совмещают с нагревом для отжига.

После придания изделию формы, его нагревают и проводят закалку. Точная температура закалки стали 95х18 зависит от сечения и варьируется в диапазоне 1000-1070° С.

Окончательная операция — низкотемпературный отпуск в диапазоне температур 150-300 С.

Пример расшифровки маркировки

Сталь 95Х18 – это маркировка российского стандарта, который содержит название элементов, которые придают основные свойства стали. Углерод в маркировке указывается только цифровым индексом, соответствующим его количеству с небольшими допусками в количестве 0,05 процента. Например, указано 95 углерода, по факту это значение находится в сотых долях процента и подразумевает разбег в диапазоне 0,9-1,0 %.

Второй указанный элемент — хром — находится в количестве 17-19 %. Это определяет принадлежность к нержавеющим сталям (содержание до 12 % – только к слабо ржавеющим).

В состав входят еще такие важные элементы как марганец и кремний. В маркировке они не указаны, но для высокоуглеродистых сталей их содержание обязательно, и для этой марки варьируется в количестве не более 0,8 %.

Чем можно заменить (аналоги)

Если не брать в расчет зарубежные аналоги, сталь 95Х18 можно заменить еще более прочной и износостойкой сталью 90Х18МФ. Эта марка дополнительно легируется молибденом и вольфрамом. Образуемые карбиды этих элементов сохраняют прочность стали, эксплуатируемой при t 500° С. Также обеспечивают стойкость к слабоагрессивным кислотам при высоких температурах (используется для термообработки инструментов).