Металлические заготовки 50ХГА: конструкционная хромомарганцевая сталь для нагруженных деталей
Металлические заготовки 50ХГА — это полуфабрикаты из конструкционной легированной стали марки 50ХГА по ГОСТ 4543, поставляемые в виде горячекатаного и кованого сортового проката, а также в виде поковок и штамповок. Сталь 50ХГА — хромомарганцевая, дополнительно микролегированная азотом (буква А в обозначении указывает на улучшенное качество и регламентированное содержание азота), с содержанием углерода около 0,50 %. Такое сочетание обеспечивает высокую прокаливаемость и прочность в термически улучшенном состоянии при сохранении достаточной вязкости.
Химический состав и механические свойства
Химический состав стали 50ХГА регламентирован ГОСТ 4543: углерод — 0,46–0,54 %, кремний — 0,17–0,37 %, марганец — 0,70–1,00 %, хром — 0,70–1,00 %, никель — до 0,30 %, медь — до 0,30 %, сера — до 0,025 %, фосфор — до 0,025 %. Азот вводится в пределах 0,008–0,018 %. Заготовки поставляются в отожжённом или высокоотпущенном состоянии с твёрдостью не более 241 HB, что обеспечивает обрабатываемость резанием и подготовку структуры под последующую закалку.
После закалки с 840–860 C в масле и отпуска при 200–600 C достигаются следующие механические характеристики:
| Режим термообработки | в, МПа | 0,2, МПа | 5, % | KCU, Дж/см |
|---|---|---|---|---|
| Закалка 850 C, масло; отпуск 200 C | 1900 | 1600 | 7 | 30 |
| Закалка 850 C, масло; отпуск 400 C | 1400 | 1200 | 10 | 50 |
| Закалка 850 C, масло; отпуск 600 C | 1000 | 800 | 14 | 70 |
Сортамент и виды заготовок
- Горячекатаный круг диаметром 20–200 мм по ГОСТ 2590 — для токарной обработки валов, осей, шпинделей.
- Кованый круг и квадрат диаметром (стороной) 120–350 мм по ГОСТ 1133 — для крупногабаритных поковок.
- Поковки и штамповки по ГОСТ 8479 с припусками под механическую обработку.
- Трубные заготовки и полые профили для изготовления гильз и втулок.
- Прутки мерной и немерной длины с обрезкой под последующую горячую штамповку.
Технологические особенности
Сталь 50ХГА склонна к образованию флокенов, поэтому заготовки крупного сечения подвергают противофлокеновой обработке — замедленному охлаждению после ковки или изотермическому отжигу. Прокаливаемость стали обеспечивает сквозную закалку в сечениях до 40–50 мм при охлаждении в масле. При сварке требуется предварительный и сопутствующий подогрев до 200–300 C с последующей термообработкой, так как углеродный эквивалент превышает 0,60 %, что повышает риск холодных трещин в зоне термического влияния.
Обрабатываемость резанием в отожжённом состоянии удовлетворительная; после улучшения твёрдость 28–35 HRC требует применения твердосплавного инструмента. Заготовки 50ХГА поставляются с сертификатами качества, включающими результаты контроля макро- и микроструктуры, ультразвуковой дефектоскопии по ГОСТ 21120 для ответственных поковок.
Области применения
- Валы и оси редукторов, шпиндели металлорежущих станков, работающие при знакопеременных нагрузках.
- Шпильки, болты и крепёж повышенной прочности для энергетического и нефтегазового оборудования.
- Зубчатые колёса, червяки и валы-шестерни в приводах прокатных станов.
- Детали бурового инструмента и забойных двигателей, эксплуатируемые при ударных нагрузках.
- Упругие элементы и торсионы подвески тяжёлой техники.
- Поковки для штампов горячей деформации и пресс-форм.
Вопросы и ответы
Чем сталь 50ХГА отличается от 50ХГ?
Марка 50ХГА содержит регламентированное количество азота (0,008–0,018 %) и имеет более жёсткие ограничения по сере и фосфору (не более 0,025 % каждого), что снижает анизотропию свойств и повышает сопротивление хрупкому разрушению по сравнению с 50ХГ.
Какая максимальная твёрдость достигается после закалки?
После закалки с 850 C в масле поверхностная твёрдость составляет 58–62 HRC. После высокого отпуска при 600 C твёрдость снижается до 30–35 HRC при сохранении предела прочности не менее 1000 МПа.
Применяется ли 50ХГА для холодной штамповки?
Нет. Из-за высокого содержания углерода (0,46–0,54 %) сталь 50ХГА не предназначена для холодной объёмной штамповки. Заготовки используются для горячей штамповки, ковки и механической обработки с последующей термической обработкой.
Какой вид термообработки поставляемых заготовок?
Заготовки поставляются в отожжённом или высокоотпущенном состоянии с твёрдостью не более 241 HB. Это обеспечивает обрабатываемость резанием и подготовку структуры под закалку у потребителя.
