Металлические чушки 38ХН3МФА-Ш: конструкционная легированная сталь для ответственных поковок
Металлические чушки 38ХН3МФА-Ш — это полуфабрикат из конструкционной легированной стали, выплавляемой в вакуумно-дуговых или электрошлаковых печах с последующей разливкой в изложницы. Марка 38ХН3МФА относится к системе хромоникельмолибденованадиевых сталей и предназначена для изготовления крупногабаритных поковок, работающих при высоких статических и динамических нагрузках. Индекс «Ш» обозначает, что металл прошёл электрошлаковый переплав, обеспечивающий снижение содержания серы и фосфора, уменьшение неметаллических включений и повышение однородности макроструктуры.
Химический состав и структура
Сталь 38ХН3МФА-Ш содержит углерод в пределах 0,33–0,40 %, хром 1,25–1,65 %, никель 2,75–3,25 %, молибден 0,35–0,50 %, ванадий 0,10–0,18 %. Такое легирование обеспечивает прокаливаемость до 150–200 мм и устойчивость переохлаждённого аустенита, что критично при закалке массивных сечений. ЭШП-переплав снижает содержание серы до 0,010 % и фосфора до 0,015 %, а также уменьшает балл неметаллических включений по ГОСТ 1778 до 1,5–2,0.
После термической обработки структура представляет собой сорбит или троостит отпуска с равномерно распределёнными карбидами ванадия и молибдена. Чушки поставляются в литом состоянии с последующим отжигом для снятия внутренних напряжений и подготовки к механической обработке.
Механические свойства
| Показатель | Значение | Температура испытания | Сечение | Термообработка |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности в | 1080 МПа | +20 C | до 100 мм | закалка + высокий отпуск |
| Предел текучести 0,2 | 930 МПа | +20 C | до 100 мм | закалка + высокий отпуск |
| Относительное удлинение 5 | 12 % | +20 C | до 100 мм | закалка + высокий отпуск |
| Ударная вязкость KCU | 59 Дж/см | +20 C | до 100 мм | закалка + высокий отпуск |
| Ударная вязкость KCU | 39 Дж/см | –40 C | до 100 мм | закалка + высокий отпуск |
| Твёрдость после отжига | 255 HB | +20 C | любое | отжиг |
Технологические особенности
Чушки 38ХН3МФА-Ш предназначены для последующей ковки или штамповки. Температурный интервал горячей деформации составляет 1180–850 C. Нагрев под ковку ведут ступенчато для исключения перегрева и образования флокенов. После ковки обязательна изотермическая выдержка или замедленное охлаждение в термостатах для предотвращения водородного растрескивания.
Обрабатываемость резанием в состоянии поставки — удовлетворительная, однако после закалки и отпуска требуется применение твердосплавного инструмента. Свариваемость ограниченная: для получения равнопрочного соединения необходим подогрев до 300–400 C и последующая термообработка.
Области применения
- Роторы и диски паровых и газовых турбин энергетических установок.
- Крупногабаритные валы и шестерни прокатных станов металлургических комбинатов.
- Корпуса и детали арматуры высокого давления нефтегазовой отрасли.
- Шпиндели и тяги тяжёлых металлорежущих станков.
- Детали авиационных двигателей, работающие при температурах до 400 C.
- Поковки для судостроения: гребные валы, фланцы, крепёж ответственного назначения.
Нормативная база
- ГОСТ 4543 — общие технические условия для легированных конструкционных сталей.
- ГОСТ 1050 — нормы для качественной конструкционной стали.
- ГОСТ 8479 — поковки из конструкционной легированной стали.
- ТУ 14-1-XXXX — ведомственные технические условия для ЭШП-металла.
Вопросы и ответы
Чем отличается 38ХН3МФА-Ш от 38ХН3МФА без индекса «Ш»?
Индекс «Ш» указывает на электрошлаковый переплав, который снижает содержание серы и фосфора, уменьшает количество неметаллических включений и повышает изотропность механических свойств в крупных сечениях.
Какая масса и размер чушки?
Стандартные чушки имеют массу от 0,5 до 6 т в зависимости от производителя. Форма — многогранная или прямоугольная, размеры согласовываются с потребителем под конкретное кузнечное оборудование.
Требуется ли термообработка чушек перед ковкой?
Да, чушки подвергают отжигу при 680–720 C для снижения твёрдости до 255 HB и снятия литейных напряжений, что облегчает резку и нагрев под деформацию.
Применяется ли 38ХН3МФА-Ш для сварных конструкций?
Сварка возможна с предварительным подогревом до 300–400 C и обязательной последующей термообработкой. Без этих мер высок риск образования холодных трещин из-за повышенного содержания углерода и легирующих элементов.
