Обзор стали ХВГ и ее обработка

Сталь ХВГ – один из многочисленных хромсодержащих сплавов, предназначенных для использования не только как конструктивный элемент, но и в качестве исходного материала для целого ряда ручных инструментов и расходников для механизированного инструментария.

Буквосокращение ХВГ означает «хром, вольфрам и марганец». Причина, по которой марганец не отмечен как сокращение «М», заключается в следующем: маркер «М» занят другими характеристиками, к примеру, категоризирует размер (резьбовой диаметр) болтов и гаек в крепёжных соединениях. Поэтому специалисты договорились о присвоении марганцу как легирующей присадке другой буквы-маркера. Сталь ХВГ относится к умеренно легируемым сплавам. Количество и наличие иных примесей, добавленных к стали марки ХВГ, прямо не заявлено: маркировка сталей предусматривает лишь ключевые, придающие стальному сплаву запрашиваемые потребителем/заказчикам особенности. Состав ХВГ сплава заключается в следующем.

• Основные – углерод, хром и марганец – присадки дозированы в этом составе по 1%. Кстати, наличие углерода в аббревиатуре ХВГ также не оговорено: этот отверждающий железо основной элемент предусматривается во всех марках сталей по умолчанию.
• Наличие самых нежелательных элементов – фосфора и серы – в стали ХВГ меньше остальных: по 0,005%. Сера портит сплав, делая его хрупким.
• Кроме всех вышеупомянутых присадок, в составе ХВГ есть кремний – порядка четверти процента, а также никель и медь – приближённо по полпроцента.

Достоинства сплава ХВГ – прочность и упругость, которая для создания инструментов на его основе делает их орудиями труда в руках плотника, мебельщика и других с уровнем качества выше среднего. Как долго прослужит набор отвёрточных насадок под шестигранники и винты- «пенталобы», разводной или трубчатый гаечный ключ, обычная отвёртка или даже кусачки, зависит от пропорций легирующих присадок. Наряду с хромованадиевым, хромовольфрамовый сплав в некоторой степени считается неплохой его заменой. Упругости и твёрдости, по которым судят о прочности и надёжности сплава, хватит, чтобы один ключ закрутил не менее надёжно как минимум несколько тысяч гаек и/или болтов.

Существенный минус ХВГ – повышенная восприимчивость к разрушающему действию со стороны влаги. Поэтому опытные мастера перед тем, как положить ручные инструменты, чистота которых не критична (например, работа в автомастерской, частая разборка-сборка двигателей и трансмиссии), могут нанести на них немного машинного масла или отработки.

Разброс значений твёрдости по шкале Роквелла у ХВГ – 57-64 единиц. Плотность этого сплава – 7,85 мг/мм3. Сплав ржавеет со скоростью примерно в 100 мкм/год (при сухой погоде с относительной влажностью воздуха порядка 70%), в дождь и туман этот показатель ускоряется до нескольких раз. Будучи погружённым в солёную воду, он способен терять до 1 мм/год в пересчёте на толщину заготовки: это значит, что от 5-миллиметрового листа за 5 лет его лежания на дне отмели у морского берега останется лишь слой ржавчины, в котором нет ни грамма сохранившейся в исходном виде стали ХВГ.

Для сварки сплав ХВГ непригоден: несущей нагрузки от всей конструкции сварные швы бы не выдержали, даже будучи сваренными по правилам (зачистка, предподогрев перед сваркой, а также отжиг после неё).

• Физические. Сплав ХВГ, как и все его собратья, плавает в ртути, плотность которой почти вдвое выше железа (13,6 мг/мм3). Реагирует с минеральными кислотами (хлорной, серной и другими): все металлические присадки, включая и хром, образуют в итоге смесь неорганических солей. Однако протравливание серной кислотой необходимо, к примеру, при нанесении позолоты и серебрении ХВГ, хотя такие меры – большая редкость.
• Механические. ХВГ режется, фрезеруется (обтачивается), сверлится относительно легко. Этот сплав относительно легко гнётся, как и все его среднеуглеродистые собратья, однако после десятка последовательных сгибаний-разгибаний в одном и том же месте, микротрещины переходят в трещины, и та же проволока ХВГ ломается.
• Технологические. Лист или прут ХВГ может быть порезан на мелкие заготовки как с помощью фрезы или пилки/диска по металлу, так и раскроен на высокоточные по габаритам сегменты с помощью лазерно-плазменной резки. Качество лазерного реза отличное, с характерной чистотой и ровностью линий. Хорошо шлифуется пильно-шлифовальными дисками по стали и цветмету, изделия выравниваются вручную. Отпускная хрупкость у стали ХВГ слабо выражена.

Как и более обычная сталь, например, сплавы типа Ст-0… Ст-6, ХВГ-сплав производится в виде прута. Круглый прут используется в качестве заготовок для сверлящих и фрезерующих резаков, квадратный – как, скажем, исходный материал для кованых изделий, служащих дополнительными элементами художественного орнамента. Листовой прокат ХВГ – листы от 0,6 до 12 мм, однако на выделку стальных плит (более 12 мм) состав ХВГ поступает редко. Уголки – от 1 до 10 см в каждую из обеих сторон (ширина), толщина уголка – до 8 мм. Швеллер, или «приплюснутый» П-/Н-профиль, обладает толщиной стенок 8-12 мм. Однако на стандартные С-, F-, S-, П-образные профильные элементы идёт уже сталь марок, отличных от ХВГ. Сам по себе ХВГ слишком дорог, чтобы использовать его в качестве большинства профилей. Даже круглая труба, выполненная из него, менее распространена, чем «черностальные» трубопроводы.

Аналоги стали ХВГ представлены более чем десятком наименований (марок), чей химический состав согласно международным и местным нормативам ГОСТа может немного отличаться. Среди российских отмечают:

• ХГ;
• ХВСГ;
• 9ХВГ;
• 9ХС;
• ШХ15СГ.

Из импортных заменителей распространены следующие:

• немецкий – 1.2419, 105WCr6;
• французский – 105WC13, 105WCr5, 90MCW5;
• итальянский – 107WCr5KU;
• общеевропейский – 107WCR5;
• шведский – 2140;
• американский– T31507;
• японский – SKS2, SKS3, SKSA;
• корейский – STS2, STS31;
• венгерский – W9;
• болгарский – ChWG;
• китайский – CrWMn.

Изделия на основе ХВГ применяются в качестве высоко ответственных комплектующих. В том числе это:

• измерители ручные высокоточные миниатюрные;
• кольцевые присадки пружинно-рессорных смягчителей;
• детали прокатных механизмов на производстве;
• цилиндрообразные и дискообразные фрезы;
• запчасти для машин и станков любой сложности.

Режимы термообработки представлены следующими манипуляциями над ХВГ-составом. Термический отжиг применяется перед мехобработкой будущей заготовки. Сплав накаляют до 800 градусов, затем он остывает со скоростью 50 градусов в час – вместе с печью, осуществляющей отжигание. Охладив заготовки до 500 градусов, их вынимают из печи, и последующее остывание осуществляется уже при обычных условиях. Для закалки сплав накаляют до 850 градусов. Затем его погружают в масло, где он остывает до 200 по Цельсию. Доохлаждение проводят при обычных условиях, время остаточного охлаждения строго не лимитируется. Закалять сталь ХВГ в воде нельзя.

Отпускание производится в целях снятия усталостных напряжений заготовок. Пластичность и упрочнённость в сплаве достигается, вкупе с потерей некоторой твёрдости. При этом охрупчивание почти исключено. Заготовки подогревают до 190 градусов, и держат их в печи при этой температуре до 2-х часов. Остывание на воздухе позволяет стальному сплаву ХВГ пройти полностью через стадию отпуска. Режимы закаливания индивидуальны для каждого класса изделий. К примеру, ножевая и ножовочная инструментальная закалка производится с опусканием заготовки в масло и с последующим отпусканием. Нормализация стали при этом не проводится. Этот алгоритм позволяет закалить нож таким образом, чтобы при работе с ним с острия не скалывалась стальная крошка.