Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 12Х2Н4А

Сталь конструкционная легированная 12Х2Н4А: описание, свойства, применение

Сталь 12Х2Н4А – это высококачественная конструкционная легированная сталь, широко используемая в машиностроении, авиационной и оборонной промышленности, а также в других отраслях, где требуются детали с повышенной прочностью, вязкостью и износостойкостью. Эта сталь отличается хорошей прокаливаемостью, высокой прочностью после термообработки и хорошей свариваемостью (с ограничениями).

Основные характеристики и свойства стали 12Х2Н4А:

• Высокая прочность: Обеспечивается легированием хромом, никелем и марганцем, а также термической обработкой (закалка и отпуск).
• Высокая вязкость: Позволяет деталям выдерживать значительные ударные нагрузки и вибрации без разрушения.
• Хорошая прокаливаемость: Обеспечивает равномерную прочность по сечению деталей, особенно крупных.
• Удовлетворительная свариваемость: При соблюдении определенных условий и использовании специальных сварочных материалов можно получить качественные сварные соединения.
• Износостойкость: Повышается за счет легирования хромом и термической обработки, что делает сталь пригодной для деталей, работающих в условиях трения.
• Коррозионная стойкость: Не является коррозионностойкой сталью и требует защиты от коррозии (покрытия, ингибиторы).

Химический состав стали 12Х2Н4А (ГОСТ 4543-2016):

Элемент	Массовая доля, %
Углерод (C)	0.10 - 0.16
Хром (Cr)	1.30 - 1.70
Никель (Ni)	3.70 - 4.20
Марганец (Mn)	0.30 - 0.60
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Сера (S)	≤ 0.025
Фосфор (P)	≤ 0.025
Медь (Cu)	≤ 0.30

Расшифровка обозначения марки стали 12Х2Н4А:

• 12 – указывает на содержание углерода в сотых долях процента (0.12%).
• Х2 – указывает на содержание хрома примерно 2% (цифра после буквы указывает на примерное процентное содержание элемента).
• Н4 – указывает на содержание никеля примерно 4%.
• А – указывает на то, что сталь высокой чистоты, с ограничением вредных примесей (серы и фосфора).

Механические свойства стали 12Х2Н4А (ГОСТ 4543-2016) после термообработки (закалка и высокий отпуск):

Механические свойства могут варьироваться в зависимости от режима термообработки и размеров заготовки. Приведены типичные значения для образцов диаметром 25 мм после закалки в масле с 860 °C и отпуска при 500-600 °C.

Свойство	Обозначение	Значение	Единица измерения
Предел прочности (временное сопротивление)	σв	980 - 1180	МПа
Предел текучести	σт	785 - 980	МПа
Относительное удлинение	δ5	12 - 17	%
Относительное сужение	ψ	50 - 60	%
Ударная вязкость	KCU	78 - 98	Дж/см²
Твердость по Бринеллю	HB	229 - 341	-

Физические свойства стали 12Х2Н4А:

Свойство	Значение	Единица измерения
Плотность	7850	кг/м³
Модуль упругости	2.1 x 105	МПа
Коэффициент линейного расширения (20-100 °C)	12 x 10-6	1/°C
Теплопроводность	34	Вт/(м·°C)
Удельная теплоемкость	460	Дж/(кг·°C)
Электрическое сопротивление	0.24 x 10-6	Ом·м

Обозначения символов в механических свойствах:

• σ_в – Предел прочности (временное сопротивление) – максимальное напряжение, которое материал может выдержать до разрушения при растяжении.
• σ_т – Предел текучести – напряжение, при котором материал начинает деформироваться пластически (без увеличения нагрузки).
• δ₅ – Относительное удлинение – процентное увеличение длины образца после разрыва по отношению к его первоначальной длине. Характеризует пластичность материала.
• ψ – Относительное сужение – процентное уменьшение площади поперечного сечения образца в месте разрыва по отношению к его первоначальной площади. Также характеризует пластичность материала.
• KCU – Ударная вязкость – способность материала сопротивляться разрушению при ударных нагрузках. Измеряется в Дж/см².
• HB – Твердость по Бринеллю – характеризует сопротивление материала вдавливанию твердого тела.

Сферы применения стали 12Х2Н4А:

Сталь 12Х2Н4А широко используется для изготовления:

• Ответственных деталей, работающих при высоких динамических нагрузках и износе:
  • Шестерни, валы, зубчатые колеса, кулачки, поршневые пальцы, распределительные валы.
  • Детали двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
  • Элементы трансмиссий и ходовой части автомобилей, тракторов и другой техники.
  • Крупные крепежные детали (болты, гайки), работающие при высоких нагрузках.
• Деталей авиационной промышленности:
  • Элементы шасси самолетов.
  • Детали двигателей.
• Деталей оборонной промышленности:
  • Ответственные детали вооружения.
  • Компоненты военной техники.
• Инструмента:
  • Штампы и матрицы для холодной штамповки.
  • Пресс-формы для литья под давлением.
• Другие применения:
  • Детали бурового оборудования.
  • Компоненты горнодобывающей техники.
  • Детали энергетического оборудования.

Виды металлопроката из стали 12Х2Н4А:

Сталь 12Х2Н4А поставляется в различных видах металлопроката, в зависимости от требований к конечной детали:

• Сортовой прокат:
  • Круг (пруток) – наиболее распространенный вид проката, используемый для изготовления валов, осей, крепежа и других деталей.
  • Квадрат – применяется для изготовления различных деталей и заготовок.
  • Полоса – используется в строительстве и машиностроении.
• Листовой прокат:
  • Лист – применяется для изготовления корпусов, обшивки и других конструкций.
• Поковки и штамповки:
  • Используются для изготовления деталей сложной формы с минимальными отходами металла.
• Трубы:
  • Используются в различных трубопроводных системах.

ГОСТы, ссылающиеся на сталь 12Х2Н4А или металлопрокат из нее:

• ГОСТ 4543-2016 Сталь легированная конструкционная. Марки и общие технические условия. – Основной стандарт, определяющий химический состав, механические свойства и общие требования к стали 12Х2Н4А.
• ГОСТ 2590-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. – Определяет сортамент круглого проката из различных марок стали, включая 12Х2Н4А.
• ГОСТ 2591-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. – Определяет сортамент квадратного проката.
• ГОСТ 103-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент. – Определяет сортамент полосового проката.
• ГОСТ 14959-2016 Прокат сортовой круглый со специальной отделкой поверхности из нелегированной и легированной стали. Общие технические условия.
• ГОСТ 7505-89 Поковки стальные штампованные. Общие технические условия. – Регламентирует требования к стальным поковкам, которые могут быть изготовлены из стали 12Х2Н4А.
• ГОСТ 8479-70 Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия.
• ГОСТ 1050-2013 Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия.
• Различные отраслевые стандарты (ОСТ) и технические условия (ТУ), разработанные для конкретных изделий и деталей, где используется сталь 12Х2Н4А.

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 12Х2Н4А:

Использование стали 12Х2Н4А предполагает широкий спектр технологических операций в различных цехах металлургических и машиностроительных предприятий:

1. Металлургическое производство:
   • Плавка стали: Сталь выплавляется в электропечах или конвертерах с соблюдением точного химического состава.
   • Разливка стали: Расплавленная сталь разливается в слитки или заготовки для дальнейшей обработки.
   • Прокатное производство: Заготовки подвергаются горячей прокатке на прокатных станах для получения сортового, листового или полосового проката.
2. Кузнечно-прессовое производство:
   • Ковка: Изготовление поковок методом ковки на молотах или прессах.
   • Штамповка: Изготовление штампованных деталей в штампах на прессах.
3. Механическая обработка:
   • Токарная обработка: Обработка деталей на токарных станках для придания им необходимой формы и размеров.
   • Фрезерная обработка: Обработка деталей на фрезерных станках для создания сложных поверхностей и пазов.
   • Сверление: Создание отверстий в деталях.
   • Шлифование: Финишная обработка поверхностей для достижения высокой точности и шероховатости.
   • Зуборезные работы: Нарезание зубьев на шестернях и зубчатых колесах.
4. Термическая обработка:
   • Закалка: Нагрев стали до высокой температуры и быстрое охлаждение для повышения твердости и прочности.
   • Отпуск: Нагрев закаленной стали до более низкой температуры для снижения хрупкости и повышения вязкости.
   • Нормализация: Нагрев стали до температуры выше критической точки и охлаждение на воздухе для улучшения структуры и механических свойств.
   • Цементация: Насыщение поверхностного слоя стали углеродом для повышения твердости и износостойкости.
   • Азотирование: Насыщение поверхностного слоя стали азотом для повышения твердости, износостойкости и коррозионной стойкости.
5. Сварочное производство:
   • Сварка: Соединение деталей из стали 12Х2Н4А различными способами сварки (дуговая, газовая, контактная и др.). Требует предварительного подогрева и последующей термообработки для снятия напряжений.
6. Инструментальное производство:
   • Изготовление штампов, пресс-форм и другого инструмента из стали 12Х2Н4А.
7. Контроль качества:
   • Входной контроль: Проверка качества поступающего металлопроката на соответствие требованиям стандартов.
   • Операционный контроль: Контроль качества деталей на различных этапах производства.
   • Выходной контроль: Проверка качества готовых изделий перед отправкой потребителю.
   • Металлографический анализ: Исследование микроструктуры стали для оценки ее качества и свойств.
   • Механические испытания: Испытания на растяжение, ударную вязкость, твердость и другие механические свойства.
   • Неразрушающий контроль: Методы контроля, не повреждающие деталь (ультразвуковой контроль, рентгенография, магнитный контроль).

 

Сталь 12Х2Н4А – это универсальный конструкционный материал с широким спектром применения. Благодаря своим высоким механическим свойствам и хорошей прокаливаемости, она является незаменимой во многих отраслях промышленности. При правильном выборе режима термообработки и соблюдении технологических процессов, детали из стали 12Х2Н4А обеспечивают высокую надежность и долговечность.