Легированные листы 38ХН3МФА: конструкционная высокопрочная сталь для ответственных деталей
Легированные листы 38ХН3МФА — горячекатаный или кованый прокат из хромоникельмолибденованадиевой стали перлитного класса, поставляемый в термообработанном или нормализованном состоянии. Марка относится к группе улучшаемых конструкционных сталей и применяется там, где требуется сочетание высокой прочности, ударной вязкости и прокаливаемости в крупных сечениях. Химический состав регламентируется ГОСТ 4543, сортамент листа — ГОСТ 19903 и ГОСТ 5520 для толстолистового проката.
Химический состав и структура
Сталь 38ХН3МФА содержит углерод в пределах 0,33–0,40 %, хром 1,25–1,65 %, никель 2,75–3,25 %, молибден 0,30–0,45 %, ванадий 0,10–0,18 %. Буква «А» обозначает категорию качественной стали с ограничением серы и фосфора. Никель повышает прокаливаемость и вязкость, молибден и ванадий тормозят рост зерна при нагреве и обеспечивают дисперсионное упрочнение. После закалки с 850–880 C и высокого отпуска при 580–620 C формируется структура сорбита отпуска с однородным распределением карбидной фазы.
Механические свойства листового проката
Свойства зависят от толщины листа и режима термической обработки. Для сечения до 60 мм достигаются следующие показатели:
- предел прочности в — 1080–1270 МПа;
- предел текучести 0,2 — не менее 835 МПа;
- относительное удлинение 5 — 12–14 %;
- ударная вязкость KCU при +20 C — не менее 59 Дж/см;
- твёрдость после улучшения — 285–341 HB;
- критическая температура хрупкости — не выше –40 C.
Технологические характеристики
Листы 38ХН3МФА обладают ограниченной свариваемостью: углеродный эквивалент Cэкв достигает 0,75–0,85 %, что требует предварительного и сопутствующего подогрева до 250–350 C, а также последующей термообработки сварных соединений. Обрабатываемость резанием в улучшенном состоянии удовлетворительная, в отожжённом — низкая. Прокаливаемость обеспечивает сквозную закалку в сечениях до 100 мм при охлаждении в масле или полимерной среде.
| Толщина листа, мм | в, МПа | 0,2, МПа | 5, % | KCU, Дж/см |
|---|---|---|---|---|
| 8–20 | 1180–1270 | 950 | 12 | 69 |
| 21–40 | 1080–1230 | 885 | 13 | 59 |
| 41–60 | 1080–1180 | 835 | 14 | 59 |
| 61–100 | 980 | 785 | 14 | 49 |
Области применения
Листовой прокат 38ХН3МФА востребован в тяжёлом машиностроении и энергетике. Конкретные направления:
- корпусные детали и фланцы сосудов высокого давления нефтегазопереработки;
- роторы, диски и валы паровых и газовых турбин энергоблоков;
- крупномодульные зубчатые колёса и венцы редукторов прокатных станов;
- шпиндели, траверсы и подвески грузоподъёмного оборудования металлургических цехов;
- детали штамповой оснастки горячей деформации и прессовых установок;
- крепёж ответственных соединений в мостовых конструкциях и портальных кранах.
Термическая обработка и контроль качества
Типовой режим: закалка 860 10 C в масле, отпуск 600 10 C с охлаждением на воздухе. Для крупногабаритных листов применяют нормализацию с последующим высоким отпуском. Контроль включает ультразвуковую дефектоскопию по ГОСТ 22727, определение макро- и микроструктуры, испытания на растяжение и ударный изгиб при отрицательных температурах. Поставка сопровождается сертификатом качества с указанием плавки, номера партии и результатов механических испытаний.
Вопросы и ответы
Чем 38ХН3МФА отличается от 38Х2Н2МФА?
Сталь 38ХН3МФА содержит больше никеля (2,75–3,25 % против 1,5–2,0 %) и дополнительно легирована ванадием, что обеспечивает более высокую прокаливаемость и ударную вязкость в крупных сечениях.
При какой максимальной толщине листа гарантируется сквозная прокаливаемость?
При закалке в масле сквозная прокаливаемость обеспечивается в сечениях до 100 мм; для толщин свыше 100 мм рекомендуется применять полимерную закалочную среду или воду с интенсивным перемешиванием.
Требуется ли подогрев при сварке листов 38ХН3МФА?
Да, из-за высокого углеродного эквивалента (0,75–0,85 %) необходим предварительный и сопутствующий подогрев до 250–350 C с последующей термообработкой сварного соединения.
Какой стандарт регламентирует поставку листового проката?
Химический состав — по ГОСТ 4543, размеры и предельные отклонения листа — по ГОСТ 19903, для толстолистового проката ответственного назначения — по ГОСТ 5520.
