Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 38ХГНМ

Сталь конструкционная легированная 38ХГНМ: описание, свойства, применение

Сталь 38ХГНМ – высококачественная конструкционная легированная сталь, обладающая уникальным сочетанием прочности, вязкости и износостойкости. Эти свойства делают ее незаменимой в производстве ответственных деталей, работающих в условиях высоких нагрузок, ударных воздействий и знакопеременных напряжений. Широкое применение сталь 38ХГНМ нашла в машиностроении, автомобилестроении, авиационной промышленности и других отраслях, где требуется надежность и долговечность конструкций.

Свойства стали 38ХГНМ

Сталь 38ХГНМ обладает следующими ключевыми свойствами:

• Высокая прочность: Обеспечивает устойчивость к деформации и разрушению под воздействием значительных нагрузок.
• Высокая вязкость: Позволяет материалу поглощать энергию удара без хрупкого разрушения, что особенно важно для деталей, подверженных динамическим нагрузкам.
• Высокая износостойкость: Обеспечивает длительный срок службы деталей, работающих в условиях трения и абразивного износа.
• Хорошая прокаливаемость: Позволяет получать равномерную структуру и свойства по сечению крупных деталей после термической обработки.
• Удовлетворительная свариваемость: Допускает соединение деталей из стали 38ХГНМ различными способами сварки, но требует предварительного подогрева и последующей термообработки для снятия напряжений.
• Склонность к отпускной хрупкости: Необходимо учитывать при выборе режимов термической обработки и эксплуатации деталей.

Химический состав стали 38ХГНМ (ГОСТ 4543-71)

Химический состав стали 38ХГНМ строго регламентируется ГОСТ 4543-71. Отклонения от указанных значений могут привести к ухудшению свойств стали.

Элемент	Массовая доля, %
Углерод (C)	0.35 - 0.41
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.70 - 1.00
Никель (Ni)	1.25 - 1.75
Хром (Cr)	1.25 - 1.75
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.025
Фосфор (P)	до 0.025
Молибден (Mo)	0.15 - 0.25

Расшифровка обозначения стали 38ХГНМ

• 38: Указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0,38%).
• Х: Обозначает наличие хрома (Cr) в стали.
• Г: Обозначает наличие марганца (Mn) в стали.
• Н: Обозначает наличие никеля (Ni) в стали.
• М: Обозначает наличие молибдена (Mo) в стали.

Отсутствие цифр после буквенных обозначений элементов означает, что содержание элемента находится в пределах 1-1.5%.

Механические свойства стали 38ХГНМ (ГОСТ 4543-71)

Механические свойства стали 38ХГНМ зависят от режима термической обработки (закалка и отпуск). Типичные значения механических свойств после закалки и отпуска:

Свойство	Обозначение	Значение	Единица измерения
Предел прочности	σв	1180 - 1370	МПа
Предел текучести	σт	980 - 1180	МПа
Относительное удлинение	δ5	10 - 14	%
Относительное сужение	ψ	40 - 50	%
Ударная вязкость	KCU	49 - 78	Дж/см2
Твердость по Бринеллю	HB	321 - 415

Физические свойства стали 38ХГНМ

Свойство	Значение	Единица измерения
Плотность	7850	кг/м3
Модуль упругости	205 x 103	МПа
Коэффициент линейного расширения (20-100°C)	11.8 x 10-6	1/°C
Теплопроводность	34	Вт/(м·°C)
Удельная теплоемкость	460	Дж/(кг·°C)
Электрическое сопротивление	0.24 x 10-6	Ом·м

Сферы применения стали 38ХГНМ

Сталь 38ХГНМ широко используется в различных отраслях промышленности для изготовления ответственных деталей, подверженных высоким нагрузкам и износу:

• Машиностроение:
  • Зубчатые колеса и валы редукторов, работающих в тяжелых условиях.
  • Шестерни, валы, муфты и другие детали трансмиссий.
  • Кулачки, толкатели и другие детали двигателей внутреннего сгорания.
  • Детали гидравлических систем, работающих под высоким давлением.
  • Крепежные элементы, работающие в условиях вибрации и знакопеременных нагрузок.
• Автомобилестроение:
  • Детали двигателей (коленчатые валы, шатуны).
  • Детали трансмиссии (шестерни, валы).
  • Детали подвески (пружины, торсионы).
• Авиационная промышленность:
  • Детали шасси.
  • Детали двигателей.
  • Крепежные элементы.
• Нефтегазовая промышленность:
  • Детали бурового оборудования.
  • Детали насосов и компрессоров.
  • Крепежные элементы для трубопроводов.
• Металлургия:
  • Валы прокатных станов.
  • Зубчатые колеса редукторов прокатных станов.
• Энергетика:
  • Детали турбин.
  • Детали генераторов.

Виды металлопроката из стали 38ХГНМ

Сталь 38ХГНМ поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используемый для изготовления валов, осей, оправок и других деталей.
• Квадрат: Используется для изготовления деталей квадратной формы, таких как крепежные элементы и элементы конструкций.
• Поковка: Используется для изготовления крупных деталей сложной формы, требующих высокой прочности и надежности.
• Лист: Используется для изготовления плоских деталей, таких как фланцы, пластины и элементы корпусов.
• Трубы: Используются для изготовления трубопроводов и других конструкций, работающих под давлением.

ГОСТы, регламентирующие сталь 38ХГНМ и металлопрокат из нее

• ГОСТ 4543-71: Сталь легированная конструкционная. Марки. (Определяет химический состав и механические свойства стали 38ХГНМ)
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Определяет размеры и предельные отклонения для круглого проката)
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. (Определяет размеры и предельные отклонения для квадратного проката)
• ГОСТ 1133-71: Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент. (Определяет размеры и предельные отклонения для кованого проката)
• ГОСТ 7417-75: Сталь калиброванная круглая. Сортамент. (Определяет размеры и предельные отклонения для калиброванного круглого проката)
• ГОСТ 1051-73: Сталь калиброванная квадратная. Сортамент. (Определяет размеры и предельные отклонения для калиброванного квадратного проката)
• ГОСТ 14955-77: Сталь качественная круглая со специальной отделкой поверхности. Технические условия.
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной легированной стали. Общие технические условия. (Определяет требования к качеству поковок из стали 38ХГНМ)
• Могут быть и другие ГОСТы в зависимости от конкретного вида металлопроката и требований к нему.

Операции в цехах, использующих сталь 38ХГНМ

Сталь 38ХГНМ используется в различных цехах металлургических и машиностроительных предприятий. В зависимости от назначения детали, с ней могут проводиться следующие операции:

• Заготовительный цех:
  • Резка: Разделение проката на заготовки требуемой длины с использованием ленточнопильных станков, газовой резки или плазменной резки.
  • Рубка: Разделение проката на заготовки с использованием гильотинных ножниц (для небольших размеров).
• Кузнечный цех:
  • Ковка: Изменение формы заготовки путем пластической деформации под воздействием ударов или давления. Ковка используется для получения деталей сложной формы с улучшенными механическими свойствами.
  • Штамповка: Получение деталей заданной формы с использованием штампов.
• Термический цех:
  • Закалка: Нагрев стали до температуры аустенизации и последующее быстрое охлаждение в воде, масле или на воздухе для получения мартенситной структуры и высокой твердости.
  • Отпуск: Нагрев закаленной стали до определенной температуры для снижения внутренних напряжений и повышения вязкости.
  • Нормализация: Нагрев стали до температуры аустенизации и последующее охлаждение на воздухе для получения мелкозернистой структуры и улучшения механических свойств.
  • Отжиг: Нагрев стали до определенной температуры и последующее медленное охлаждение для снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости.
• Механический цех:
  • Токарная обработка: Обработка заготовок на токарных станках для получения деталей вращения (валы, оси, диски, втулки и т.д.).
  • Фрезерная обработка: Обработка заготовок на фрезерных станках для получения деталей сложной формы (корпуса, шестерни, кулачки и т.д.).
  • Шлифовальная обработка: Финишная обработка деталей для достижения высокой точности размеров и шероховатости поверхности.
  • Сверление: Создание отверстий в деталях.
  • Нарезание резьбы: Создание резьбы на деталях.
• Сварочный цех:
  • Сварка: Соединение деталей из стали 38ХГНМ с использованием различных методов сварки (ручная дуговая сварка, автоматическая сварка под флюсом, сварка в защитных газах и т.д.).
  • Предварительный подогрев: Нагрев свариваемых деталей перед сваркой для снижения риска образования трещин.
  • Термообработка после сварки: Снятие напряжений после сварки путем отпуска или нормализации.
• Контроль качества:
  • Визуальный контроль: Осмотр деталей на наличие дефектов поверхности.
  • Измерение размеров: Контроль размеров деталей с использованием измерительных инструментов.
  • Контроль твердости: Определение твердости деталей с использованием твердомеров.
  • Ультразвуковой контроль: Обнаружение внутренних дефектов в деталях.
  • Магнитопорошковый контроль: Обнаружение поверхностных и подповерхностных дефектов в деталях.
  • Химический анализ: Контроль химического состава стали.
  • Механические испытания: Определение механических свойств стали (предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, относительное сужение, ударная вязкость).

Особенности термической обработки стали 38ХГНМ

Термическая обработка играет решающую роль в формировании свойств стали 38ХГНМ. Важно соблюдать рекомендованные режимы закалки и отпуска, чтобы получить оптимальное сочетание прочности, вязкости и износостойкости.

• Закалка: Рекомендуемая температура закалки – 850-880°C. Охлаждение производится в масле или воде.
• Отпуск: Температура отпуска выбирается в зависимости от требуемых свойств детали. Низкотемпературный отпуск (150-200°C) применяется для повышения твердости и износостойкости. Высокотемпературный отпуск (500-600°C) применяется для повышения вязкости и снижения внутренних напряжений.
• Предотвращение отпускной хрупкости: Для предотвращения отпускной хрупкости рекомендуется проводить отпуск в интервале температур, избегая диапазона 300-500°C, или проводить ступенчатый отпуск.

 

Сталь 38ХГНМ – это высококачественный материал, обладающий уникальным сочетанием свойств, позволяющим использовать ее в самых ответственных областях машиностроения. Правильный выбор режима термической обработки и соблюдение технологических процессов обеспечивают получение деталей с требуемыми характеристиками и длительным сроком службы. Применение стали 38ХГНМ позволяет создавать надежные и долговечные конструкции, способные выдерживать высокие нагрузки и сложные условия эксплуатации.