Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 14Х2Н3МА

Сталь конструкционная легированная 14Х2Н3МА: описание, свойства, применение

Сталь 14Х2Н3МА – высококачественная конструкционная легированная сталь, обладающая уникальным сочетанием прочности, вязкости, хладостойкости и устойчивости к отпускной хрупкости. Благодаря своим выдающимся характеристикам, она находит широкое применение в различных отраслях промышленности, где требуются детали, способные выдерживать высокие нагрузки и работать в сложных условиях.

Основные свойства и характеристики:

Сталь 14Х2Н3МА относится к классу хромоникелевых молибденовых сталей. Легирование хромом (Х), никелем (Н) и молибденом (МА) обеспечивает стали следующие ключевые свойства:

• Высокая прочность: Обеспечивается за счет упрочнения ферритной матрицы и образования карбидов.
• Высокая вязкость и ударная вязкость: Никель способствует повышению вязкости и предотвращает хрупкое разрушение.
• Хладостойкость: Сталь сохраняет свои механические свойства при низких температурах, что позволяет использовать ее в условиях холодного климата.
• Устойчивость к отпускной хрупкости: Молибден предотвращает охрупчивание стали при отпуске после закалки, обеспечивая стабильность свойств при высоких температурах.
• Свариваемость: Ограниченная, требует предварительного подогрева и последующей термообработки.
• Обрабатываемость: Хорошая обрабатываемость резанием в отожженном состоянии.

Расшифровка обозначения стали 14Х2Н3МА:

• 14: Содержание углерода в сотых долях процента (0,14%).
• Х2: Содержание хрома около 2%.
• Н3: Содержание никеля около 3%.
• МА: Содержит молибден (обозначение "М" опущено, т.к. содержание незначительно).

Химический состав стали 14Х2Н3МА (ГОСТ 4543-71):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.12 - 0.18
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.3 - 0.6
Никель (Ni)	2.75 - 3.15
Хром (Cr)	1.3 - 1.7
Молибден (Mo)	0.2 - 0.3
Сера (S)	≤ 0.025
Фосфор (P)	≤ 0.025
Медь (Cu)	≤ 0.3
Ванадий (V)	≤ 0.15

Механические свойства стали 14Х2Н3МА (ГОСТ 4543-71):

Механические свойства стали 14Х2Н3МА зависят от режима термообработки. Приведенные ниже значения являются типичными для стали после закалки и отпуска:

Свойство	Значение
Предел прочности (σв), МПа	980 - 1180
Предел текучести (σт), МПа	835 - 980
Относительное удлинение (δ5), %	≥ 15
Относительное сужение (ψ), %	≥ 50
Ударная вязкость (KCU), Дж/см²	≥ 78
Твердость по Бринеллю (HB),	293-352

Физические свойства стали 14Х2Н3МА:

Свойство	Значение
Плотность (ρ), кг/м³	7850
Модуль упругости (E), ГПа	206
Коэффициент линейного термического расширения (α), 10⁻⁶/°C	12.2 (20-100°C)
Теплопроводность (λ), Вт/(м·°C)	34.9
Удельная теплоемкость (c), Дж/(кг·°C)	480
Электрическое сопротивление (ρ), мкОм·м	0.24

Области применения стали 14Х2Н3МА:

Благодаря своим уникальным свойствам, сталь 14Х2Н3МА широко используется в различных отраслях промышленности для изготовления ответственных деталей, работающих в условиях высоких нагрузок, низких температур и знакопеременных нагрузок. Основные области применения включают:

• Авиационная промышленность: Производство валов, шестерен, крепежных элементов и других деталей авиационных двигателей и шасси.
• Энергетическое машиностроение: Изготовление роторов турбин, дисков, валов и других деталей, работающих при высоких температурах и давлениях.
• Транспортное машиностроение: Производство коленчатых валов, шатунов, шестерен и других деталей дизельных двигателей, а также деталей трансмиссий и ходовой части автомобилей и железнодорожного транспорта.
• Нефтегазовая промышленность: Изготовление деталей бурового оборудования, насосов и компрессоров, работающих в условиях низких температур и агрессивных сред.
• Судостроение: Производство валов, шестерен и других деталей судовых двигателей и механизмов.
• Общее машиностроение: Изготовление тяжелонагруженных деталей, таких как валы, шестерни, крепежные элементы, работающие в условиях высоких нагрузок и температур.

Виды металлопроката из стали 14Х2Н3МА:

Сталь 14Х2Н3МА поставляется в различных видах металлопроката, включая:

• Круг: Используется для изготовления валов, осей, крепежных элементов и других деталей.
• Квадрат: Используется для изготовления деталей, требующих высокой прочности и устойчивости к деформации.
• Поковка: Используется для изготовления крупных деталей сложной формы, требующих высокой прочности и вязкости.
• Лист: Используется для изготовления сварных конструкций, корпусов и других деталей.
• Труба: Используется для изготовления трубопроводов, работающих при высоких давлениях и температурах.

Нормативные документы (ГОСТы), регламентирующие сталь 14Х2Н3МА и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 4543-71: Сталь легированная конструкционная. Марки.
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент.
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной легированной и инструментальной стали. Общие технические условия.
• ГОСТ 19281-2014: Прокат толстолистовой и широкополосный универсальный из сталей общего назначения. Общие технические условия.
• ГОСТ 9940-81: Трубы бесшовные горячедеформированные из коррозионно-стойких сталей. Технические условия.
• ГОСТ 9941-81: Трубы бесшовные холодно- и теплодеформированные из коррозионно-стойких сталей. Технические условия.

Операции в цехах, использующие материалы из стали 14Х2Н3МА:

Сталь 14Х2Н3МА используется на различных этапах производства, от заготовки до готовой детали. Основные операции, выполняемые в цехах с использованием стали 14Х2Н3МА, включают:

• Заготовительное производство:
  • Резка металла: Разрезание металлопроката на заготовки необходимой длины и размеров. Используются различные методы резки, такие как ленточнопильная резка, газовая резка, плазменная резка.
  • Ковка и штамповка: Формирование заготовок сложной формы из нагретого металла.
• Механическая обработка:
  • Токарная обработка: Обработка заготовок на токарных станках для придания им необходимой формы и размеров.
  • Фрезерная обработка: Обработка заготовок на фрезерных станках для получения плоских и фасонных поверхностей.
  • Шлифовальная обработка: Доводка поверхностей деталей до требуемой шероховатости и точности размеров.
  • Сверление и растачивание: Создание отверстий различного диаметра и глубины.
  • Нарезание резьбы: Формирование резьбы на деталях для соединения с другими элементами.
• Термическая обработка:
  • Закалка: Нагрев стали до определенной 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 определенной температуры и охлаждение на воздухе для улучшения структуры и механических свойств.
  • Отжиг: Нагрев стали до определенной температуры и медленное охлаждение для снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости.
• Сварочное производство:
  • Сварка: Соединение деталей из стали 14Х2Н3МА с использованием различных методов сварки (например, ручной дуговой сварки, автоматической сварки под флюсом, аргонодуговой сварки). Требуется предварительный подогрев и последующая термообработка для снятия напряжений и улучшения свойств сварного соединения.
• Контроль качества:
  • Визуальный контроль: Осмотр деталей на наличие дефектов поверхности.
  • Измерение размеров: Проверка соответствия размеров деталей требованиям чертежей.
  • Контроль твердости: Измерение твердости деталей для проверки качества термической обработки.
  • Ультразвуковой контроль: Выявление внутренних дефектов в деталях.
  • Рентгенографический контроль: Выявление внутренних дефектов в сварных соединениях.
  • Механические испытания: Определение механических свойств стали (предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, относительное сужение, ударная вязкость).

В заключение, сталь 14Х2Н3МА является высококачественным материалом, широко используемым в различных отраслях промышленности для изготовления ответственных деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и сложных условиях эксплуатации. Правильный выбор режима термообработки и технологии обработки позволяет получить детали с оптимальными механическими свойствами и обеспечить их надежную работу в течение длительного срока службы.