Сталь 9ХС — свойства, интерпретация, применение

Описание 9ХС

Легированная инструментальная сталь 9ХС используется для изготовления деталей, материал которых должен обладать повышенной износостойкостью, прочностью на изгиб, кручение, контактную нагрузку, а также упругими свойствами.

Для каких ножей используется?

Сталь 9ХС широко используется для производства ножевых лезвий. Для придания сплаву нужной формы не требуется специального оборудования, поэтому производители ножей так любят эту марку.

Ножи из стали 9ХС чаще всего покупают для туризма, охоты и рыбалки. Они отлично справляются с задачами, возникающими в полевых условиях. Благодаря специальному сплаву 9ХС ножи очень прочные. Он способен выдерживать значительные нагрузки: удар, кручение, контактную нагрузку.

Разметочный нож 24,5 см — 8100 руб.

Одной из важнейших особенностей туристического или охотничьего ножа являются хорошие режущие свойства. Лезвия из стали 9ХС легко разрезают твердые предметы, такие как ветки деревьев или кости животных, и подходят для разделки туш. Они хорошо переносят агрессивные условия окружающей среды, не боятся воды и воздействия высоких температур. Даже из-за недостаточно высокого процента хрома в составе их нельзя отнести к нержавеющим.

Расшифровка

Марк 9XC довольно легко расшифровать. Цифра 9 будет обозначать среднее содержание углерода (0,9%). Знак X указывает на то, что сталь легирована хромом. При этом доля составляет около 1%. Символ C указывает на то, что материал также легирован кремнием. В среднем его содержится около 1%.

Плюсы и минусы

Металл 9ХС имеет ряд преимуществ.

• Уникальные технические характеристики. Этот металл считается достаточно прочным. Из него получаются прочные изделия, которые практически не подвергаются механическим воздействиям, отличаются высокой устойчивостью к изгибам и скручиванию. Даже при постоянном использовании они не деформируются. Кроме того, на поверхности практически не образуются трещины и другие мелкие дефекты.
• повышенная твердость. Достигается после отжига. Также после этой процедуры материал становится абсолютно податливым для прокаливания.
• Защита от коррозии. В составе этой стали есть хром, защищающий материал от негативного воздействия воды.
• Твердость. Инструменты из такой стали легко режут другие металлы, плотную древесину.
• То же распределение карбидов. Это дает преимущества при использовании этого металла при изготовлении резьбонарезного инструмента, имеющего мелкий шаг резьбы.

Кроме того, можно отметить, что металл отличается повышенной прокаливаемостью, эластичностью. Он может сохранять резкость в течение длительного времени.

Но есть у стали 9ХС и недостатки.

• Смотреть. Этот металл не будет блестеть, на поверхности можно увидеть странный узор.
• Относительно высокая стоимость. Изделия из такого металла изготавливаются путем ковки вручную, поэтому и цена на них довольно высока.
• Сложность лечения. Даже небольшие ошибки при производстве такой стали могут привести к снижению качества. Она достаточно капризно ведет себя в процессе термической обработки, заточки.
• Теряет свойства при высоких температурах. При нагреве выше 200 градусов в первую очередь снижаются режущие свойства инструментов. Также следует отметить, что этот вариант не подходит для производства сварных конструкций. При термообработке материал потребует соблюдения определенного оптимального температурного режима.
• Требования по уходу. Хром и кремний не будут полностью защищать сталь, поэтому необходимо будет сушить и тщательно просушивать инструменты после контакта с водой. В противном случае со временем он начнет ржаветь.

Технологии закалки

Возможные технологии отверждения:

• Нагрев до 870 градусов по Цельсию и отпуск при 500 градусов по Цельсию. Охлаждение может происходить в воде или масле.
• Нагрев до 870 градусов Цельсия и отпуск при 200 градусах Цельсия.

Отжиг проводят при 800°С с последующей изотермической выдержкой при 710°С. Форма выпуска заготовок: кованые заготовки, калиброванные слитки, полосы, полированные слитки и серебро. При производстве заготовок учитываются нормы, установленные в ГОСТ.

Основные характеристики

Основные свойства этой стали можно найти в ГОСТ 5950-2000 и ГОСТ 2590-2006. Для начала проанализируем химический состав этого металла. В него входят следующие компоненты:

• углерод;
• утюг;
• вольфрам;
• титан;
• кремний;
• хром;
• марганец;
• ванадий;
• молибден;
• никель;
• медь;
• фосфор;
• сера;

Хром в составе металла придает, помимо прочего, повышенную твердость и прочность. Он также отвечает за коррозионную стойкость материала. Таким же свойством обладает и кремний, присутствующий в составе. Из-за этого повышается прочность стали, но одновременно снижаются ударная вязкость и пластичность.

Медь также может значительно улучшить коррозионную стойкость. Молибден повышает эластичность стали. Вольфрам образует карбиды, которые придают готовому сплаву максимальную твердость. Из-за карбидов размер зерна увеличивается в процессе нагрева.

Ванадий значительно увеличивает плотность материала. Титан используется для предотвращения межкристаллитной коррозии. За счет марганца повышается износостойкость и ударопрочность.

Далее проанализируем важнейшие физические свойства стали 9ХС. Его плотность составляет 7830 кг/м3. Удельное электрическое сопротивление достигает 400 нОм*м. Твердость материала по Роквеллу будет зависеть от температуры отпуска, она колеблется от 63–64 до 39–48 d.

Металл прокаливают в заготовках диаметром до 40 миллиметров при охлаждении в специальном масляном составе и до 30 миллиметров при обработке в горячих веществах. Микроструктура этого металла после термической обработки представляет собой мартенсит и карбиды.

Химический состав стали 9ХС

Химический элемент	%
Углерод (С)	0,85 — 0,95
Кремний (Si)	1,2 — 1,6
Марганец (Mn)	0,3 — 0,6
Никель (Ni)	до 0,4
Фосфор (Р)	до 0,03
Хром (Кр)	0,95 — 1,25
Молибден (Mo)	до 0,2
Вольфрам (клавиша W)	до 0,2
Ванадий (V)	до 0,15
Титан (Ти)	до 0,03
Сера (S)	до 0,03
Медь (Cu)	до 0,3
Железо (Фея)	~94

9ХС или ХВГ или ШХ15

05.02.2019 в 12:30 Вейлант сказал:
Илья Ильич, есть нюанс: по составу сплава ШХ15 — полный аналог инструментальной стали Х (так же как ШХ15СГ — аналог инструментальной стали ХГС), но в силу специфики применения она намного чище по составу серы, фосфора и, главное, неметаллических включений. Поэтому один из светильников (ЕМНИП, тот же Геллер) подсказал: ШХ15 в любом случае можно использовать как замену Х (соответственно ШХ15СГ — как замену СНС), но не наоборот!

Я полностью согласен. С креплениями спорить сложно.

Однако проблема полностью не решена

Можно ли заменить медные провода в домашней электропроводке на серебряные? Да, вы абсолютно можете! Ведь проводимость серебра лучше, чем у меди, а значит, можно закладывать сечение не 2,5 квадратных метра, а меньше. Но тут надо считать!

А когда вместо стали Х или 9ХС взяли ШХ15, то считать надо? Наверное, если делать нож в гараже, то можно и пропустить. Если смесители серийного производства, то лучше считать.

На самом деле все уже давно просчитано и классифицировано по назначению. Делаем инструмент — используем инструментальную сталь (до градуса %С в десятых долях). Производим подшипники — используем шарикоподшипниковую сталь (буква Ш в марке). А если не жалко, можно и валы сделать из 4Х5МФС.

А измученный Нарзаном слесарь Мечников сказал: «Можно и наоборот, но деньги вперед!»

Кстати о птицах.

13 часов назад Medium Rare сказал:

CVG имеет хорошую ударную вязкость. Итак… Я не знаю, что это значит… Будет ли он хорошо работать для изготовления валов?

Одинокий. Вопрос только один: «Какой вал ты собираешься грабить?»

13 часов назад Medium Rare сказал:

9XC обладает большей термостойкостью и лучше подходит для режущих инструментов, чем CVG.

И вот ошибка. 9ХС и ХВГ относятся к нежаропрочным инструментальным сталям. Формально термостойкость ХВГ несколько выше, чем у 9ХС, так как вольфрам является сильным карбидообразующим элементом. Он задерживает разрушение мартенсита более эффективно, чем кремний.

13 часов назад Medium Rare сказал:

9ХС менее прочный, чем ШХ15 и ХВГ, и сильнее проводит при отверждении (за счет того же кремния)?

В то же время 9ХС, как и ШХ15, имеет более гладкую структуру, чем ХВГ, что дает более стабильные и ровные результаты при термообработке?

Прочность определяется в первую очередь режимом термической обработки и лишь во вторую очередь химическим составом. Точнее, химический состав стали (качество) выбирают таким образом, чтобы после закалки достигался заданный уровень свойств.

Уровень линий упрочнения (деформаций) зависит, с одной стороны, от величины упрочняющих напряжений, являющихся результатом объемных изменений, вызванных фазовыми превращениями при упрочнении, с другой стороны, от жесткости детали изделия и наличие концентраторов напряжения. При прочих равных условиях (форма детали и %Аост.+%С в мартенсите) ХВГ менее подвержен деформации. На втором месте ШХ15.

Читайте также: Производство резиновой плитки: мини заводское оборудование, миксер, пресс

Однородность структуры определяется точками карбидной неоднородности и зависит от части проката (поковки), т.е степени горячей деформации. Требования стандарта (ТС) строго регламентируют показатель неоднородности карбида в конкретном сечении. ШХ15 имеет унифицированную конструкцию из-за особенностей применения. Для нежаропрочных инструментальных сталей требования менее жесткие и не зависят от марки. Это в теории. На практике все может быть, ведь мы в России!

Применение 9% хромистой стали в парогазовых установках

9% хромомолибденовая сталь (9Cr-1Mo) успешно используется в США с 1980 года в производстве котлов, работающих на ископаемом топливе. В последние годы сталь (известная как Р91 для труб большого диаметра и Т91 для труб малого диаметра) использовалась в электростанциях с комбинированным циклом для снижения термической усталости и повреждения металла при ползучести в главных паропроводах и пароперегревателях. В случае с комбинированными заводами были выявлены проблемы, связанные с производством, монтажом и ремонтом оборудования от Р91/Т91. Выявлены разрушения сварных швов и переходных зон различных металлов после 1000 часов работы, а также разрушения, вызванные нарушениями геометрии сварки и несоблюдением технологии термической обработки после 5000 часов работы.

История P91/T91 началась в конце 1970-х годов. Исследователи разработали усовершенствованные стали и обнаружили, что сталь 9Cr-1Mo имеет низкое тепловое расширение, высокую теплопроводность и улучшенную стойкость к окислению по сравнению с обычными энергетическими сталями, такими как ферритная сталь 2,25Cr-1Mo и аустенитная нержавеющая сталь серии 300. Эти улучшенные свойства оказались полезными для уменьшения толщины стенок при производстве оборудования для тепловых электростанций, что привело к снижению термических напряжений. Добавление ниобия, ванадия и азота к «стандартной» стали 9Cr-1Mo (ASTM P9/T9) привело к значительному увеличению сопротивления ползучести по сравнению с традиционными сталями. Так родилась известная теперь «модифицированная» сталь 9Cr-1Mo.

Модифицированная сталь была сертифицирована в 1980-х годах как ASTM A213 Grade T91 (для труб малого диаметра) и ASTM A/Sa 335 Grade P91 (для коллекторов и труб большого диаметра). Хотя эти стали имеют много общего, есть и тонкие различия. В трубопроводах большого диаметра температура металла никогда не превышает температуру пара, так как пар является источником тепла. Тепловая энергия течет от центральной линии трубы к внешним стенам.

В трубах пароперегревателей и подогревателей котлов, работающих на органическом топливе, источником тепла является горючий газ, а тепловая энергия течет в обратном направлении — от стенок трубы к центру. В этих условиях температура металла может быть выше температуры пара. В этих условиях сталь с 9% хрома может использоваться в трубопроводах большого диаметра при температуре пара до 1100°F (593,3°C). В то время как использование этой стали для труб малого диаметра ограничено температурой 1050°F (565,5°C).

T91 имеет следующие преимущества:

• Более высокие допустимые напряжения при рабочих температурах.
• Меньший коэффициент теплового расширения, чем у аустенитной нержавеющей стали.
• Возможность повышения КПД за счет увеличения рабочей температуры.
• Снижается риск растрескивания от термической усталости из-за усадки стенок трубы.

Но необходимо учитывать потенциальные минусы использования Т91:

• Более высокие производственные затраты из-за необходимости снятия напряжений после гибки и сварки, а также удаления окалины после термической обработки.
• Проблемы с обеспечением качества труб, связанные с ограниченным опытом производства.
• Поддерживать расчетный перепад давления в пароперегревателях второй ступени за счет меньшей толщины стенок труб Т91.

Кроме того, все сварные швы, выполненные на стали марки 91, требуют точной термической обработки независимо от диаметра и толщины стенки, а неровности сварных швов должны быть максимально сведены к минимуму.
Модифицированная сталь 9Cr-1Mo применялась на парогазовых установках как средство решения двух проблем:

• снижение термической усталости толстостенного оборудования, такого как главный паропровод и головки пароперегревателей;
• устранение дефектов, вызванных повышенной ползучести металла (рис. 1).

Фигура 1
Повышенные механические свойства стали 9Cr-1Mo позволяют уменьшить толщину стенки, что приводит к уменьшению температурного градиента в стенках трубы и времени достижения теплового баланса, что, как следствие, приводит к снижению термической усталости. Например, при замене стали Р22 на Р91 толщина стенки головки пароперегревателя уменьшается на 54 %, а вес — на 65%.

Внимание на микроструктуру

Механические свойства модифицированной стали 9Cr-1Mo зависят от создания точной микроструктуры и сохранения этой микроструктуры на всех этапах жизненного цикла оборудования. Отличные свойства P91/T91 зависят от точности добавок V, Nb и N, а также от тщательно контролируемого процесса нормализации для полного превращения аустенита в мартенсит. Это позволяет получать стали с высокой прочностью на растяжение при высоких температурах и высоким сопротивлением ползучести. На следующем этапе проводится управляемый процесс отпуска, в результате которого V и Nb осаждаются в виде карбидов и нитридов углерода как дефекты кристаллической решетки, тормозящие движение дислокаций и тем самым стабилизирующие микроструктуру и увеличивающие ползучесть сопротивление.

Если правильная микроструктура не достигается в процессе производства стали, или если она не сохраняется при производстве, монтаже или ремонте оборудования из этой стали с применением таких операций, как горячая гибка, ковка или сварка, любое из этих нарушений приведет к износу механических свойств стали.

Распространенной ошибкой при работе с Р91 является использование локального нагрева кислородосодержащей горелкой (рис. 2).

Рис.2

Хорошо известно, что такой нагрев трудно контролировать и он приводит к разрушительной неравномерности нагрева. Еще одна распространенная ошибка возникает из-за неправильной термической обработки – слишком высокая температура, слишком низкая температура или не поддерживается заданный период времени. А еще хуже, когда ремонт Р91 производится без термической обработки.

Термическая обработка после сварки

Очень важно определить влияние легирующих добавок в сварочные материалы на послесварочную термообработку. Некоторые легирующие элементы, такие как никель и марганец, снижают температуры фазового превращения АС1 и АС2, а также температуры начала мартенсита (Mn) и окончания (Mk). При термообработке существует опасность повреждения в области межкритических температур и образования неотпущенного мартенсита в металле шва. Стандарт AWS допускает содержание Ni в металле сварного шва 1%, в отличие от максимального содержания Ni в металле 0,4%. Недавние исследования предложили новые пределы суммарного содержания Ni и Mn в стали марки 91 для термической обработки:

• Температура термообработки должна быть между 1350 F и 1425 F (732-774 ° C), если не известен точный химический состав присадочного металла.
• Если известен точный химический состав присадочного металла, максимальная температура термообработки может быть увеличена до 1470 F (799 °C), если общее количество Ni + Mn < 1%, или до 1450 F (788 °C), если общее количество Ni + Mn составляет от 1% до 1,5%.
• Для стенок толщиной до 5 дюймов (127 мм) минимальное время обслуживания должно составлять 1 час на 1 дюйм (25,4 мм), но не менее 30 минут.
• Для стенок толщиной более 5 дюймов (127 мм) время технического обслуживания должно составлять 5 часов плюс 15 минут на каждый дюйм (25,4 мм) свыше 5 дюймов (127 мм).
• Для стенок толщиной менее половины дюйма (12,7 мм) минимальная температура IT должна составлять 1,325 F (718 °C).

Диапазон межкритических температур

Одной из наиболее важных проблем со сталью марки 91 является нахождение в межкритическом диапазоне температур после изготовления. Это выше температуры, при которой мартенсит начинает превращаться обратно в аустенит (известной как нижняя критическая температура превращения или AC1), и ниже температуры, при которой фаза превращения завершается (известной как самая высокая критическая температура превращения или AC3). При выдержке стали марки 91 в межкритическом интервале температур мартенсит частично аустенизируется, а нитридно-карбидные отложения коагулируют, но не разрушаются полностью. В результате структура является частично аустенитной и частично мартенситной, и такая структура имеет пониженное сопротивление ползучести.

Выдержка в межкритическом интервале температур, связанная со снижением прочностных свойств, приводит к появлению трещин IV типа в сварных швах стали Р91. Трещины IV типа возникают в мелкозернистой зоне околошовной зоны основного металла. Резкие изменения толщины стенки или другие особенности, создающие высокие напряжения в зоне сварки, провоцируют условия для образования таких трещин. Трещины типа IV вызывают серьезную озабоченность, потому что они появляются относительно рано, от 20,0 до 30,0 часов при температурах ниже расчетного максимума -1110 F (599 ° C), и они могут зарождаться и расти внутри металла до того, как они достигнут поверхности. Около дюжины таких дефектов были обнаружены на оборудовании P91/T91 в Великобритании, где эти стали служат дольше, чем в США.

Связанной с этим проблемой является перегрев, который происходит на P91/T91, когда металл подвергается воздействию повышенных температур ниже критической температуры превращения. Это не влияет на мартенсит, но вызывает рост карбидов и нитридов с соответствующим снижением сопротивления ползучести за счет уменьшения эффекта дисперсионного упрочнения.

Перегрев менее опасен во время производства из-за относительно короткого времени термообработки. Однако в любом случае при использовании многократных термообработок при производстве толстостенных конструкций это может стать проблемой. Переохлаждение также может поставить под угрозу высокотемпературные характеристики P91/T91, поскольку процесс разделения фаз может не начаться или может не хватить карбидов и нитридов для стабилизации структуры (рис. 3).

Рис. 3

Кроме того, снижается сопротивление ползучести, риск хрупкости конструкций и коррозионного растрескивания под напряжением.

Чтобы избежать опасностей межкритического пропитывания, перегрева и переохлаждения, недавние исследования рекомендуют несколько модификаций кода ASME. Предлагаются следующие конкретные ограничения:

• 1900-1975 F (1038-1080°C) для нормализации.
• 1350-1470 F (732 — 799°C) для отпуска.
• 1325–1470 F (718–799 °C) для оборудования для термообработки с толщиной стенок менее 5 дюймов (127 мм).
• 1350–1470 F (732–799 °C) для термообработки оборудования с толщиной стенки более 5 дюймов (127 мм).

Оборудование, которое полностью или частично подвергалось воздействию температур выше 799 °C (1470 F), должно быть повторно нормализовано и подвергнуто отпуску. В качестве альтернативы, перегретые детали должны быть вырезаны из оборудования, подвергнуты повторной нормализации и отпуску, а затем заменены.

Испытания на твердость

Еще одной целью недавних исследований было обеспечение качества. Для того чтобы определить, правильно ли проведена обработка стали с высоким сопротивлением ползучести, необходима неразрушающая оценка, которая позволит быстро и обоснованно получить информацию о состоянии металла. Следовательно, твердость дает прямое указание на прочностные характеристики металла при комнатной температуре, которые можно использовать для аппроксимации поведения металла при повышенной температуре. Для этой цели можно использовать портативные твердомеры.

Поэтому возникла необходимость в разработке устройств, которые можно было бы использовать для работы на существующем оборудовании при высоких температурах. Пока такие инструменты не доступны, невозможно рекомендовать пределы твердости для этих сталей. Однако разработки показывают, что для стали марки 91, если материал был подвергнут соответствующей термической обработке, твердость не должна быть слишком высокой или слишком низкой. Например, если термическая обработка проводилась при температуре 1380-1420 F (749 — 771°С) с выдержкой от 2 до 3 часов, твердость должна быть в пределах 200-270 ВН. В этом случае пластические и прочностные свойства при высоких температурах будут соответствовать требованиям эксплуатации.

Термическая обработка

Сталь подвергают закалке, изотермическому и рекристаллизационному отжигам. Каждая процедура имеет свои особенности.

Закалка

Закалка стали происходит при температуре 865-875 градусов. Материал нагревают в электрической печи, а затем охлаждают в масляной ванне. После завершения процедуры заготовка приобретает твердость 63 – 64 HRC.

Рис. 10 Процедура отверждения 9XC

Изотермический отжиг

Изотермический тип отжига проводят для аустенизации сплава на основе железа. Операция проводится в два этапа.

1. Нагрев до 790 — 810 градусов с выдержкой около 1 — 2 часов.
2. Нагрев до 700 — 720 градусов с выдержкой 3 — 4 часа.

В результате материал приобретает твердость до 241 HB.

Таблица №2 Механические свойства стали 9ХС при повышенных температурах

Рекристаллизационный отжиг

Нагрев материала до температуры, превышающей температуру кристаллизации. Задача процедуры – улучшить структуру стали и снять внутренние напряжения. Отжиг проводится в электропечи, который предполагает нагрев заготовки до 730 градусов.

Рис. 11 Светящийся 9XC

Материал охлаждается на открытом воздухе. После его остывания проводится контрольная проверка на отдельных образцах.

Часто задаваемые вопросы

Для чего используется сталь 9ХС?

Металлорежущий инструмент, ответственные узлы конструкций и механизмов изготавливаются из стали 9ХС. Последний обладает высокой эластичностью, усталостной прочностью и износостойкостью.

Какие легирующие элементы входят в состав стали 9ХС?

Важнейшими легирующими элементами являются кремний и хром. Содержание каждого компонента не превышает 1%.

Можно ли использовать изделия из стали 9ХС во влажных помещениях?

Изделия на основе 9ХС обладают высокой коррозионной стойкостью. Хром, содержащийся в сплаве, снижает интенсивность окисления, позволяет использовать изделия во влажной среде и при частичном погружении.

Что означает цифра 9 в маркировке 9XC?

Цифра 9 указывает на процентное содержание углерода. Количество этого элемента для стали 9ХС не превышает 0,9%.

Похожие статьи

Удельный вес стали Сталь представляет собой сплав железа и углерода, используемый в промышленности и строительстве. Часто материал армируют добавками, повышающими прочность, коррозионную стойкость, ударную вязкость и другие параметры. Такие стали называются легированными.

Углеродистая сталь Углеродистая сталь представляет собой широкую категорию сплавов. Основное их отличие – отсутствие легирующих элементов и высокое содержание углерода. Материал востребован в производстве сортового проката и металлорежущего инструмента.

Сталь Р18 Р18 — легированная быстрорежущая сталь, инструментального типа. Материал выпускается по ГОСТ 19265-73, востребован в производстве сверл, метчиков, зенкеров и другого металлорежущего инструмента.

Сталь ВК8 ВК8 — твердоспеченный сплав группы вольфрама. Материал востребован в производстве металлорежущих инструментов, осуществляющих строгание, сверление, черновое фрезерование и зенкерование.

Вибрация станка и как с ней бороться Вибрация станка — распространенная проблема, встречающаяся в большинстве станков. Это приводит к неправильному перемещению подвижных элементов, снижению точности обработки и появлению механических дефектов на поверхности деталей. Постоянные вибрации провоцируют настройку системы, расшатывание компонентов муфты и дорогостоящие поломки

Механические свойства стали 9ХС при повышенных температурах

Температура испытания, °С	σ0,2 (МПа)	σv (МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж/м2)	НВ
Статус доставки
20	445	790	26	54	39	243
200	320	710	22	48	88	218
400	330	620	32	63	98	213
600	170	200	52	77	—	172
700	83	98	58	77	147	—
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, прокатанный. Скорость деформации 20 мм/мин. Скорость деформации 0,007 1/с
800	110	130	26	68	—	—
900	65	74	41	95	—	—
1000	42	46	52	—	—	—
1100	20	31	54	—	—	—
1200	пятнадцать	20	83	100	—	—

Твердость стали 9ХС в зависимости от температуры отпуска

Температура отпуска, °С	HRC ∂
Закалка 840-860°С, масло
170-200 200-300 300-400 400-500 500-600	63-64 59-63 53-59 48-53 39-48

Жаростойкость стали 9ХС
Температура °С	Время, ч	HRC ∂
150-160 240-250	один один	63 59

Методы обработки и технологии производства ножей из стали 9xc

Сталь 9ХС для ножей пользуется спросом как у крупных производителей, так и у частных мастеров, что объясняется хорошим сочетанием эксплуатационных параметров и доступной ценой. Однако эта сталь в силу своего достаточно сложного состава требует соблюдения определенных правил при производстве заготовок и их последующей обработки до состояния готового ножа.

• Коридор ковки стали 9ХС находится в интервале 1180-800°С, что не вызывает затруднений, при этом важно отметить, что использование сплава для изготовления ламината или штофа не допускается в связи с его практически полной невозможность сварки с другими видами металлов.
• Отжиг заготовок проводят в интервале температур 790-810°С, при этом непосредственную закалку проводят после нагрева поковки до 870°С с последующим охлаждением в масле. Рекомендуется использовать чистые минеральные или растительные масла, но нагревать будущий нож из 9ХС во время тренировки не рекомендуется из-за большого количества сторонних включений, которые могут негативно сказаться на качестве термообработки.
• Закалка стали 9ХС представляет наибольший интерес, так как подбором температуры можно корректировать будущую твердость получаемой заготовки. Так, например, закалка 170-200° дает на выходе 63-64 единицы Роквелла, а 200-300° позволяет получить 59-63 единицы. С одной стороны, это открывает простор для экспериментов и расширяет потенциальное разнообразие в использовании ножей, а с другой стороны, требует применения точного оборудования с контролем температуры.

При работе со сталью 9ХС наибольшее внимание следует обратить на то, что материал очень склонен к отпускному охрупчиванию, в связи с чем при обработке заготовки необходимо как можно чаще охлаждать заготовку во избежание перегрева.

Физические свойства стали 9ХС

Т (градусы)	Е 10— 5 (МПа)	10 6 (1/градус)	л (Вт/(м градусов))	г (кг/м3)	C (Дж/(кг·град))	R 10 9 (Ом·м)
20	1,9			7830		400

Использование сплава

Применение 9ХС происходит в следующих случаях:

1. Производство сверл. Но их можно использовать только для сверления отверстий в мягких предметах, в основном в древесине. Поскольку инструмент негативно реагирует на высокую скорость и перегрев, рекомендуется регулировать скорость при работе с мягкой структурой.
2. Цилиндрические развертки. Они используются для повышения точности размеров отверстий и устранения шероховатости. Прибором допускается обрабатывать арматуру из чугуна, сплавов средней твердости, при работе с цветным чугуном.
3. Смесители. Они необходимы для нарезания внутренней резьбы и представлены в виде винта с прямыми или спиральными канавками. При работе рекомендуется беречь изделие от интенсивных нагрузок.
4. Следы холодной обработки. Их эксплуатация распространена на заводах по штамповке готовых изделий.

Все действия с этим материалом необходимо проводить строго по правилам. В противном случае продукт потеряет все свои положительные свойства.

Сферы применения

Из инструментальной стали 9ХС изготавливаются:

• сверла используются для сверления мягких материалов (дерево), так как металл реагирует на перегрев и высокую скорость вращения;
• развертки – режущий инструмент, которым обрабатывают отверстия после сверления;
• метчики для нарезания внутренней резьбы;
• ударные штампы, используемые для штамповки готовых изделий.

Из этого металла делают ножи, которые можно использовать не только в домашних, но и в походных условиях. Уникальные свойства материала позволяют резать дерево и даже металл. К основным достоинствам ножей из стали 9ХС можно отнести следующие качества:

• эластичность и устойчивость к изгибам;
• длительное сохранение качества помола;
• повышенный порог жесткости;
• устойчивость к высоким температурам и влажности.

9ХС — легированная сталь с высокими прочностными характеристиками. Ножи долго затачиваются, поэтому клеймо «9ХС» на них гарантирует высокое качество продукции и долгий срок службы. Кроме того, эти ножи изготавливаются вручную методом ковки.

Заменить эту марку можно как российскими, так и зарубежными аналогами. К первым относятся CVH и CVSH. Среди зарубежных сплавов схожими свойствами обладают следующие марки:

• ВАШ;
• ВНР;
• 150Cr14;
• 90CrSi;
• 90CrSiS.

Особенности эксплуатации

Особенностью сплава 9ХС является то, что он не может подвергаться длительному воздействию высоких температур. Именно поэтому он приобрел особую популярность среди производителей ножей.

Особая структура металла позволяет формовать заготовки без использования специального оборудования. Затем изделие затачивается и подвергается термической обработке. Термическая обработка позволяет придать готовому изделию дополнительную прочность.

Из этой стали изготавливают ответственные детали – сверла, метчики и т д. Но в процессе работы инструмент не может нагреваться до критических значений. Перегрев повышает хрупкость стали.

Преимущества марки 9хс

Когда стоит задача изготовления режущих элементов или их комплектующих, специалисты чаще всего выбирают инструментальную сталь 9хс. Это решение обусловлено рядом причин.

В стали этой марки распределение карбидов по сечению более равномерное. Это дает преимущества при использовании этого материала для изготовления резьбонарезного инструмента, имеющего мелкий шаг резьбы.

• Заготовки из этой стали, из которых изготавливают инструменты и ножи, отличаются высокой устойчивостью к растрескиванию.
• Характерной особенностью этой стали является повышенная твердость в отожженном состоянии. Он также без проблем обжигается и при этом обладает хорошей термостойкостью. То же самое относится и к ножам.

Химический состав

При формировании стали 9ХС используются 13 веществ, сочетание которых в нужном количестве приводит к качественно лучшим физико-механическим и эксплуатационным свойствам.

Вот компоненты, из которых состоит сталь 9XC:

• железо (Fe) — 94%;
• кремний (Si) — до 1,6 %, но не менее 0,9%;
• хром (Cr) — до 1,25 %, но не менее 0,95%;
• углерод (С) — 0,9%;
• марганец (Mn) — до 0,6%;
• никель (Ni) — 0,35%;
• медь (Cu) — 0,3%;
• молибден (Мо) — 0,2%;
• вольфрам (W) — 0,2%;
• ванадий (V) — 0,15%;
• сера (S) — 0,03%
• фосфор (Р) — 0,03%;
• титан (Ti) — менее 0,03%.

Проценты могут незначительно отличаться от производителя к производителю. Отклонения не должны превышать 1/10 процента, иначе свойства полученного сплава могут отличаться.

Термообработка материала и его применение

Процедура термической обработки этой стали для изготовления ножей осуществляется в электропечах с герметичным корпусом, оборудованных автоматической регулировкой температуры нагрева и регулируемой атмосферой. При этом в стадиях термической обработки должны быть выполнены следующие действия:

постоянный контроль температуры;

• металлографический контроль структуры материалов, а также магнитной проницаемости основных компонентов;
• рентгенографический анализ на наличие внутренних дефектов в структуре материала;
• непрерывный тест на твердость.

Для задач дальнейшей эксплуатации сталь этой марки выпускается в виде пластин различной толщины и длины, а также кругов.

Использование стали

Для производства изделий используется современное оборудование, а заготовки, подвергаемые обработке, могут быть разного типа. Сталь этой марки может быть изготовлена:

• ножи специального назначения;
• детали, применяемые при сборке механизмов, применяемых для режущих и измерительных работ.

Характеристики

В стали 9ХС имеется множество легирующих добавок, обеспечивающих требуемые характеристики и свойства. Кроме основных компонентов присутствуют кремний, кальций, хром, углерод, сера, всего 12 легирующих и дополнительных компонентов. Благодаря этому комплексу веществ сталь обладает следующими основными свойствами:

• плотность (r) – 7830 кг/м3;
• твердость по Роквеллу (HRC) зависит от температуры отпуска — от 63-64 до 39-48 ∂;
• НВ 10-1 = 241 МПа;
• температурные показатели ковки: от 1180 до 800 градусов.

Благодаря повышенной эластичности, выраженной прочности, износостойкости и плотности этот вид стали считается оптимальным вариантом для изготовления режущих инструментов и деталей данного типа.

Расшифровка маркировки

Каждый вид стали имеет свою маркировку, где зашифрованы свойства состава. Маркировка стали 9ХС имеет следующую расшифровку:

• цифра «9» указывает на то, что сплав содержит 0,9% углерода;
• буква «х» указывает на наличие в стали хрома;
• буква «с» указывает на то, что в состав добавлен кремний.

Наличие углерода придает повышенную вязкость вещества. Хром является универсальным компонентом, он увеличивает возможность термического воздействия на сплав, делает его максимально прочным и исключает риск коррозии.

Плюсы

Сталь 9ХС имеет преимущества, отличающие ее от других сплавов.

1. Он обладает уникальными техническими свойствами, позволяющими использовать его для производства прочных, эластичных, износостойких деталей с высоким коэффициентом сопротивления изгибу.
2. В сплаве 9ХС карбиды всегда равномерно и правильно распределены по сечению, что улучшает эксплуатационные характеристики готовых изделий, особенно резьбовых элементов из него.
3. Обладает высокой степенью устойчивости к механическим повреждениям и трещинам.
4. После отжига он получает еще одно неоспоримое преимущество – повышенную твердость и чувствительность к прокаливанию.
5. Обладает высокой термической стабильностью.
6. Сплав устойчив к флокуляции во время отделки.

Благодаря этим преимуществам сталь 9ХС является популярным и практичным инструментальным сплавом.

Минусы

Имеются у этого сплава и недостатки, которые также необходимо учитывать при изготовлении инструментов и режущих изделий.

1. Особые требования к термообработке.
2. Не подходит для сварочных работ.
3. Во время лечения требуется строгое соблюдение температурного режима.
4. Сложная механообработка.

Работать со сплавом 9ХС должны только высококвалифицированные специалисты, так как есть условия и нюансы, которые необходимо соблюдать.

Клинок из стали 9ХС.

Аналоги

Зарубежными аналогами являются:

• ВАШ
• WNr
• 150Cr14
• 90CrSi
• 90CrSi5

Лезвия из этой стали хорошо зарекомендовали себя на рыбалке, охоте и сборе грибов. Их можно использовать во время туристических экскурсий. В отличие от более популярных марок, ножи из 9хс методом ковки более надежны и хорошо выдерживают агрессивные условия внешней среды.