Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 14ХГН

Сталь конструкционная легированная 14ХГН: описание, свойства, применение

Сталь 14ХГН – это конструкционная легированная сталь, обладающая высокой прочностью, вязкостью и износостойкостью. Она относится к классу хромомарганцевоникелевых сталей и широко применяется в машиностроении, автомобилестроении и других отраслях промышленности для изготовления деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и переменных температур.

Обозначение и расшифровка:

Маркировка стали 14ХГН расшифровывается следующим образом:

• 14 – указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента, то есть около 0,14%.
• Х – указывает на наличие хрома в составе стали.
• Г – указывает на наличие марганца в составе стали.
• Н – указывает на наличие никеля в составе стали.

Цифры после букв обозначают примерное процентное содержание легирующего элемента. В данном случае, точные значения можно узнать из таблицы химического состава.

Химический состав стали 14ХГН (в %):

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.12 - 0.18
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.70 - 1.00
Никель (Ni)	1.00 - 1.40
Хром (Cr)	1.00 - 1.30
Медь (Cu)	≤ 0.30
Сера (S)	≤ 0.040
Фосфор (P)	≤ 0.035
Мышьяк (As)	≤ 0.08

Свойства стали 14ХГН:

Сталь 14ХГН сочетает в себе высокую прочность и пластичность, что позволяет изготавливать из неё детали сложной формы, способные выдерживать значительные нагрузки. Легирование хромом, марганцем и никелем повышает прокаливаемость, улучшает механические свойства и обеспечивает коррозионную стойкость.

• Высокая прочность: Обеспечивает устойчивость к деформациям и разрушению под воздействием высоких нагрузок.
• Хорошая вязкость: Предотвращает хрупкое разрушение при ударных нагрузках и низких температурах.
• Высокая износостойкость: Обеспечивает длительный срок службы деталей, работающих в условиях трения.
• Прокаливаемость: Позволяет получать высокую твердость на значительной глубине при термической обработке.
• Коррозионная стойкость: Обеспечивает устойчивость к воздействию атмосферной коррозии и некоторых агрессивных сред.
• Свариваемость: Ограниченно свариваемая, рекомендуется предварительный подогрев и последующая термообработка.

Механические свойства стали 14ХГН (при комнатной температуре):

Механические свойства стали 14ХГН могут варьироваться в зависимости от режима термической обработки и размеров заготовки. Приведем типичные значения для стали в состоянии поставки (нормализация):

Показатель	Значение	Единица измерения
Предел прочности (временное сопротивление) (σв)	730 - 880	МПа
Предел текучести (σт)	440 - 590	МПа
Относительное удлинение (δ5)	18 - 22	%
Относительное сужение (ψ)	45 - 55	%
Ударная вязкость (KCU)	78 - 98	Дж/см²
Твердость по Бринеллю (HB)	207 - 255	-

Физические свойства стали 14ХГН:

Свойство	Значение	Единица измерения
Плотность	7850	кг/м³
Модуль упругости первого рода (E)	205 x 10³	МПа
Коэффициент линейного термического расширения (α) (20-100°C)	11.8 x 10⁻⁶	1/°C
Теплопроводность (λ)	44	Вт/(м·°C)
Удельная теплоемкость (c)	480	Дж/(кг·°C)
Электрическое сопротивление (ρ)	0.24 x 10⁻⁶	Ом·м

Термическая обработка стали 14ХГН:

Сталь 14ХГН подвергается различным видам термической обработки для достижения требуемых механических свойств. Основные виды термообработки:

• Нормализация: Нагрев до температуры 860-900°C с последующим охлаждением на воздухе. Улучшает структуру стали и повышает её прочность и пластичность.
• Закалка: Нагрев до температуры 840-880°C с последующим охлаждением в масле или воде. Обеспечивает высокую твердость и износостойкость.
• Отпуск: Нагрев закаленной стали до температуры 150-200°C (низкий отпуск) или 500-600°C (высокий отпуск). Снимает внутренние напряжения, повышает пластичность и вязкость, сохраняя при этом достаточную твердость.
• Цементация: Насыщение поверхности стали углеродом при высоких температурах (900-950°C) с последующей закалкой и отпуском. Позволяет получить высокую твердость и износостойкость поверхностного слоя при сохранении вязкой сердцевины.

Сферы применения стали 14ХГН:

Благодаря своим высоким механическим свойствам, сталь 14ХГН широко используется в различных отраслях промышленности:

• Машиностроение: Изготовление зубчатых колес, валов, шестерней, осей, кулачков и других деталей, подверженных высоким нагрузкам и износу.
• Автомобилестроение: Производство деталей трансмиссии, подвески, рулевого управления, работающих в условиях высоких нагрузок и переменных температур.
• Транспортное машиностроение: Изготовление деталей железнодорожного транспорта, судостроения и авиационной промышленности.
• Энергетическое машиностроение: Производство деталей турбин, генераторов и другого оборудования, работающего в условиях высоких температур и давлений.
• Нефтегазовая промышленность: Изготовление деталей бурового оборудования, насосов и компрессоров, работающих в агрессивных средах.
• Сельскохозяйственное машиностроение: Производство деталей тракторов, комбайнов и другой сельскохозяйственной техники.
• Строительство: Изготовление высокопрочных крепежных элементов и деталей строительных конструкций.

Виды металлопроката из стали 14ХГН:

Сталь 14ХГН поставляется в различных видах металлопроката:

• Сортовой прокат: Круг, квадрат, полоса, шестигранник.
• Листовой прокат: Листы, плиты.
• Трубный прокат: Бесшовные и сварные трубы.
• Поковки и штамповки: Детали, изготовленные методом ковки или штамповки.

Выбор вида металлопроката зависит от конкретного применения и требований к размерам и форме детали.

ГОСТы, регламентирующие сталь 14ХГН и металлопрокат из нее:

На сталь 14ХГН и металлопрокат из нее распространяются следующие ГОСТы:

• ГОСТ 4543-71. Сталь легированная конструкционная. Марки. Данный ГОСТ регламентирует химический состав и механические свойства стали 14ХГН.
• ГОСТ 2590-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. Определяет сортамент круглого проката из стали 14ХГН.
• ГОСТ 2591-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. Определяет сортамент квадратного проката из стали 14ХГН.
• ГОСТ 103-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент. Определяет сортамент полосового проката из стали 14ХГН.
• ГОСТ 7417-75. Сталь калиброванная круглая. Сортамент. Определяет сортамент калиброванного круглого проката из стали 14ХГН.
• ГОСТ 8560-78. Сталь калиброванная шестигранная. Сортамент. Определяет сортамент калиброванного шестигранного проката из стали 14ХГН.
• ГОСТ 1577-93. Прокат толстолистовой и широкополосный из конструкционной и углеродистой качественной стали. Общие технические условия.
• ГОСТ 19281-2014. Прокат повышенной прочности. Общие технические условия. (может применяться к прокату из стали 14ХГН при соответствующих требованиях к прочности)
• Другие ГОСТы: В зависимости от конкретного вида металлопроката и требований к нему, могут применяться и другие ГОСТы, регламентирующие геометрические размеры, качество поверхности, методы контроля и т.д.

Применение стали 14ХГН в цехах:

Сталь 14ХГН широко используется в различных цехах машиностроительных и металлургических предприятий для изготовления деталей и инструментов:

• Механический цех: Изготовление валов, шестерней, зубчатых колес, осей, кулачков, крепежных элементов и других деталей методом точения, фрезерования, шлифования и других видов механической обработки.
• Термический цех: Проведение термической обработки (нормализация, закалка, отпуск, цементация) для улучшения механических свойств и износостойкости деталей.
• Кузнечный цех: Изготовление поковок и штамповок различной формы и размеров методом ковки и горячей штамповки.
• Инструментальный цех: Изготовление режущего инструмента (резцы, фрезы, сверла) для обработки металлов.
• Ремонтный цех: Изготовление запасных частей для ремонта и обслуживания оборудования.
• Литейный цех: В редких случаях, сталь 14ХГН может использоваться для изготовления отливок, но это менее распространенная практика.

В заключение, сталь 14ХГН – это универсальный конструкционный материал, обладающий широким спектром применения благодаря своим высоким механическим свойствам, износостойкости и коррозионной стойкости. Правильный выбор режима термической обработки и вида металлопроката позволяет получить оптимальные свойства детали для конкретных условий эксплуатации. При работе с этой сталью необходимо соблюдать требования соответствующих ГОСТов и технологических инструкций.