Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 18Х2Н4ВА

Сталь конструкционная легированная 18Х2Н4ВА: описание, свойства, применение

Сталь 18Х2Н4ВА относится к классу конструкционных легированных сталей, обладающих высокой прочностью, вязкостью и износостойкостью. Эти свойства достигаются благодаря тщательно подобранному химическому составу и специальной термической обработке. Сталь 18Х2Н4ВА широко применяется в машиностроении, авиастроении и других отраслях, где требуются детали, работающие в условиях высоких нагрузок и температур.

 

Основные характеристики:

 

• Высокая прочность: Обеспечивает возможность использования деталей в тяжелонагруженных конструкциях.
• Высокая вязкость: Предотвращает хрупкое разрушение деталей при ударных нагрузках.
• Износостойкость: Обеспечивает длительный срок службы деталей, работающих в условиях трения.
• Устойчивость к отпускной хрупкости: Позволяет использовать сталь после длительного отпуска при высоких температурах.
• Хорошая прокаливаемость: Обеспечивает получение высокой прочности в сечении крупных деталей.
• Ограниченная свариваемость: Требует применения специальных методов сварки для предотвращения образования трещин.

 

Химический состав стали 18Х2Н4ВА (ГОСТ 4543-2016):

 

Элемент	Массовая доля, %
Углерод (C)	0.16 - 0.22
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.3 - 0.6
Никель (Ni)	3.7 - 4.2
Хром (Cr)	1.25 - 1.65
Вольфрам (W)	0.8 - 1.1
Ванадий (V)	0.15 - 0.30
Медь (Cu)	≤ 0.30
Сера (S)	≤ 0.025
Фосфор (P)	≤ 0.025

 

Расшифровка обозначения:

• 18: Среднее содержание углерода в сотых долях процента (0.18%).
• Х2: Содержание хрома около 2%. Буква "Х" указывает на хром, цифра "2" - приблизительное содержание элемента в процентах.
• Н4: Содержание никеля около 4%. Буква "Н" указывает на никель, цифра "4" - приблизительное содержание элемента в процентах.
• В: Содержание вольфрама. Буква "В" указывает на наличие вольфрама в составе.
• А: Высококачественная сталь (низкое содержание серы и фосфора).

 

Механические свойства стали 18Х2Н4ВА (ГОСТ 4543-2016, после закалки и отпуска):

 

Механические свойства стали 18Х2Н4ВА могут значительно варьироваться в зависимости от режима термической обработки (закалка и отпуск), размеров заготовки и других факторов. Приведенные ниже значения являются ориентировочными и могут отличаться в конкретных случаях.

Свойство	Значение
Предел прочности (σв), МПа	980 - 1370
Предел текучести (σт), МПа	780 - 1180
Относительное удлинение (δ5), %	12 - 18
Относительное сужение (ψ), %	40 - 60
Ударная вязкость (KCU), Дж/см²	59 - 98
Твердость по Бринеллю (HB), не более	269

 

Физические свойства стали 18Х2Н4ВА:

 

Свойство	Значение
Плотность (ρ), кг/м³	7850
Модуль упругости (E), ГПа	210
Коэффициент линейного расширения (α), 1/°С	11.8 x 10⁻⁶ (в диапазоне 20-100°C)
Теплопроводность (λ), Вт/(м·°С)	34 - 40
Удельная теплоемкость (c), Дж/(кг·°С)	460 - 480
Электрическое сопротивление (ρ), Ом·мм²/м	0.24 - 0.28

 

Области применения стали 18Х2Н4ВА:

 

Благодаря своим высоким механическим свойствам и износостойкости, сталь 18Х2Н4ВА широко используется в различных отраслях промышленности:

• Авиационная промышленность:
  • Изготовление тяжелонагруженных деталей авиационных двигателей и шасси.
  • Производство валов, шестерен, крепежных элементов.
• Машиностроение:
  • Производство зубчатых колес, валов, шестерен, кулачковых валов, осей, подшипников, работающих при высоких нагрузках и скоростях.
  • Изготовление деталей коробок передач, редукторов, двигателей внутреннего сгорания.
• Автомобильная промышленность:
  • Производство деталей трансмиссии, коленчатых валов, шатунов.
  • Изготовление деталей рулевого управления и подвески.
• Нефтегазовая промышленность:
  • Производство бурового оборудования, насосов, клапанов, работающих в условиях высоких давлений и температур.
• Энергетическое машиностроение:
  • Изготовление деталей турбин, генераторов, работающих при высоких температурах и давлениях.
• Производство подшипников:
  • Изготовление колец и тел качения подшипников, работающих в условиях высоких нагрузок и скоростей.
• Другие отрасли:
  • Производство инструмента, штампов, пресс-форм.
  • Изготовление деталей для горнодобывающей промышленности.

 

Виды металлопроката из стали 18Х2Н4ВА:

Сталь 18Х2Н4ВА поставляется в различных видах металлопроката:

• Сортовой прокат:
  • Круг (ГОСТ 2590-2006)
  • Квадрат (ГОСТ 2591-2006)
  • Шестигранник (ГОСТ 2879-2006)
  • Полоса (ГОСТ 103-2006)
• Листовой прокат:
  • Лист горячекатаный (ГОСТ 19903-2015)
  • Лист холоднокатаный (ГОСТ 19904-90)
• Трубы:
  • Бесшовные трубы (ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8734-75)
• Поковки и штамповки:
  • Поковки (ГОСТ 8479-70)

 

ГОСТы, регламентирующие сталь 18Х2Н4ВА и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 4543-2016: Сталь конструкционная легированная. Марки. (Этот ГОСТ определяет химический состав, механические свойства и другие требования к стали 18Х2Н4ВА).
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной легированной стали. Общие технические условия. (Регламентирует требования к поковкам из стали 18Х2Н4ВА).
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент.
• ГОСТ 2879-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент.
• ГОСТ 103-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент.
• ГОСТ 19903-2015: Прокат листовой горячекатаный. Сортамент.
• ГОСТ 19904-90: Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент.
• ГОСТ 8732-78: Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент.
• ГОСТ 8734-75: Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент.

 

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 18Х2Н4ВА:

Сталь 18Х2Н4ВА используется на различных этапах производства в машиностроительных, металлургических и других цехах:

• Металлургическое производство:
  • Плавка стали: Сталь 18Х2Н4ВА выплавляется в электропечах или конвертерах с последующим легированием необходимыми элементами.
  • Разливка стали: Расплавленная сталь разливается в слитки или заготовки для дальнейшей переработки.
• Кузнечно-прессовое производство:
  • Ковка и штамповка: Из заготовок получают поковки и штамповки деталей различной формы и размеров. Этот процесс обеспечивает высокую плотность и прочность металла.
• Механическая обработка:
  • Токарная обработка: Изготовление валов, осей, втулок и других деталей вращения.
  • Фрезерная обработка: Изготовление деталей сложной формы, таких как зубчатые колеса, кулачки и т.д.
  • Шлифовальная обработка: Достижение высокой точности и чистоты поверхности деталей.
  • Сверление и расточка: Создание отверстий различных диаметров и конфигураций.
• Термическая обработка:
  • Закалка: Нагрев стали до определенной температуры с последующим быстрым охлаждением (обычно в масле или воде) для повышения твердости и прочности.
  • Отпуск: Нагрев закаленной стали до более низкой температуры для снижения внутренних напряжений и повышения вязкости. Режим отпуска (температура и время) выбирается в зависимости от требуемых свойств детали. Для стали 18Х2Н4ВА часто применяют высокий отпуск для достижения оптимального сочетания прочности и вязкости.
  • Цементация (иногда): Насыщение поверхностного слоя стали углеродом для повышения твердости и износостойкости.
• Сварочное производство:
  • Сварка (ограниченно): Сталь 18Х2Н4ВА имеет ограниченную свариваемость из-за высокого содержания легирующих элементов. Сварка требует применения специальных методов (предварительный подогрев, использование специальных электродов и режимов сварки) для предотвращения образования трещин.
• Инструментальное производство:
  • Изготовление режущего инструмента (резцы, фрезы, сверла) для обработки других материалов.
  • Производство штампов и пресс-форм для холодной и горячей штамповки.
• Подшипниковое производство:
  • Изготовление колец и тел качения подшипников.
• Контроль качества:
  • Ультразвуковой контроль: Выявление внутренних дефектов в металле.
  • Магнитопорошковый контроль: Обнаружение поверхностных трещин и дефектов.
  • Химический анализ: Контроль химического состава стали.
  • Механические испытания: Определение механических свойств стали (предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, ударная вязкость).
  • Измерение твердости: Определение твердости стали.

 

 

Сталь 18Х2Н4ВА – это высококачественный конструкционный материал, широко применяемый в различных отраслях промышленности. Ее высокая прочность, вязкость, износостойкость и другие ценные свойства делают ее незаменимой для изготовления ответственных деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и температур. Правильный выбор режима термической обработки и соблюдение технологических требований при изготовлении деталей из стали 18Х2Н4ВА позволяют обеспечить их надежную и долговечную работу.