Сталь конструкционная легированная 20ХГНТР: описание, свойства, применение

Сталь 20ХГНТР – это высококачественная конструкционная легированная сталь, обладающая уникальным сочетанием прочности, вязкости и износостойкости. Благодаря своему химическому составу и специально разработанной технологии производства, эта марка стали нашла широкое применение в различных отраслях промышленности, где требуется высокая надежность и долговечность деталей, работающих в условиях повышенных нагрузок и сложных климатических условиях.

Свойства стали 20ХГНТР:

Сталь 20ХГНТР характеризуется следующими ключевыми свойствами:

Высокая прочность: Обеспечивается легированием хромом, марганцем, никелем, титаном и другими элементами, что позволяет выдерживать значительные нагрузки без деформации и разрушения.
Повышенная вязкость: Сочетание легирующих элементов и термической обработки обеспечивает высокую сопротивляемость хрупкому разрушению, что особенно важно для деталей, работающих при низких температурах и ударных нагрузках.
Износостойкость: Наличие хрома и титана в составе стали способствует образованию твердых карбидов, повышающих сопротивление износу и абразивному воздействию.
Прокаливаемость: Легирующие элементы обеспечивают глубокую прокаливаемость, что позволяет получать высокие механические свойства в крупных сечениях.
Свариваемость: Сталь 20ХГНТР обладает ограниченной свариваемостью, что требует применения специальных технологий сварки и предварительной подготовки.
Обрабатываемость: Хорошо поддается механической обработке, что позволяет изготавливать детали сложной формы с высокой точностью.
Устойчивость к отпускной хрупкости: Благодаря наличию никеля и других элементов сталь устойчива к отпускной хрупкости, что обеспечивает стабильность механических свойств после термической обработки.

Химический состав стали 20ХГНТР (ГОСТ 4543-2016):

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.17 - 0.23
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.80 - 1.10
Никель (Ni)	1.30 - 1.70
Хром (Cr)	0.70 - 1.00
Титан (Ti)	0.04 - 0.10
Вольфрам (W)	≤ 0.20
Ванадий (V)	≤ 0.15
Медь (Cu)	≤ 0.30
Сера (S)	≤ 0.025
Фосфор (P)	≤ 0.025

Расшифровка обозначения:

20: Указывает на содержание углерода в сотых долях процента (0.20%).
Х: Обозначает наличие хрома в стали.
Г: Обозначает наличие марганца в стали.
Н: Обозначает наличие никеля в стали.
Т: Обозначает наличие титана в стали.
Р: Указывает на наличие в стали нормированного содержания редкоземельных элементов (в данном случае церия).

Механические свойства стали 20ХГНТР (ГОСТ 4543-2016):

Механические свойства стали 20ХГНТР зависят от режима термической обработки. Ниже приведены типичные значения для различных состояний:

Свойство	Значение
Предел текучести (σт), МПа	≥ 590 (после закалки и отпуска)
Предел прочности (σв), МПа	≥ 830 (после закалки и отпуска)
Относительное удлинение (δ5), %	≥ 14 (после закалки и отпуска)
Относительное сужение (ψ), %	≥ 50 (после закалки и отпуска)
Ударная вязкость (KCU), Дж/см²	≥ 78 (после закалки и отпуска, при температуре +20°C)
Твердость по Бринеллю (HB), не более	≤ 241 (после отжига или высокого отпуска)
Твердость по Роквеллу (HRC), после закалки и отпуска	28-34 (в зависимости от режима термической обработки)

Физические свойства стали 20ХГНТР:

Свойство	Значение
Плотность (ρ), кг/м³	7850
Модуль упругости (E), ГПа	205
Коэффициент линейного расширения (α), 1/°C	11.8 x 10⁻⁶ (в диапазоне 20-100°C)
Теплопроводность (λ), Вт/(м·°C)	44.5
Удельная теплоемкость (c), Дж/(кг·°C)	480
Электрическое сопротивление (ρ), мкОм·м	0.24

Сферы применения стали 20ХГНТР:

Благодаря своим уникальным свойствам, сталь 20ХГНТР широко используется в различных отраслях промышленности для изготовления деталей, работающих в условиях высоких нагрузок, износа и сложных климатических условиях. Основные сферы применения:

Автомобилестроение:
- Шестерни и валы коробок передач
- Детали рулевого управления
- Элементы подвески
- Крепежные детали, работающие под высокой нагрузкой
Транспортное машиностроение:
- Детали вагонов и локомотивов
- Элементы железнодорожного транспорта, подверженные износу и ударным нагрузкам
Нефтегазовая промышленность:
- Детали бурового оборудования
- Элементы трубопроводной арматуры
- Компоненты насосов и компрессоров
Энергетическое машиностроение:
- Детали турбин и генераторов
- Крепежные элементы энергетического оборудования
Горнодобывающая промышленность:
- Детали экскаваторов и дробилок
- Элементы бурового оборудования
Авиационная промышленность:
- Высоконагруженные детали шасси
- Компоненты двигателей
Общее машиностроение:
- Шестерни, валы, оси
- Кулачки и другие детали, подверженные высоким нагрузкам и износу
- Крепежные элементы

Виды металлопроката из стали 20ХГНТР:

Сталь 20ХГНТР поставляется в виде широкого ассортимента металлопроката, что позволяет подобрать оптимальный вариант для конкретной задачи:

Круг: Наиболее распространенный вид проката, используемый для изготовления валов, осей, шестерен и других деталей вращения.
Квадрат: Используется для изготовления деталей прямоугольной формы, а также для последующей механической обработки.
Полоса: Применяется для изготовления плоских деталей, а также для сварных конструкций.
Лист: Используется для изготовления корпусов, емкостей и других крупногабаритных деталей.
Трубы: Используются для транспортировки жидкостей и газов, а также для изготовления элементов конструкций.
Поковки и штамповки: Изготавливаются по индивидуальным чертежам и позволяют получать детали сложной формы с минимальными припусками на обработку.

ГОСТы, регламентирующие сталь 20ХГНТР и металлопрокат из нее:

ГОСТ 4543-2016: Сталь легированная конструкционная. Марки. (Определяет химический состав, механические свойства и правила приемки стали 20ХГНТР).
ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент.
ГОСТ 103-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент.
ГОСТ 19281-2014: Прокат толстолистовой и широкополосный из сталей общего назначения. Технические условия.
ГОСТ 8734-75: Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент.
ГОСТ 8732-78: Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические условия.
ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной легированной стали. Общие технические условия.
ГОСТ 7505-89: Поковки стальные штампованные. Общие технические условия.

Операции в цехах, производящих продукцию из стали 20ХГНТР:

Сталь 20ХГНТР используется на различных этапах производства в цехах, специализирующихся на металлообработке. Основные операции:

Металлургическое производство:
- Плавка: выплавка стали в электропечах или конвертерах с точным соблюдением химического состава.
- Разливка: Разливка стали в слитки или заготовки для последующей переработки.
Прокатное производство:
- Горячая прокатка: Изготовление сортового и листового проката на прокатных станах.
- Термическая обработка: Отжиг, нормализация, закалка и отпуск для получения требуемых механических свойств.
Кузнечно-прессовое производство:
- Ковка: Формирование поковок на молотах и прессах.
- Штамповка: Изготовление штампованных деталей на прессах.
Механическая обработка:
- Токарная обработка: Обработка деталей вращения на токарных станках.
- Фрезерная обработка: Обработка плоских и фасонных поверхностей на фрезерных станках.
- Шлифовальная обработка: Доводка поверхностей до требуемой шероховатости и точности.
- Зуборезная обработка: Изготовление зубчатых колес и других деталей с зубьями.
Термическая обработка (после механической обработки):
- Закалка: Повышение твердости и износостойкости деталей.
- Отпуск: Снятие внутренних напряжений и повышение вязкости после закалки.
- Цементация (в отдельных случаях): Насыщение поверхности углеродом для повышения твердости и износостойкости.
Сварочное производство:
- Сварка: Соединение деталей из стали 20ХГНТР с применением специальных технологий сварки.
- Термическая обработка сварных соединений: Снятие напряжений и улучшение механических свойств сварного шва.
Инструментальное производство:
- Изготовление штампов, пресс-форм и другого инструмента, используемого для обработки стали 20ХГНТР.