Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 14Х2ГМР

Сталь конструкционная легированная 14Х2ГМР: описание, свойства, применение

Сталь 14Х2ГМР относится к классу конструкционных легированных сталей, предназначенных для изготовления деталей, работающих при повышенных нагрузках и температурах. Она обладает высокой прочностью, износостойкостью, хорошей свариваемостью и устойчивостью к отпускной хрупкости. Благодаря своему сбалансированному химическому составу и специальной технологии выплавки, сталь 14Х2ГМР обеспечивает надежную работу изделий в ответственных узлах машиностроения, энергетике и других отраслях промышленности.

Свойства стали 14Х2ГМР

Сталь 14Х2ГМР характеризуется следующими ключевыми свойствами:

• Высокая прочность и твердость: Обеспечивается легированием хромом, марганцем и молибденом, а также термической обработкой (закалка и отпуск).
• Хорошая свариваемость: Достигается благодаря низкому содержанию углерода и оптимизированному составу легирующих элементов.
• Устойчивость к отпускной хрупкости: Предотвращается добавлением молибдена.
• Износостойкость: Обеспечивается высоким содержанием хрома и марганца.
• Хорошая обрабатываемость резанием: Позволяет изготавливать детали сложной формы.
• Жаропрочность: Сохраняет механические свойства при повышенных температурах.

Химический состав стали 14Х2ГМР

Химический состав стали 14Х2ГМР строго регламентируется соответствующими стандартами. Основные элементы и их допустимое содержание представлены в таблице ниже (ГОСТ 4543-2016):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.12 - 0.18
Хром (Cr)	1.30 - 1.70
Марганец (Mn)	0.80 - 1.10
Молибден (Mo)	0.15 - 0.25
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Никель (Ni)	до 0.30
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.025
Фосфор (P)	до 0.025
Ванадий (V)	до 0.15
Алюминий (Al)	до 0.05

Механические свойства стали 14Х2ГМР

Механические свойства стали 14Х2ГМР зависят от режима термической обработки и формы проката. Типичные значения после закалки и отпуска:

Свойство	Значение
Предел прочности (временное сопротивление), σв, МПа	880-1080
Предел текучести, σт, МПа	680-880
Относительное удлинение, δ5, %	17-22
Относительное сужение, ψ, %	50-60
Ударная вязкость, KCU, Дж/см2	80-120
Твердость по Бринеллю, HB	269-321

Физические свойства стали 14Х2ГМР

Физические свойства стали 14Х2ГМР:

Свойство	Значение
Плотность, ρ, кг/м3	7850
Модуль упругости первого рода, E, ГПа	200-210
Коэффициент линейного термического расширения, α, 10-6/°C (20-100°C)	11.5
Теплопроводность, λ, Вт/(м·°C)	35-40
Удельная теплоемкость, c, Дж/(кг·°C)	460-480
Электрическое сопротивление, ρ, мкОм·м	0.2-0.3

Расшифровка обозначения стали 14Х2ГМР

Обозначение марки стали расшифровывается следующим образом:

• 14 - указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0.14%).
• Х2 - указывает на содержание хрома около 2%.
• Г - указывает на наличие марганца (около 1%).
• М - указывает на наличие молибдена (около 0.2%).
• Р - указывает на наличие бора (следовые количества, улучшающие прокаливаемость).

Область применения стали 14Х2ГМР

Сталь 14Х2ГМР широко используется в различных отраслях промышленности для изготовления ответственных деталей, работающих в условиях высоких нагрузок, износа и повышенных температур. Основные области применения:

• Машиностроение:
  • Зубчатые колеса, валы, шестерни, оси, кулачки, крепежные элементы для тяжелых машин и механизмов.
  • Детали двигателей внутреннего сгорания (шатуны, коленчатые валы).
  • Компоненты трансмиссий (валы, шестерни).
  • Изготовление инструмента (оправки, державки, зажимные элементы).
• Энергетика:
  • Роторы и диски турбин.
  • Крепежные детали для паровых котлов и трубопроводов.
  • Детали арматуры, работающей под высоким давлением.
• Транспорт:
  • Детали железнодорожного транспорта (оси вагонов, элементы сцепных устройств).
  • Компоненты автомобильной промышленности (шатуны, коленчатые валы, детали подвески).
• Нефтегазовая промышленность:
  • Детали бурового оборудования.
  • Элементы трубопроводной арматуры, работающей в агрессивных средах.
• Авиационная промышленность:
  • Отдельные детали авиационных двигателей и шасси.

Виды металлопроката из стали 14Х2ГМР

Сталь 14Х2ГМР поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Используется для изготовления валов, осей, крепежных деталей.
• Квадрат: Применяется для производства деталей квадратной формы, а также для заготовок под последующую обработку.
• Полоса: Используется для изготовления плоских деталей, ножей, режущих инструментов.
• Лист: Применяется для изготовления корпусных деталей, обшивок, сварных конструкций.
• Поковки и штамповки: Используются для изготовления деталей сложной формы, требующих высокой прочности и точности.
• Трубы: Применяются для транспортировки жидкостей и газов в условиях высоких давлений и температур.

ГОСТы, регламентирующие сталь 14Х2ГМР и металлопрокат из нее

Сталь 14Х2ГМР и металлопрокат из нее регламентируются следующими ГОСТами:

• ГОСТ 4543-2016: Сталь легированная конструкционная. Марки. (Основной стандарт, определяющий химический состав и общие требования).
• ГОСТ 2590-2006: Прокат стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Определяет размеры и отклонения для круглого проката).
• ГОСТ 2591-2006: Прокат стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. (Определяет размеры и отклонения для квадратного проката).
• ГОСТ 103-2006: Прокат сортовой полосовой стальной горячекатаный. Сортамент. (Определяет размеры и отклонения для полосового проката).
• ГОСТ 19903-2015: Прокат листовой горячекатаный. Сортамент. (Определяет размеры и отклонения для листового проката).
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной легированной стали. Общие технические условия. (Определяет требования к поковкам).
• ГОСТ 9940-81: Трубы бесшовные горячедеформированные из коррозионно-стойких сталей. Технические условия. (Если изготавливаются трубы из стали 14Х2ГМР).
• ГОСТ 1050-2013: Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из нелегированной конструкционной качественной и специальной стали. Общие технические условия. (В части требований к качеству поверхности).
• ГОСТ 7566-2018: Металлопродукция. Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение.

В зависимости от конкретного применения и требований к изделию, могут применяться и другие ГОСТы, регламентирующие методы испытаний, термическую обработку и другие аспекты производства и контроля качества.

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 14Х2ГМР

Сталь 14Х2ГМР используется на различных этапах производства в цехах машиностроительных, металлургических и других предприятий. Основные операции:

• Заготовительный цех:
  • Резка проката (круга, квадрата, полосы, листа) на заготовки нужного размера с использованием ленточнопильных, абразивно-отрезных станков, гильотинных ножниц и плазменной резки.
  • Рубка металла на гильотинных ножницах.
  • Газовая резка крупногабаритных заготовок.
• Кузнечный цех (или участок):
  • Ковка заготовок на молотах и прессах для придания им нужной формы.
  • Штамповка деталей на прессах с использованием штампов.
  • Термическая обработка поковок (отжиг, нормализация) для снятия внутренних напряжений.
• Термический цех:
  • Закалка заготовок и деталей для повышения прочности и твердости.
  • Отпуск закаленных деталей для снятия внутренних напряжений и придания требуемой вязкости.
  • Нормализация для улучшения структуры металла.
  • Отжиг для снятия остаточных напряжений после механической обработки.
  • Цементация и азотирование (в отдельных случаях) для повышения твердости поверхности.
• Механический цех:
  • Токарная обработка деталей на токарных станках (обточка, расточка, нарезание резьбы).
  • Фрезерная обработка деталей на фрезерных станках (фрезерование плоскостей, пазов, канавок).
  • Сверление отверстий на сверлильных станках.
  • Шлифование поверхностей на шлифовальных станках для достижения высокой точности и гладкости.
  • Зуборезные работы на зуборезных станках для изготовления зубчатых колес и шестерен.
  • Расточные работы на расточных станках для обработки отверстий больших диаметров.
• Сварочный цех:
  • Сварка деталей из стали 14Х2ГМР с использованием различных методов сварки (ручная дуговая сварка, полуавтоматическая сварка, автоматическая сварка под флюсом, аргонодуговая сварка).
  • Сборка сварных конструкций.
  • Контроль качества сварных соединений (визуальный осмотр, ультразвуковой контроль, рентгенографический контроль).
• Инструментальный цех:
  • Изготовление и ремонт режущего инструмента (резцы, фрезы, сверла).
  • Изготовление и ремонт штампов и пресс-форм.
• Цех покрытий:
  • Нанесение защитных покрытий (цинкование, хромирование, никелирование) для повышения коррозионной стойкости.
  • Нанесение лакокрасочных покрытий для защиты от коррозии и придания эстетичного внешнего вида.
• Контрольно-измерительный цех (лаборатория):
  • Контроль качества заготовок, деталей и сварных соединений на соответствие требованиям чертежей и стандартов.
  • Измерение геометрических размеров деталей.
  • Определение механических свойств металла (твердость, прочность, ударная вязкость).
  • Металлографический анализ структуры металла.
  • Проведение неразрушающего контроля (ультразвуковой контроль, рентгенографический контроль).

Особенности термической обработки стали 14Х2ГМР

Термическая обработка является важным этапом в процессе изготовления деталей из стали 14Х2ГМР, поскольку она позволяет получить требуемые механические свойства. Основные режимы термической обработки:

• Закалка: Нагрев до температуры 860-890°C, выдержка и быстрое охлаждение в масле или воде.
• Отпуск: Нагрев закаленной стали до температуры 500-650°C, выдержка и охлаждение на воздухе. Температура отпуска выбирается в зависимости от требуемых свойств. Высокий отпуск (600-650°C) обеспечивает высокую вязкость и ударную прочность, но снижает прочность и твердость. Низкий отпуск (500-550°C) обеспечивает высокую прочность и твердость, но снижает вязкость.

Выбор конкретного режима термической обработки зависит от условий эксплуатации детали и требований к ее механическим свойствам.

Рекомендации по сварке стали 14Х2ГМР

Сталь 14Х2ГМР хорошо сваривается различными методами сварки. При сварке необходимо учитывать следующие рекомендации:

• Предварительный подогрев металла до температуры 150-200°C (особенно для толстостенных деталей).
• Использование сварочных материалов, предназначенных для сварки легированных сталей (электроды, проволока).
• Медленное охлаждение сварного соединения после сварки для предотвращения образования трещин.
• Термическая обработка сварного соединения (отпуск) для снятия внутренних напряжений.

Соблюдение этих рекомендаций позволит получить качественное сварное соединение с высокими механическими свойствами.

 

Сталь 14Х2ГМР является универсальным конструкционным материалом, обладающим высокими прочностными характеристиками, износостойкостью и хорошей свариваемостью. Благодаря своим свойствам, она находит широкое применение в различных отраслях промышленности для изготовления ответственных деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и температур. Правильный выбор режима термической обработки и соблюдение рекомендаций по сварке позволяют получить изделия с оптимальными эксплуатационными характеристиками.