Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 12ХН3А

Сталь конструкционная легированная 12ХН3А: описание, свойства, применение

Сталь 12ХН3А – это высококачественная конструкционная легированная сталь, обладающая уникальным сочетанием прочности, вязкости и хладостойкости. Благодаря своему химическому составу и специальной термической обработке, эта марка стали широко применяется в ответственных деталях, работающих при высоких нагрузках и низких температурах.

Свойства стали 12ХН3А:

• Высокая прочность: Обеспечивается легированием хромом и никелем, что позволяет стали выдерживать значительные статические и динамические нагрузки.
• Повышенная вязкость: Наличие никеля в составе стали обеспечивает хорошую вязкость, что позволяет деталям из 12ХН3А поглощать энергию удара и предотвращает хрупкое разрушение.
• Хладостойкость: Сталь сохраняет свои механические свойства даже при низких температурах, что делает ее незаменимой в условиях холодного климата.
• Свариваемость: Ограниченно свариваемая. Рекомендуется предварительный подогрев и последующая термообработка.
• Обрабатываемость: Хорошо обрабатывается резанием в отожженном состоянии.
• Прокаливаемость: Обладает высокой прокаливаемостью, что позволяет получать равномерные механические свойства по сечению деталей.
• Коррозионная стойкость: Не обладает высокой коррозионной стойкостью, поэтому требует защиты от коррозии в агрессивных средах.

Химический состав стали 12ХН3А (ГОСТ 4543-71):

Элемент	% (массовая доля)
Углерод (C)	0.10 - 0.16
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.30 - 0.60
Никель (Ni)	2.75 - 3.15
Хром (Cr)	0.60 - 0.90
Медь (Cu)	≤ 0.30
Сера (S)	≤ 0.025
Фосфор (P)	≤ 0.025

Расшифровка обозначения:

• 12: Указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0,12%).
• Х: Обозначает наличие хрома.
• Н: Обозначает наличие никеля.
• 3: Указывает на примерное содержание никеля в процентах (около 3%).
• А: Указывает на высокое качество стали (низкое содержание вредных примесей).

Механические свойства стали 12ХН3А (ГОСТ 4543-71):

Механические свойства стали 12ХН3А зависят от режима термической обработки. Ниже приведены типичные значения для различных состояний:

• Нормализация + Высокий отпуск:
  • Предел прочности (временное сопротивление) (σ_в): 780-930 МПа
  • Предел текучести (σ_т): 590-735 МПа
  • Относительное удлинение (δ₅): 17-20%
  • Относительное сужение (ψ): 50-60%
  • Ударная вязкость (KCU): 147-196 Дж/см²
• Закалка + Низкий отпуск:
  • Предел прочности (временное сопротивление) (σ_в): 980-1180 МПа
  • Предел текучести (σ_т): 785-980 МПа
  • Относительное удлинение (δ₅): 12-15%
  • Относительное сужение (ψ): 45-55%
  • Ударная вязкость (KCU): 78-98 Дж/см²

Физические свойства стали 12ХН3А:

• Плотность: 7850 кг/м³
• Модуль упругости (E): 2.1 × 10⁵ МПа
• Коэффициент линейного расширения (α): 11.8 × 10^-6 / °C (при 20-100 °C)
• Теплопроводность (λ): 44 Вт/(м·°C) (при 20 °C)
• Удельная теплоемкость (c): 480 Дж/(кг·°C) (при 20 °C)

Применение стали 12ХН3А:

Сталь 12ХН3А широко используется в различных отраслях промышленности благодаря своим высоким механическим свойствам и хладостойкости. Основные области применения:

• Автомобилестроение: Изготовление шестерен, валов, зубчатых колес, кулачковых валов, коленчатых валов и других деталей, подвергающихся высоким нагрузкам и износу.
• Авиационная промышленность: Производство деталей шасси, валов редукторов, крепежных элементов и других ответственных компонентов.
• Судостроение: Изготовление деталей судовых двигателей, валов, зубчатых передач и других элементов, работающих в условиях повышенной влажности и низких температур.
• Машиностроение: Производство деталей для тяжелого машиностроения, горно-шахтного оборудования, буровых установок, кузнечных прессов и других механизмов, требующих высокой прочности и износостойкости.
• Нефтегазовая промышленность: Изготовление деталей для бурового оборудования, насосов, компрессоров и других механизмов, работающих в сложных условиях эксплуатации.
• Энергетика: Производство деталей для турбин, генераторов и других энергетических установок.
• Производство подшипников: Кольца подшипников, работающих в условиях высоких нагрузок и скоростей.

Виды металлопроката из стали 12ХН3А:

Сталь 12ХН3А поставляется в различных видах металлопроката, включая:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используемый для изготовления валов, осей, шестерен и других деталей.
• Квадрат: Используется для изготовления различных деталей, требующих высокой прочности и жесткости.
• Полоса: Применяется для изготовления плоских деталей, ножей, рессор и других элементов.
• Лист: Используется для изготовления корпусов, емкостей и других конструкций.
• Поковки: Используются для изготовления крупных деталей сложной формы, требующих высокой прочности и износостойкости.
• Трубы: Применяются для транспортировки жидкостей и газов в условиях высоких давлений и температур.

ГОСТы, регламентирующие сталь 12ХН3А и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 4543-71: Сталь легированная конструкционная. Марки. (Определяет химический состав и механические свойства стали 12ХН3А)
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Определяет сортамент круглого проката)
• 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 19265-73: Прутки и полосы из стали инструментальной легированной. Технические условия. (Может распространяться на прутки и полосы из стали 12ХН3А при соответствующем заказе)
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной легированной и углеродистой стали. Общие технические условия. (Определяет требования к поковкам из стали 12ХН3А)
• Другие ГОСТы на конкретные виды металлоизделий и заготовок из стали 12ХН3А (например, ГОСТы на крепеж, валы, шестерни и т.д.)

Операции в цехах с использованием стали 12ХН3А:

Сталь 12ХН3А широко используется на различных этапах производства, от заготовки до готовой детали. Основные операции, в которых применяется этот материал:

• Заготовительное производство:
  • Резка: Резка металлопроката на заготовки нужной длины (ленточнопильные станки, гильотины, плазменная резка, лазерная резка).
  • Ковка и штамповка: Изготовление поковок сложной формы (молоты, прессы).
• Механическая обработка:
  • Токарная обработка: Обработка на токарных станках для придания заготовке цилиндрической формы и требуемых размеров (токарные станки с ЧПУ).
  • Фрезерная обработка: Обработка на фрезерных станках для создания плоских поверхностей, пазов, канавок и других элементов (фрезерные станки с ЧПУ).
  • Сверление: Создание отверстий различного диаметра (сверлильные станки).
  • Шлифование: Доводка поверхностей до требуемой шероховатости и точности (шлифовальные станки).
  • Зубонарезание: Нарезание зубьев на шестернях и зубчатых колесах (зубофрезерные станки, зубодолбежные станки).
• Термическая обработка:
  • Закалка: Нагрев стали до определенной температуры с последующим быстрым охлаждением для повышения твердости и прочности (печи закалочные, закалочные среды).
  • Отпуск: Нагрев закаленной стали до более низкой температуры для снятия внутренних напряжений и повышения вязкости (печи отпускные).
  • Нормализация: Нагрев стали до определенной температуры с последующим охлаждением на воздухе для улучшения структуры и механических свойств (печи нормализации).
  • Цементация: Насыщение поверхностного слоя стали углеродом для повышения твердости и износостойкости (печи цементации).
  • Азотирование: Насыщение поверхностного слоя стали азотом для повышения твердости, износостойкости и коррозионной стойкости (установки азотирования).
• Сварочное производство:
  • Сварка: Соединение деталей из стали 12ХН3А с использованием различных методов сварки (ручная дуговая сварка, автоматическая сварка под флюсом, сварка в защитных газах). Требует предварительного подогрева и последующей термообработки.
• Контроль качества:
  • Визуальный контроль: Осмотр деталей на наличие дефектов.
  • Измерение твердости: Определение твердости стали (твердомеры).
  • Ультразвуковой контроль: Обнаружение внутренних дефектов (ультразвуковые дефектоскопы).
  • Магнитопорошковый контроль: Обнаружение поверхностных дефектов (магнитопорошковые дефектоскопы).
  • Рентгеновский контроль: Обнаружение внутренних дефектов (рентгеновские аппараты).
  • Химический анализ: Определение химического состава стали (спектрометры).
• Гальваническое производство (при необходимости):
  • Цинкование, хромирование, никелирование: Нанесение защитных покрытий для повышения коррозионной стойкости.

 

Сталь 12ХН3А является востребованным материалом в различных отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам и широкому спектру применения. Правильный выбор режимов термической обработки и соблюдение технологических процессов позволяют получить детали с оптимальными характеристиками, обеспечивающими надежную и долговечную работу оборудования. Применение стали 12ХН3А, регламентируется указанными выше ГОСТами, обеспечивает соответствие высоким требованиям к качеству и безопасности изготавливаемой продукции.