Автоматный квадрат АЦ20ХГНМ: конструкционная сталь с повышенной обрабатываемостью
Автоматный квадрат АЦ20ХГНМ — горячекатаный сортовой прокат квадратного сечения из легированной автоматной стали, микролегированной азотом и кальцием. Марка АЦ20ХГНМ относится к группе автоматных сталей, в которых обрабатываемость резанием обеспечивается за счёт регламентированного содержания серы и кальция, а азот вводится для стабилизации структуры и повышения прочностных характеристик после термической обработки. Квадрат поставляется в состоянии поставки без термообработки либо после нормализации.
Химический состав и структура
Сталь АЦ20ХГНМ содержит углерод в пределах 0,16–0,23 %, хром 0,8–1,1 %, марганец 0,8–1,2 %, никель 0,4–0,7 %, молибден 0,15–0,25 %. Сера находится в диапазоне 0,04–0,08 %, кальций вводится в количестве, обеспечивающем глобуляризацию сульфидных включений. Азот присутствует в связанном состоянии в виде нитридов, что препятствует росту зерна при нагреве под прокатку и улучшает дисперсность структуры. Микроструктура в состоянии поставки — феррито-перлитная, с равномерно распределёнными включениями сульфидов кальция, которые выполняют роль внутренней смазки при резании и формируют ломкую стружку.
Механические свойства
| Показатель | Состояние поставки | После нормализации | После улучшения | Метод контроля |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности в, МПа | 520–640 | 600–720 | 850–1000 | ГОСТ 1497 |
| Предел текучести т, МПа | 320 | 380 | 700 | ГОСТ 1497 |
| Относительное удлинение , % | 18 | 16 | 12 | ГОСТ 1497 |
| Ударная вязкость KCU, Дж/см | 50 | 45 | 60 | ГОСТ 9454 |
| Твёрдость HB | 156–197 | 170–217 | 241–285 | ГОСТ 9012 |
Сортамент и допуски
Квадрат АЦ20ХГНМ выпускается со стороной от 12 до 100 мм. Для размеров 12–25 мм предельные отклонения составляют +0,3/–0,5 мм, для 28–50 мм — +0,4/–0,8 мм, для 55–100 мм — +0,5/–1,0 мм. Кривизна прутка не превышает 0,5 % длины. Косина реза при мерной длине не более 5 мм. Поставка осуществляется в прутках длиной 3–6 м или в мотках для размеров до 20 мм. Допускается изготовление по ТУ с расширенным полем допусков и дополнительным контролем макроструктуры.
Технологические особенности
- Обрабатываемость резанием на токарных автоматах продольного точения — скорость резания 120–180 м/мин твердосплавным инструментом без СОЖ.
- Стружкодробление — стружка элементная, сыпучая, не образует наростов на резце.
- Свариваемость ограниченная — из-за повышенного содержания серы возможны горячие трещины; при необходимости сварки применяют подогрев до 200–250 C.
- Обработка давлением — горячая деформация в диапазоне 1150–850 C, охлаждение замедленное.
- Термообработка — нормализация при 880–900 C, улучшение: закалка 860–880 C в масле, отпуск 550–600 C.
Области применения
- Детали топливной аппаратуры дизельных двигателей — распылители, плунжеры, нагнетательные клапаны.
- Крепёжные изделия массового производства — болты, шпильки, гайки, изготавливаемые на холодновысадочных автоматах.
- Элементы гидро- и пневмоаппаратуры — золотники, штуцеры, переходники, работающие при давлении до 32 МПа.
- Детали текстильного оборудования — веретёна, нитепроводники, кольца прядильных машин.
- Метизные изделия для станкостроения — ходовые винты малого диаметра, установочные штифты, фиксаторы.
- Арматуростроение — шпиндели запорной арматуры, штоки малого сечения, работающие в среде нейтральных жидкостей.
Вопросы и ответы
Чем АЦ20ХГНМ отличается от стали 20ХГНМ?
АЦ20ХГНМ содержит регламентированные добавки серы 0,04–0,08 % и кальция, которые обеспечивают глобулярную форму сульфидных включений и улучшают обрабатываемость резанием в 1,5–2 раза. Сталь 20ХГНМ не имеет этих добавок и применяется там, где требуется повышенная пластичность и свариваемость.
Какой инструмент рекомендуется для обработки квадрата АЦ20ХГНМ?
Для точения применяют твердосплавные пластины групп P20–P30 с износостойким покрытием TiN или TiCN. Скорость резания 120–180 м/мин, подача 0,1–0,3 мм/об. Благодаря автоматным свойствам возможна работа без СОЖ на автоматах продольного точения.
Допускается ли сварка деталей из АЦ20ХГНМ?
Сварка ограниченно применима из-за повышенного содержания серы, вызывающей горячие трещины. При необходимости применяют дуговую сварку с подогревом 200–250 C и последующей нормализацией. Для ответственных сварных конструкций марку не используют.
Какая твёрдость достигается после улучшения?
После закалки при 860–880 C в масле и высокого отпуска при 550–600 C твёрдость составляет 241–285 HB. Это обеспечивает сочетание прочности в 850–1000 МПа и ударной вязкости KCU не менее 60 Дж/см.
