Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 38Х2Н2МА

Сталь конструкционная легированная 38Х2Н2МА: описание, свойства, применение

Сталь 38Х2Н2МА – это высококачественная конструкционная легированная сталь, обладающая уникальным сочетанием прочности, вязкости и усталостной стойкости. Благодаря своему химическому составу и специальной термической обработке, она широко применяется в ответственных деталях, работающих в условиях высоких нагрузок, вибраций и переменных температур.

1. Описание и основные свойства:

Сталь 38Х2Н2МА относится к классу хромоникельмолибденовых сталей. Легирующие элементы (хром, никель, молибден) придают ей следующие характеристики:

• Высокая прочность: Обеспечивает способность выдерживать значительные статические и динамические нагрузки.
• Высокая вязкость: Предотвращает хрупкое разрушение при ударных нагрузках и низких температурах.
• Улучшенная прокаливаемость: Позволяет получать равномерную структуру по сечению крупных деталей после закалки.
• Повышенная усталостная прочность: Устойчивость к образованию и распространению трещин при циклических нагрузках.
• Стойкость к отпускной хрупкости: Сохранение высоких механических свойств после отпуска при повышенных температурах.
• Умеренная свариваемость: Возможность соединения деталей сваркой с соблюдением определенных технологических требований.

2. Химический состав стали 38Х2Н2МА (ГОСТ 4543-2016):

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.35 - 0.42
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.50 - 0.80
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:

• 38: Среднее содержание углерода в сотых долях процента (0.38%).
• Х2: Содержание хрома около 2% (умножается на 1, так как содержание хрома от 1 до 1.5%).
• Н2: Содержание никеля около 2% (умножается на 1, так как содержание никеля от 1 до 1.5%).
• МА: Содержание молибдена около 0.2 - 0.3%, говорит о наличии молибдена. Буква А - обозначает высококачественную сталь.

3. Механические свойства стали 38Х2Н2МА (ГОСТ 4543-2016):

Механические свойства стали 38Х2Н2МА зависят от режима термической обработки. Ниже приведены типичные значения для различных состояний поставки:

• После закалки и высокого отпуска (улучшение):
  • Предел прочности (σ_в): 980 - 1180 МПа
  • Предел текучести (σ_т): 835 МПа и выше
  • Относительное удлинение (δ₅): 12% и выше
  • Относительное сужение (ψ): 50% и выше
  • Ударная вязкость (KCU): 78 Дж/см² и выше
• Нормализация и отпуск:
  • Предел прочности (σ_в): 880 МПа и выше
  • Предел текучести (σ_т): 685 МПа и выше
  • Относительное удлинение (δ₅): 14% и выше
  • Относительное сужение (ψ): 55% и выше
  • Ударная вязкость (KCU): 98 Дж/см² и выше

Расшифровка обозначений:

• σ_в (Предел прочности): Максимальное напряжение, которое материал может выдержать до разрушения.
• σ_т (Предел текучести): Напряжение, при котором материал начинает деформироваться пластически (без увеличения нагрузки).
• δ₅ (Относительное удлинение): Процентное увеличение длины образца после разрыва по сравнению с первоначальной длиной.
• ψ (Относительное сужение): Процентное уменьшение площади поперечного сечения образца после разрыва по сравнению с первоначальной площадью.
• KCU (Ударная вязкость): Мера сопротивления материала хрупкому разрушению при ударных нагрузках. Измеряется в Дж/см².

4. Физические свойства стали 38Х2Н2МА:

Свойство	Значение	Температура
Плотность, кг/м³	7850	20 °C
Модуль упругости первого рода (E), ГПа	206
Коэффициент линейного расширения (α), 10-6/°C	11.7 (20-100 °C); 12.8 (20-300 °C); 13.4 (20-500 °C); 13.9 (20-700 °C)	20-700 °C
Теплопроводность (λ), Вт/(м·°C)	34.9	20 °C
Удельная теплоемкость (c), Дж/(кг·°C)	462	20 °C
Электрическое сопротивление (ρ), мкОм·м	0.24	20 °C

Расшифровка обозначений:

• Плотность: Масса вещества в единице объема.
• Модуль упругости (E): Характеризует способность материала сопротивляться упругой деформации (обратимому изменению формы).
• Коэффициент линейного расширения (α): Относительное изменение размеров материала при изменении температуры на один градус.
• Теплопроводность (λ): Способность материала проводить тепло.
• Удельная теплоемкость (c): Количество тепла, необходимое для нагревания единицы массы вещества на один градус.
• Электрическое сопротивление (ρ): Способность материала сопротивляться прохождению электрического тока.

5. Сферы применения стали 38Х2Н2МА:

Благодаря своим высоким механическим свойствам, сталь 38Х2Н2МА находит широкое применение в различных отраслях промышленности:

• Авиационная промышленность:
  • Изготовление валов, шестерен, дисков, крепежных деталей, работающих при высоких нагрузках и вибрациях.
  • Детали шасси, элементы управления.
• Машиностроение:
  • Производство коленчатых валов, шатунов, зубчатых колес, вал-шестерен, кулачковых валов, тяжелонагруженных болтов и шпилек.
  • Детали редукторов, насосов, компрессоров.
• Энергетическое машиностроение:
  • Роторы и диски турбин.
  • Детали паровых и газовых турбин.
• Транспортное машиностроение:
  • Изготовление деталей двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
  • Элементы трансмиссии, подвески.
• Нефтегазовая промышленность:
  • Производство буровых штанг, клапанов, фитингов и других деталей, работающих в условиях высоких давлений и агрессивных сред.
• Оборонная промышленность:
  • Производство ответственных деталей военной техники.

6. Виды металлопроката из стали 38Х2Н2МА:

Сталь 38Х2Н2МА поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используется для изготовления деталей методом точения, фрезерования и ковки.
• Квадрат: Применяется для изготовления деталей прямоугольной формы, а также для дальнейшей переработки в другие виды проката.
• Поковка: Изготавливается методом ковки, позволяет получать детали сложной формы с улучшенными механическими свойствами.
• Лист: Используется для изготовления плоских деталей, корпусов, обшивки.
• Трубы: Применяются для транспортировки жидкостей и газов, а также в качестве конструкционных элементов.

7. ГОСТы, регламентирующие сталь 38Х2Н2МА и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 4543-2016 "Сталь легированная конструкционная. Марки" - определяет химический состав, механические свойства и другие требования к стали 38Х2Н2МА. Примечание: Предыдущие версии ГОСТ 4543 (например, ГОСТ 4543-71, ГОСТ 4543-81) также могут упоминаться в старой технической документации.
• ГОСТ 2590-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент" - определяет размеры и предельные отклонения круглого проката.
• ГОСТ 2591-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент" - определяет размеры и предельные отклонения квадратного проката.
• ГОСТ 1133-71 "Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент" - определяет размеры и предельные отклонения кованого круглого и квадратного проката.
• ГОСТ 7417-75 "Сталь калиброванная круглая. Сортамент" - определяет размеры и предельные отклонения калиброванного круглого проката.
• ГОСТ 103-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент" - определяет размеры и предельные отклонения полосового проката.
• ГОСТ 19281-2014 "Прокат повышенной прочности. Общие технические условия" - может применяться к прокату из стали 38Х2Н2МА, если требуется повышенная прочность.
• ГОСТ 8479-70 "Поковки из конструкционной легированной и углеродистой стали. Общие технические условия" - регламентирует требования к поковкам из стали 38Х2Н2МА.
• Технические условия (ТУ) – многие заводы-изготовители могут разрабатывать собственные ТУ, регламентирующие производство и поставку стали 38Х2Н2МА с более узкими допусками по химическому составу и механическим свойствам, чем это предусмотрено в ГОСТ. Следует обращать внимание на конкретные ТУ, указанные в документации на поставляемый металл.

Важно: При заказе металлопроката из стали 38Х2Н2МА необходимо указывать конкретный ГОСТ или ТУ, которому должен соответствовать материал.

8. Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 38Х2Н2МА:

Сталь 38Х2Н2МА используется на различных этапах производства в машиностроительных и металлообрабатывающих цехах. Ниже приведены примеры операций, где она применяется:

• Кузнечный цех:
  • Ковка: Изготовление поковок различных форм и размеров. Ковка позволяет получить заготовки, максимально приближенные к форме готовой детали, что снижает расход металла при дальнейшей обработке.
  • Штамповка: Производство деталей методом штамповки на прессах.
• Термический цех:
  • 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. Для стали 38Х2Н2МА обычно применяют высокий отпуск (500-600°C) для достижения оптимального сочетания прочности и пластичности.
  • Нормализация: Нагрев стали до температуры выше температуры аустенизации с последующим охлаждением на воздухе. Нормализация улучшает структуру стали и повышает ее обрабатываемость.
  • Улучшение: Комплексная термическая обработка, включающая закалку и высокий отпуск.
• Механический цех:
  • Токарная обработка: Изготовление деталей вращения (валы, оси, шестерни) на токарных станках.
  • Фрезерная обработка: Изготовление деталей сложной формы с помощью фрез.
  • Шлифовальная обработка: Достижение высокой точности и чистоты поверхности деталей.
  • Сверление: Создание отверстий в деталях.
  • Нарезание резьбы: Формирование резьбовых соединений.
• Сварочный цех:
  • Сварка: Соединение деталей из стали 38Х2Н2МА с использованием различных методов сварки (например, ручной дуговой сварки, аргонодуговой сварки). При сварке стали 38Х2Н2МА необходимо применять специальные сварочные материалы и соблюдать технологический режим, чтобы избежать образования трещин и снижения механических свойств сварного соединения. Часто требуется предварительный подогрев и последующая термообработка сварного соединения.
• Инструментальный цех:
  • Изготовление оснастки и инструмента: Сталь 38Х2Н2МА может использоваться для изготовления некоторых видов оснастки и инструмента, работающих в условиях высоких нагрузок (например, штампы, пресс-формы).

 

Сталь 38Х2Н2МА – это надежный и проверенный материал, который благодаря своим уникальным свойствам обеспечивает долговечность и безопасность ответственных деталей в различных отраслях промышленности. Правильный выбор режима термической обработки и технологии обработки позволяет максимально реализовать потенциал этой стали и получить детали с требуемыми характеристиками. При использовании стали 38Х2Н2МА необходимо строго соблюдать требования соответствующих ГОСТов и технических условий.