Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 20ХН3А

Сталь конструкционная легированная 20ХН3А: описание, свойства, применение

Сталь 20ХН3А – это высококачественная конструкционная легированная сталь, обладающая превосходным сочетанием прочности, вязкости и износостойкости. Благодаря своему уникальному химическому составу и тщательно разработанной технологии производства, эта сталь широко применяется в машиностроении, авиационной промышленности и других отраслях, где требуются детали, способные выдерживать высокие нагрузки и экстремальные условия эксплуатации.

Свойства стали 20ХН3А:

Сталь 20ХН3А характеризуется следующими ключевыми свойствами:

• Высокая прочность: Обеспечивает способность деталей выдерживать значительные статические и динамические нагрузки без деформации и разрушения.
• Высокая вязкость: Гарантирует устойчивость к ударным нагрузкам и предотвращает хрупкое разрушение при низких температурах.
• Износостойкость: Обеспечивает длительный срок службы деталей, работающих в условиях трения и абразивного износа.
• Прокаливаемость: Позволяет получать высокую твердость и прочность в глубоких слоях детали после термической обработки.
• Свариваемость: Ограниченная, рекомендуется предварительный подогрев и последующая термообработка.
• Обрабатываемость: Хорошая, поддается различным видам механической обработки, таким как точение, фрезерование, шлифование.
• Коррозионная стойкость: Низкая, требует защиты от коррозии, например, нанесения гальванических или лакокрасочных покрытий.

Химический состав стали 20ХН3А:

Химический состав стали 20ХН3А строго регламентируется и обеспечивает ее уникальные свойства.

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.17 - 0.23
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.30 - 0.60
Никель (Ni)	2.75 - 3.15
Хром (Cr)	0.60 - 0.90
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.025
Фосфор (P)	до 0.025

Механические свойства стали 20ХН3А:

Механические свойства стали 20ХН3А зависят от режима термической обработки и формы поставки. Приведем типичные значения для наиболее распространенных состояний:

• После нормализации:
  • Временное сопротивление (σ_в), МПа: 780 - 930
  • Предел текучести (σ_т), МПа: 590 - 735
  • Относительное удлинение (δ₅), %: 18 - 22
  • Относительное сужение (ψ), %: 50 - 60
  • Ударная вязкость (KCU), Дж/см²: 80 - 120
  • Твердость по Бринеллю (HB): 229 - 269
• После закалки и отпуска:
  • Временное сопротивление (σ_в), МПа: 980 - 1180
  • Предел текучести (σ_т), МПа: 785 - 980
  • Относительное удлинение (δ₅), %: 12 - 16
  • Относительное сужение (ψ), %: 40 - 50
  • Ударная вязкость (KCU), Дж/см²: 60 - 100
  • Твердость по Роквеллу (HRC): 30 - 45

Расшифровка обозначений:

• 20: Указывает на содержание углерода в сотых долях процента, то есть примерно 0.20%.
• Х: Обозначает наличие хрома в стали.
• Н: Обозначает наличие никеля в стали.
• 3: Примерное содержание никеля в процентах (около 3%).
• А: Указывает на высококачественную сталь, прошедшую электрошлаковый переплав (ЭШП) или вакуумно-дуговой переплав (ВДП).

Физические свойства стали 20ХН3А:

Физические свойства стали 20ХН3А также важны для учета при проектировании и изготовлении деталей.

• Плотность, кг/м³: 7850
• Модуль упругости первого рода (E), ГПа: 205 - 210
• Коэффициент линейного теплового расширения (α), 10^-6/°C: 11.8 (в диапазоне 20-100°C)
• Теплопроводность (λ), Вт/(м·°C): 40 - 45
• Удельная теплоемкость (c), Дж/(кг·°C): 480 - 500
• Электрическое сопротивление (ρ), мкОм·м: 0.2 - 0.25

Сферы применения стали 20ХН3А:

Сталь 20ХН3А нашла широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря своим высоким механическим свойствам и надежности. Основные сферы применения включают:

• Авиационная промышленность: Изготовление ответственных деталей авиационных двигателей, трансмиссий, шасси, работающих в условиях высоких нагрузок и температур. Например, валы, шестерни, диски.
• Машиностроение: Производство тяжелонагруженных деталей машин и механизмов, таких как шестерни редукторов, валы, зубчатые колеса, кулачки, пальцы, крепежные элементы.
• Автомобильная промышленность: Изготовление деталей трансмиссии, рулевого управления, подвески, подверженных высоким нагрузкам и износу.
• Судостроение: Производство деталей судовых двигателей, редукторов, валов, работающих в условиях морской среды.
• Нефтегазовая промышленность: Изготовление бурового оборудования, насосов, компрессоров, эксплуатируемых в сложных условиях.
• Энергетическое машиностроение: Производство деталей турбин, генераторов, работающих при высоких температурах и давлениях.

Виды металлопроката из стали 20ХН3А:

Сталь 20ХН3А поставляется в различных видах металлопроката, что позволяет использовать ее для изготовления широкого спектра деталей. Основные виды металлопроката включают:

• Круг: Используется для изготовления валов, осей, пальцев, крепежных элементов.
• Квадрат: Применяется для производства различных деталей, требующих высокой прочности и жесткости.
• Полоса: Используется для изготовления плоских деталей, ножей, пружин.
• Лист: Применяется для изготовления корпусов, обшивок, деталей сложной формы.
• Трубы: Используются для транспортировки жидкостей и газов, а также для изготовления конструкционных элементов.
• Поковки: Используются для изготовления крупных деталей сложной формы, требующих высокой прочности и надежности.

ГОСТы, регламентирующие сталь 20ХН3А и металлопрокат из нее:

Сталь 20ХН3А и металлопрокат из нее изготавливаются в соответствии со следующими стандартами:

• ГОСТ 4543-71 "Сталь легированная конструкционная. Марки и общие технические условия." - определяет химический состав, механические свойства и общие требования к качеству стали 20ХН3А.
• ГОСТ 2590-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент." - определяет размеры и допуски для круглого проката.
• ГОСТ 2591-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент." - определяет размеры и допуски для квадратного проката.
• ГОСТ 103-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент." - определяет размеры и допуски для полосового проката.
• ГОСТ 19903-2015 "Прокат листовой горячекатаный. Сортамент." - определяет размеры и допуски для листового проката.
• ГОСТ 8734-75 "Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент." - определяет размеры и допуски для бесшовных горячедеформированных труб.
• ГОСТ 8479-70 "Поковки из конструкционной легированной и инструментальной стали. Общие технические условия." - определяет требования к качеству поковок из стали 20ХН3А.
• ГОСТ 7566-2018 "Металлопродукция. Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение." - устанавливает общие правила приемки, маркировки, упаковки, транспортирования и хранения металлопродукции, включая сталь 20ХН3А.

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 20ХН3А:

Сталь 20ХН3А широко используется в различных производственных процессах в цехах машиностроительных и других предприятий. Вот некоторые из основных операций:

• Механическая обработка:
  • Токарная обработка: Изготовление валов, осей, втулок и других деталей вращения на токарных станках.
  • Фрезерная обработка: Изготовление деталей сложной формы, таких как шестерни, кулачки, корпуса, на фрезерных станках.
  • Шлифовальная обработка: Обеспечение высокой точности и чистоты поверхности деталей после токарной и фрезерной обработки.
  • Сверление и растачивание: Создание отверстий различного диаметра и формы в деталях.
  • 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 снятия внутренних напряжений.
  • Цементация: Насыщение поверхностного слоя стали углеродом для повышения твердости и износостойкости.
  • Азотирование: Насыщение поверхностного слоя стали азотом для повышения твердости, износостойкости и коррозионной стойкости.
• Сварочные работы:
  • Сварка деталей из стали 20ХН3А с использованием различных методов, таких как ручная дуговая сварка, автоматическая сварка под флюсом, аргонодуговая сварка. Требует предварительного подогрева и последующей термообработки для снятия напряжений.
• Ковка и штамповка:
  • Изготовление поковок и штамповок сложной формы из стали 20ХН3А для производства деталей, требующих высокой прочности и надежности.
• Контроль качества:
  • Проведение различных видов контроля качества, таких как ультразвуковой контроль, рентгеновский контроль, магнитопорошковый контроль, для выявления дефектов в деталях и обеспечения соответствия требованиям стандартов.

 

Сталь 20ХН3А – это универсальный конструкционный материал, обладающий превосходными механическими свойствами и широко используемый в различных отраслях промышленности. Благодаря своим характеристикам, эта сталь позволяет создавать надежные и долговечные детали, работающие в самых сложных условиях эксплуатации. Правильный выбор режима термической обработки и соблюдение технологических требований при изготовлении деталей из стали 20ХН3А позволяют в полной мере реализовать ее потенциал и обеспечить высокое качество продукции.