Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 15Н2М

Сталь конструкционная легированная 15Н2М: описание, свойства, применение

Сталь 15Н2М – это высококачественная конструкционная легированная сталь, широко применяемая в машиностроении и других отраслях промышленности благодаря своим отличным механическим свойствам, прочности и износостойкости. Она относится к классу хромоникелевых сталей и отличается хорошей свариваемостью, обрабатываемостью и устойчивостью к отпускной хрупкости.

Свойства стали 15Н2М

Сталь 15Н2М обладает следующими ключевыми свойствами:

• Высокая прочность: Обеспечивает надежность и долговечность деталей, работающих под высокими нагрузками.
• Хорошая вязкость: Предотвращает хрупкое разрушение при ударных нагрузках.
• Устойчивость к отпускной хрупкости: Сохраняет прочность и вязкость после термической обработки.
• Свариваемость: Позволяет изготавливать сложные конструкции методом сварки.
• Обрабатываемость: Хорошо поддается механической обработке, что облегчает изготовление деталей сложной формы.
• Износостойкость: Обеспечивает длительный срок службы деталей, работающих в условиях трения.

Химический состав стали 15Н2М

Химический состав стали 15Н2М определяется ГОСТ 4543-2016 и представлен в таблице ниже:

Элемент	Массовая доля, %
Углерод (C)	0.12 - 0.18
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.40 - 0.70
Никель (Ni)	1.40 - 1.80
Хром (Cr)	0.40 - 0.70
Медь (Cu)	≤ 0.30
Сера (S)	≤ 0.025
Фосфор (P)	≤ 0.025
Мышьяк (As)	≤ 0.08
Ванадий (V)	≤ 0.15

Механические свойства стали 15Н2М

Механические свойства стали 15Н2М зависят от способа термической обработки и размера заготовки. Типичные значения представлены в таблице ниже (данные для образцов диаметром 25 мм после нормализации и отпуска):

Свойство	Обозначение	Единица измерения	Значение
Предел текучести	σт	МПа	≥ 490
Временное сопротивление	σв	МПа	630-830
Относительное удлинение после разрыва	δ5	%	≥ 19
Относительное сужение	ψ	%	≥ 50
Ударная вязкость	KCU	Дж/см2	≥ 78

Расшифровка обозначений:

• σ_т – предел текучести (предел упругости) - напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться.
• σ_в – временное сопротивление (предел прочности) - напряжение, которое материал выдерживает до начала разрушения.
• δ₅ – относительное удлинение после разрыва - процентное увеличение длины образца после его разрушения при растяжении. Характеризует пластичность материала.
• ψ – относительное сужение - процентное уменьшение площади поперечного сечения образца в месте разрыва после испытания на растяжение. Также характеризует пластичность материала.
• KCU – ударная вязкость - работа, необходимая для разрушения образца с надрезом под воздействием ударной нагрузки. Характеризует сопротивление материала хрупкому разрушению.

Физические свойства стали 15Н2М

Физические свойства стали 15Н2М также важны для выбора материала при проектировании. Основные физические свойства:

Свойство	Значение
Плотность	7850 кг/м3
Модуль упругости	200-210 ГПа
Коэффициент линейного расширения	11.7 x 10-6 / °C (20-100°C)
Теплопроводность	44 Вт/(м·°C)
Удельная теплоемкость	480 Дж/(кг·°C)
Электрическое сопротивление	0.22-0.27 Ом·мм2/м

Область применения стали 15Н2М

Сталь 15Н2М нашла широкое применение в различных отраслях промышленности, таких как:

• Машиностроение:
  • Изготовление валов, шестерен, коленчатых валов, шатунов и других деталей, работающих под высокими нагрузками и в условиях трения.
  • Производство деталей двигателей внутреннего сгорания, насосов, компрессоров.
  • Изготовление элементов трансмиссий, редукторов и других механизмов.
• Энергетика:
  • Производство деталей турбин, генераторов и другого энергетического оборудования.
  • Изготовление крепежных элементов для трубопроводов и сосудов, работающих под давлением.
• Транспортное машиностроение:
  • Изготовление деталей железнодорожного транспорта, таких как оси, колесные пары, элементы тележек.
  • Производство деталей автомобилей и другой техники.
• Нефтегазовая промышленность:
  • Изготовление бурового оборудования, насосно-компрессорных труб и других элементов, работающих в агрессивных средах.
• Строительство:
  • Производство металлоконструкций, работающих под высокими нагрузками.

Виды металлопроката из стали 15Н2М

Сталь 15Н2М поставляется в различных видах металлопроката:

• Сортовой прокат: Круг, квадрат, полоса, шестигранник (ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 103-2006, ГОСТ 2879-2006).
• Листовой прокат: Лист горячекатаный (ГОСТ 1577-93).
• Поковки и штамповки: (ГОСТ 8479-70).
• Трубы: Бесшовные горячедеформированные и холоднодеформированные трубы (ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8734-75).

ГОСТы, регламентирующие сталь 15Н2М и металлопрокат из нее

Сталь 15Н2М и металлопрокат из нее регламентируются следующими ГОСТами:

• ГОСТ 4543-2016 "Сталь легированная конструкционная. Марки и общие технические условия". (Определяет марку стали, химический состав и основные требования)
• ГОСТ 1577-93 "Прокат толстолистовой и широкополосный из конструкционной и легированной стали. Общие технические условия."
• ГОСТ 8479-70 "Поковки из конструкционной легированной и углеродистой стали. Общие технические условия."
• ГОСТ 2590-2006 "Прокат стальной горячекатаный круглый. Сортамент."
• ГОСТ 2591-2006 "Прокат стальной горячекатаный квадратный. Сортамент."
• ГОСТ 103-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент."
• ГОСТ 2879-2006 "Прокат стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент."
• ГОСТ 8732-78 "Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент."
• ГОСТ 8734-75 "Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент."
• ГОСТ 14959-2016 "Прокат круглый со специальной отделкой поверхности из конструкционной качественной легированной и нелегированной стали. Общие технические условия." (Если используется калиброванный прокат).
• ГОСТ 7417-75 "Сталь калиброванная круглая. Сортамент." (Если используется калиброванный прокат).

Важно отметить, что при выборе металлопроката необходимо учитывать требования конкретного применения и обращаться к соответствующим стандартам и техническим условиям.

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 15Н2М

Сталь 15Н2М используется в различных цехах металлообрабатывающих предприятий для производства широкого спектра деталей и изделий. Ниже приведены основные операции, выполняемые в различных цехах:

• Заготовительный цех:
  • Резка металла: Разрезание проката (круг, квадрат, полоса, лист) на заготовки необходимой длины и размера с помощью ленточнопильных станков, гильотинных ножниц, плазменной или лазерной резки.
  • Правка металла: Устранение кривизны и деформаций проката на правильных машинах.
• Механический цех:
  • Токарная обработка: Изготовление деталей вращения (валы, оси, шестерни) на токарных станках, включая токарно-винторезные, токарно-карусельные и станки с ЧПУ. Операции: обточка, подрезка, расточка, нарезание резьбы.
  • Фрезерная обработка: Изготовление деталей сложной формы с помощью фрезерных станков, включая универсальные, вертикальные, горизонтальные и станки с ЧПУ. Операции: фрезерование плоскостей, пазов, канавок, контуров.
  • Шлифовальная обработка: Достижение высокой точности и чистоты поверхности деталей на шлифовальных станках. Операции: плоское, круглое, внутреннее шлифование.
  • Сверлильная обработка: Создание отверстий различного диаметра и глубины на сверлильных станках.
  • Расточная обработка: Увеличение диаметра отверстий и достижение высокой точности размеров на расточных станках.
  • Зуборезная обработка: Изготовление зубчатых колес и шестерен на зуборезных станках.
• Термический цех:
  • Нормализация: Нагрев стали до определенной температуры с последующим охлаждением на воздухе для улучшения структуры и механических свойств.
  • Закалка: Нагрев стали до температуры аустенизации с последующим быстрым охлаждением (в воде, масле или на воздухе) для повышения твердости и прочности.
  • Отпуск: Нагрев закаленной стали до более низкой температуры для снижения внутренних напряжений и повышения вязкости.
  • Улучшение: Комплексная термическая обработка, включающая закалку и отпуск, для достижения оптимального сочетания прочности и вязкости.
• Сварочный цех:
  • Сварка: Соединение деталей из стали 15Н2М с использованием различных методов сварки (ручная дуговая, полуавтоматическая, автоматическая под флюсом) для создания сварных конструкций. Важно соблюдать режимы сварки, рекомендованные для легированных сталей, чтобы избежать образования трещин и ухудшения механических свойств в зоне сварного шва.
  • Контроль качества сварных соединений: Проверка сварных швов на наличие дефектов с использованием визуального осмотра, ультразвукового контроля, рентгенографии или других методов неразрушающего контроля.
• Кузнечный цех (при необходимости):
  • Ковка: Изготовление заготовок сложной формы методом ковки на молотах или прессах.
  • Штамповка: Изготовление деталей методом штамповки на штамповочных прессах.

Применение стали 15Н2М в этих операциях обусловлено её хорошей обрабатываемостью в сочетании с высокими прочностными характеристиками после термической обработки, что позволяет изготавливать детали, отвечающие требованиям к надежности и долговечности.