Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 38Х2НМФ

Сталь конструкционная легированная 38Х2НМФ: описание, свойства, применение

Сталь 38Х2НМФ – это высококачественная конструкционная легированная сталь, обладающая уникальным сочетанием прочности, вязкости, износостойкости и усталостной прочности. Благодаря такому комплексу свойств она находит широкое применение в машиностроении, энергетике и других отраслях промышленности, где требуются детали, способные выдерживать высокие нагрузки, вибрации и переменные температуры.

Свойства стали 38Х2НМФ

Сталь 38Х2НМФ относится к классу легированных сталей, что означает наличие в ее составе, помимо железа и углерода, легирующих элементов, таких как хром (Cr), никель (Ni) и молибден (Mo). Эти элементы оказывают существенное влияние на структуру и свойства стали, обеспечивая ей следующие характеристики:

• Высокая прочность: Обеспечивается термической обработкой (закалка и отпуск) и легирующими элементами. Сталь способна выдерживать значительные статические и динамические нагрузки.
• Высокая вязкость: Сталь устойчива к хрупкому разрушению, что особенно важно для деталей, работающих в условиях ударных нагрузок и низких температур.
• Высокая усталостная прочность: Способность материала выдерживать многократные циклы нагружения без образования трещин и разрушения. Это свойство критически важно для деталей, работающих в условиях вибрации и знакопеременных нагрузок.
• Хорошая прокаливаемость: Обеспечивает получение равномерной структуры и свойств по сечению детали после термической обработки, что особенно важно для крупных деталей.
• Износостойкость: Повышенная устойчивость к износу при трении, что делает сталь 38Х2НМФ пригодной для изготовления деталей, подверженных интенсивному износу.
• Стойкость к отпускной хрупкости: Снижает риск охрупчивания материала при длительном воздействии высоких температур.

Химический состав стали 38Х2НМФ (ГОСТ 4543-71)

Химический состав стали 38Х2НМФ строго регламентируется ГОСТ 4543-71 и обеспечивает достижение заданных свойств.

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.35 - 0.41
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.40 - 0.70
Никель (Ni)	1.25 - 1.75
Хром (Cr)	1.30 - 1.60
Молибден (Mo)	0.20 - 0.30
Ванадий (V)	до 0.15
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.025
Фосфор (P)	до 0.025

Расшифровка обозначения марки стали 38Х2НМФ:

• 38 – указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0.38%).
• Х – указывает на наличие хрома в составе стали.
• 2 – указывает на приблизительное содержание хрома в процентах (около 2%).
• Н – указывает на наличие никеля в составе стали.
• М – указывает на наличие молибдена в составе стали.
• Ф – указывает на наличие ванадия в составе стали.

Механические свойства стали 38Х2НМФ (ГОСТ 4543-71) после термообработки:

Механические свойства стали 38Х2НМФ зависят от режима термической обработки (закалка и отпуск). Приведенные ниже значения являются типичными для оптимального сочетания прочности и вязкости.

Свойство	Значение
Предел прочности (временное сопротивление), σв, МПа	980-1180
Предел текучести, σт, МПа	835-930
Относительное удлинение, δ5, %	12-15
Относительное сужение, ψ, %	50-60
Ударная вязкость, KCU, Дж/см2	59-78
Твердость по Бринеллю, HB	269-341

Физические свойства стали 38Х2НМФ:

Свойство	Значение
Плотность, ρ, кг/м3	7850
Модуль упругости, E, ГПа	206-216
Коэффициент линейного расширения, α, 10-6/°C	11.7 (20-100°C)
Теплопроводность, λ, Вт/(м·°C)	33-38
Удельная теплоемкость, c, Дж/(кг·°C)	462
Электрическое сопротивление, ρ, мкОм·м	0.22-0.27

Сферы применения стали 38Х2НМФ:

Благодаря своим выдающимся механическим свойствам сталь 38Х2НМФ широко используется в различных отраслях промышленности для изготовления ответственных деталей, работающих в условиях высоких нагрузок, вибраций и знакопеременных температур. Основные сферы применения:

• Авиационная промышленность: Производство валов турбин, дисков компрессоров, деталей шасси, крепежных элементов и других ответственных деталей, требующих высокой прочности и усталостной прочности.
• Энергетическое машиностроение: Изготовление роторов турбин, дисков, крепежных элементов, работающих при высоких температурах и давлениях.
• Тяжелое машиностроение: Производство коленчатых валов, шатунов, зубчатых колес, вал-шестерен, крепежных элементов, испытывающих значительные нагрузки и вибрации.
• Автомобильная промышленность: Производство коленчатых валов двигателей, деталей трансмиссии, подвески и других ответственных узлов.
• Судостроение: Изготовление валов, зубчатых колес, деталей двигателей и других механизмов.
• Производство бурового оборудования: Изготовление деталей буровых установок, работающих в условиях высоких нагрузок и агрессивных сред.
• Производство железнодорожного транспорта: Изготовление осей, колесных пар и других деталей, подверженных высоким динамическим нагрузкам.

Виды металлопроката из стали 38Х2НМФ:

Сталь 38Х2НМФ поставляется в различных видах металлопроката, что позволяет выбрать наиболее подходящую заготовку для изготовления конкретной детали:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используется для изготовления валов, осей, болтов, шпилек и других деталей вращения.
• Квадрат: Используется для изготовления деталей, требующих высокой прочности и жесткости, таких как рычаги, кулачки, ползуны.
• Полоса: Применяется для изготовления рессор, пружин, фланцев и других плоских деталей.
• Лист: Используется для изготовления корпусных деталей, емкостей, обшивки и других конструкций.
• Поковки: Используются для изготовления деталей сложной формы, требующих высокой прочности и износостойкости.
• Бесшовные трубы: Используются в качестве заготовок для деталей, работающих под давлением, а также для изготовления валов и осей.

ГОСТы, регламентирующие сталь 38Х2НМФ и металлопрокат из нее:

На сталь 38Х2НМФ и металлопрокат из нее распространяются следующие ГОСТы:

• ГОСТ 4543-71: Сталь легированная конструкционная. Марки. (Определяет химический состав, механические свойства и другие требования к стали 38Х2НМФ)
• 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 19281-2014: Прокат толстолистовой и широкополосный из сталей общего назначения. Технические условия.
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной легированной стали. Общие технические условия.
• ГОСТ 8734-75: Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент.
• ГОСТ 8733-74: Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Технические условия.

Операции в цехах, использующие материалы из стали 38Х2НМФ:

Сталь 38Х2НМФ используется на различных этапах производства деталей в машиностроительных и металлургических цехах. Основные операции:

• Металлургическое производство:
  • Выплавка стали: Производится в электропечах или конвертерах с последующим рафинированием для достижения требуемого химического состава и минимального содержания вредных примесей.
  • Разливка стали: Производится в слитки или на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) для получения заготовок необходимой формы.
• Кузнечно-прессовое производство:
  • Ковка: Используется для придания заготовке требуемой формы и размеров путем пластической деформации под воздействием ударов или давления.
  • Штамповка: Используется для массового производства деталей сложной формы с высокой точностью размеров.
• Механическая обработка:
  • Точение: Используется для обработки наружных и внутренних поверхностей деталей вращения на токарных станках.
  • Фрезерование: Используется для обработки плоских и фасонных поверхностей, а также для нарезания зубьев на фрезерных станках.
  • Сверление: Используется для получения отверстий различного диаметра.
  • Шлифование: Используется для достижения высокой точности размеров и шероховатости поверхности.
• Термическая обработка:
  • Закалка: Нагрев стали до температуры аустенизации с последующим быстрым охлаждением для получения мартенситной структуры, обеспечивающей высокую прочность и твердость.
  • Отпуск: Нагрев закаленной стали до определенной температуры для снижения внутренних напряжений и повышения вязкости.
  • Нормализация: Нагрев стали до температуры аустенизации с последующим охлаждением на воздухе для улучшения структуры и механических свойств.
• Сварочное производство:
  • Сварка: Используется для соединения деталей из стали 38Х2НМФ с применением различных методов сварки (дуговая, газовая, электронно-лучевая и др.). При сварке стали 38Х2НМФ необходимо применять специальные сварочные материалы и режимы для обеспечения высокой прочности и вязкости сварного соединения.
• Контроль качества:
  • Химический анализ: Определение химического состава стали для подтверждения соответствия требованиям ГОСТ.
  • Механические испытания: Испытания на растяжение, ударную вязкость, твердость и другие механические свойства для контроля качества термической обработки и соответствия требованиям стандартов.
  • Неразрушающий контроль: Ультразвуковой контроль, магнитопорошковый контроль, рентгеновский контроль для выявления внутренних дефектов в металле.

Сталь 38Х2НМФ – это надежный и долговечный материал, обеспечивающий высокую работоспособность и безопасность ответственных деталей в различных отраслях промышленности. Правильный выбор режима термической обработки и соблюдение технологических процессов при изготовлении деталей позволяют в полной мере реализовать потенциал этой стали и обеспечить ее эффективное применение