Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 38Х2Н3М

Сталь конструкционная легированная 38Х2Н3М: описание, свойства, применение

Сталь 38Х2Н3М – высококачественная конструкционная легированная сталь, обладающая уникальным сочетанием прочности, вязкости и устойчивости к высоким нагрузкам. Благодаря своему химическому составу и термической обработке, эта сталь находит широкое применение в ответственных деталях, работающих в условиях циклических нагрузок, высоких температур и агрессивных сред.

Основные Свойства и Характеристики

Сталь 38Х2Н3М характеризуется следующими ключевыми свойствами:

• Высокая прочность: Обеспечивает способность выдерживать значительные статические и динамические нагрузки без деформации и разрушения.
• Высокая вязкость: Поглощает энергию удара, предотвращая хрупкое разрушение при динамических нагрузках.
• Устойчивость к отпускной хрупкости: Сохраняет свои механические свойства при длительном воздействии повышенных температур.
• Прокаливаемость: Способность стали приобретать высокую твердость на значительной глубине при закалке.
• Свариваемость: Ограниченно свариваемая, требуются специальные методы сварки для обеспечения качества соединения.
• Обрабатываемость: Поддается механической обработке резанием, но требует применения твердосплавного инструмента.

Химический Состав (ГОСТ 4543-2016)

Химический состав стали 38Х2Н3М определяет ее основные свойства. Присутствие легирующих элементов оказывает существенное влияние на структуру и характеристики материала.

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.35 - 0.42
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.50 - 0.80
Никель (Ni)	2.00 - 2.50
Хром (Cr)	1.30 - 1.70
Медь (Cu)	≤ 0.30
Молибден (Mo)	0.20 - 0.30
Сера (S)	≤ 0.025
Фосфор (P)	≤ 0.025
Ванадий (V)	≤ 0.15

Расшифровка обозначения:

• 38 – указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0.38%).
• Х2 – указывает на содержание хрома (Cr) около 2%.
• Н3 – указывает на содержание никеля (Ni) около 3%.
• М – указывает на присутствие молибдена (Mo).

Механические Свойства

Механические свойства стали 38Х2Н3М зависят от режима термической обработки и определяются стандартами. Приведенные ниже значения являются типичными для стали после закалки и отпуска.

Свойство	Значение
Предел прочности (временное сопротивление), σв, МПа	980 - 1180
Предел текучести, σт, МПа	835 - 980
Относительное удлинение, δ5, %	12 - 15
Относительное сужение, ψ, %	45 - 55
Ударная вязкость, KCU, Дж/см2	59 - 78
Твердость по Бринеллю, HB	269 - 341

Физические Свойства

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), 12.8 (20-400°C)
Теплопроводность, λ, Вт/(м·°C)	30 - 35
Удельная теплоемкость, c, Дж/(кг·°C)	460 - 480
Электрическое сопротивление, ρ, мкОм·м	0.2 - 0.25

Сферы Применения

Сталь 38Х2Н3М широко используется в различных отраслях промышленности благодаря своим высоким механическим свойствам и надежности. Основные сферы применения:

• Авиационная промышленность: Изготовление деталей авиационных двигателей, шасси и других ответственных узлов, подвергающихся высоким нагрузкам и температурам.
• Автомобилестроение: Производство коленчатых валов, шатунов, шестерен и других деталей двигателей, трансмиссий и ходовой части.
• Тяжелое машиностроение: Изготовление валов, осей, шестерен, крепежных элементов и других деталей для станков, прессов, редукторов и другого оборудования.
• Энергетика: Производство роторов турбин, валов генераторов, крепежных элементов и других деталей для электростанций.
• Нефтегазовая промышленность: Изготовление бурового оборудования, трубопроводной арматуры и других деталей, работающих в условиях высоких давлений и агрессивных сред.
• Оборонная промышленность: Производство деталей вооружения, военной техники и боеприпасов.

Виды Металлопроката

Сталь 38Х2Н3М поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Используется для изготовления валов, осей, шестерен и других деталей вращения.
• Поковка: Используется для изготовления крупных и сложных деталей, требующих высокой прочности и надежности.
• Лист: Используется для изготовления корпусов, емкостей и других конструкций.
• Трубы: Используются для транспортировки жидкостей и газов под высоким давлением.

Соответствующие ГОСТы

Сталь 38Х2Н3М и металлопрокат из нее регламентируются следующими ГОСТами:

• ГОСТ 4543-2016: Сталь легированная конструкционная. Марки.
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной легированной и инструментальной стали. Общие технические условия.
• ГОСТ 1050-2013: Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия.
• ГОСТ 14959-2016: Прокат сортовой круглый со специальной отделкой поверхности из конструкционной качественной и легированной стали. Общие технические условия.
• ГОСТ 7566-2018: Металлопродукция. Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение.
• ГОСТ 2283-79: Болты, винты и шпильки для фланцевых соединений. Технические условия. (При изготовлении крепежа)

Операции в Цехах с Использованием Стали 38Х2Н3М

Использование стали 38Х2Н3М в производстве включает широкий спектр технологических операций в различных цехах:

• Сталеплавильный цех:
  • Выплавка стали заданного химического состава в электропечах или конвертерах.
  • Легирование стали необходимыми элементами (хром, никель, молибден).
  • Рафинирование стали для удаления вредных примесей (сера, фосфор).
  • Разливка стали в слитки или заготовки для дальнейшей переработки.
• Прокатный цех:
  • Нагрев слитков или заготовок до температуры прокатки.
  • Прокатка на станах горячей прокатки для получения сортового проката (круг, квадрат, полоса), листового проката или труб.
  • Контроль размеров и качества проката.
  • Термическая обработка проката (отжиг, нормализация) для улучшения механических свойств.
• Кузнечный цех:
  • Нагрев заготовок до температуры ковки.
  • Ковка на молотах или прессах для придания заготовке необходимой формы.
  • Термическая обработка поковок (закалка, отпуск) для достижения требуемых механических свойств.
  • Контроль размеров и качества поковок.
• Механический цех:
  • Механическая обработка заготовок на станках (токарных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных и др.) для получения деталей заданных размеров и формы.
  • Термическая обработка деталей (закалка, отпуск, цементация, азотирование) для повышения твердости, износостойкости и других свойств.
  • Контроль размеров и качества деталей.
• Термический цех:
  • Проведение различных видов термической обработки: закалка (нагрев до определенной температуры с последующим быстрым охлаждением), отпуск (нагрев закаленной стали до более низкой температуры для снятия внутренних напряжений и повышения вязкости), нормализация (нагрев до температуры выше критической с последующим охлаждением на воздухе) и другие.
  • Контроль температуры и времени выдержки при термической обработке.
  • Контроль твердости и других механических свойств после термической обработки.
• Сварочный цех:
  • Сварка деталей из стали 38Х2Н3М с использованием специальных методов сварки (например, аргонодуговой сварки) для обеспечения прочности и качества сварного соединения.
  • Термическая обработка сварных соединений для снятия внутренних напряжений.
  • Контроль качества сварных соединений.
• Инструментальный цех:
  • Изготовление и заточка режущего инструмента (резцов, фрез, сверл и др.) для обработки стали 38Х2Н3М.
  • Термическая обработка инструмента для повышения его твердости и износостойкости.
• Лаборатория:
  • Проведение химического анализа стали для контроля ее состава.
  • Проведение механических испытаний (на растяжение, сжатие, изгиб, ударную вязкость, твердость) для определения механических свойств стали.
  • Проведение металлографических исследований для анализа микроструктуры стали.
  • Контроль качества продукции на всех этапах производства.

Таким образом, сталь 38Х2Н3М проходит сложный технологический путь, включающий различные операции в цехах, для получения готовых деталей и конструкций, отвечающих высоким требованиям по прочности, надежности и долговечности.