Металлические чушки 38Х2Н2МА: конструкционная легированная сталь для переплава
Металлические чушки 38Х2Н2МА — литая товарная форма стали марки 38Х2Н2МА (аналог по ГОСТ 4543), предназначенная для последующего переплава и деформации. Марка относится к классу конструкционных легированных улучшаемых сталей, содержит хром, никель и молибден, что обеспечивает сквозную прокаливаемость в сечениях до 80–100 мм и высокий комплекс механических свойств после закалки и высокого отпуска. Чушки получают разливкой в изложницы или на машинах непрерывного литья заготовок; масса одной чушки обычно составляет 8–30 кг, что упрощает шихтовку и загрузку в плавильные агрегаты.
Химический состав и структура
Химический состав регламентируется ГОСТ 4543-2016. Средние массовые доли основных элементов:
- углерод C — 0,35–0,42 %;
- кремний Si — 0,17–0,37 %;
- марганец Mn — 0,25–0,50 %;
- хром Cr — 1,30–1,70 %;
- никель Ni — 1,30–1,70 %;
- молибден Mo — 0,20–0,30 %.
Сера и фосфор — не более 0,025 % и 0,025 % соответственно. Легирование хромом, никелем и молибденом повышает устойчивость переохлаждённого аустенита, снижает критическую скорость закалки и обеспечивает прокаливаемость до 100 мм в поперечнике. В литой структуре чушек присутствуют дендритная ликвация и зональная неоднородность, устраняемые при последующем переплаве и гомогенизации.
Технические характеристики
| Параметр | Значение | Условие | Единица | Стандарт |
|---|---|---|---|---|
| Предел текучести т | 835 | закалка 880 C, отпуск 540 C | МПа | ГОСТ 4543 |
| Предел прочности в | 1030 | закалка + высокий отпуск | МПа | ГОСТ 4543 |
| Относительное удлинение 5 | 12 | после улучшения | % | ГОСТ 4543 |
| Ударная вязкость KCU | 59 | +20 C | Дж/см | ГОСТ 4543 |
| Твёрдость литой чушки | 255 | в состоянии поставки | HB | ГОСТ 4543 |
| Прокаливаемость | до 100 | критический диаметр | мм | ГОСТ 4543 |
Назначение и области применения
Чушки 38Х2Н2МА служат шихтовой заготовкой для выплавки ответственных деталей в электродуговых и индукционных печах, а также для переплава в вакуумно-дуговых и электрошлаковых установках. Из переплавленного металла изготавливают:
- тяжелонагруженные валы и оси редукторов прокатных станов;
- шпиндели и зубчатые колёса металлорежущих станков;
- крейцкопфы и штоки поршневых компрессоров высокого давления;
- детали турбо- и гидрогенераторов, работающие при знакопеременных нагрузках;
- буровые замки и переводники нефтегазового оборудования;
- высоконагруженный крепёж авиационной и транспортной техники.
Эксплуатационные условия — циклическое нагружение, контактные напряжения, температуры до 450 C, ударные нагрузки при отрицательных температурах до –60 C. Сочетание хрома, никеля и молибдена обеспечивает сопротивление хрупкому разрушению и устойчивость к отпускной хрупкости второго рода.
Термическая обработка и переплав
Перед деформацией чушки подвергают гомогенизирующему отжигу при 1150–1180 C с выдержкой 6–10 ч для выравнивания дендритной ликвации. Закалка проводится с 860–880 C в масле, высокий отпуск — при 540–620 C. Для особо ответственных деталей применяют электрошлаковый переплав (ЭШП) или вакуумно-дуговой переплав (ВДП), снижающие содержание неметаллических включений и водорода. После ЭШП содержание серы снижается до 0,010–0,015 %, что повышает ударную вязкость и изотропию свойств.
Контроль качества и приёмка
Партия чушек сопровождается сертификатом качества с указанием плавки, химического состава, твёрдости и результатов контроля макроструктуры. Проводят:
- спектральный анализ химического состава каждой плавки;
- замер твёрдости по Бринеллю на торцевой поверхности;
- контроль макроструктуры на протравленных темплетах;
- ультразвуковой контроль на наличие внутренних дефектов;
- определение содержания водорода и кислорода в металле.
Вопросы и ответы
Чем чушки 38Х2Н2МА отличаются от готового проката той же марки?
Чушки — литая шихтовая заготовка с дендритной структурой и твёрдостью до 255 HB; прокат проходит деформацию и термическую обработку, имеет однородную структуру и нормированные механические свойства. Чушки предназначены для переплава, а не для прямого изготовления деталей.
Какая масса и габариты стандартной чушки?
Масса обычно составляет 8–30 кг в зависимости от способа разливки. При разливке в изложницы чушки имеют трапециевидное сечение, при непрерывном литье — прямоугольное сечение с отношением сторон 2:1–3:1.
Для каких условий эксплуатации подходит сталь 38Х2Н2МА?
Для циклических и ударных нагрузок при температурах от –60 C до +450 C: валы редукторов, шпиндели станков, детали компрессоров и турбогенераторов, буровое оборудование.
Нужен ли отжиг чушек перед переплавом?
При загрузке в дуговую печь отжиг не требуется. При подготовке к деформации после переплава проводят гомогенизацию при 1150–1180 C для устранения ликвации и снижения твёрдости.
