Никельсодержащий квадрат ГОСТ 1133-71: сортамент, марки и применение
Никельсодержащий квадрат ГОСТ 1133-71 — горячекатаный сортовой прокат квадратного сечения из углеродистой и низколегированной стали с регламентированной массовой долей никеля. Стандарт нормирует размеры, предельные отклонения, кривизну и косина реза для квадратов со стороной 5–200 мм. Наличие никеля в пределах 0,5–5,0 % повышает прокаливаемость, ударную вязкость при отрицательных температурах и сопротивление хрупкому разрушению, что критично для несущих металлоконструкций, работающих под динамической нагрузкой.
Сортамент и геометрические параметры
Прокат поставляется в прутках длиной 2–6 м и в мотках для профилей до 14 мм. Кривизна не превышает 0,5 % длины для горячекатаного состояния и 0,2 % — для термообработанного. Косина реза при резке на пресс-ножницах — не более 0,1 стороны профиля. Для квадратов свыше 100 мм допускается притупление углов радиусом до 0,15 стороны.
| Сторона квадрата, мм | Предельные отклонения, мм | Марка стали | Масса 1 м, кг | Состояние поставки |
|---|---|---|---|---|
| 12 | +0,3 / –0,3 | 20ХН2М | 1,13 | горячекатаный |
| 25 | +0,4 / –0,4 | 12ХН3А | 4,91 | нормализованный |
| 40 | +0,6 / –0,6 | 20ХН4ФА | 12,56 | улучшенный |
| 60 | +0,8 / –0,8 | 38ХН3МФА | 28,26 | термообработанный |
| 100 | +1,0 / –1,0 | 12Х2Н4А | 78,50 | горячекатаный |
Марки стали и механические свойства
Никель вводится в состав сталей перлитного и мартенситного классов для обеспечения прокаливаемости в сечениях до 80 мм. Прокат проходит контроль макроструктуры по ГОСТ 10243 и УЗК по ГОСТ 21105 при ответственном назначении.
- 12ХН3А — цементуемая, твёрдость сердцевины 30–40 HRC после закалки, применяется для зубчатых колёс редукторов прокатных станов.
- 20ХН4ФА — улучшаемая, предел текучести не менее 835 МПа, для валов и осей бурового оборудования.
- 38ХН3МФА — высокопрочная, в 1080 МПа, для тяжелонагруженных шпинделей и крепёжных деталей энергооборудования.
- 12Х2Н4А — хладостойкая, KCU при –60 C не менее 39 Дж/см, для металлоконструкций северного исполнения.
- 20ХН2М — улучшаемая, для рычагов, тяг и кронштейнов грузоподъёмных механизмов.
Применение в промышленности
Квадрат с никелем используется в станкостроении для направляющих и ходовых винтов, в нефтегазовом машиностроении — для переводников и муфт бурильных колонн, в металлургии — для деталей рольгангов и шпиндельных соединений. В тяжёлом машиностроении из него изготавливают шпильки разъёмов корпусов турбин, работающих при 350–450 C, и элементы крепления прессового оборудования.
Условия эксплуатации и контроль качества
Прокат сохраняет работоспособность при циклическом нагружении до 10 циклов и температурах от –60 C до +450 C в зависимости от марки. Обязательному контролю подлежат: химический состав по ГОСТ 22536, механические свойства при растяжении по ГОСТ 1497, ударная вязкость по ГОСТ 9454. Приёмка партии — по ГОСТ 7566.
Вопросы и ответы
Чем никельсодержащий квадрат отличается от обычного конструкционного?
Никель повышает прокаливаемость и ударную вязкость при отрицательных температурах. Квадрат из стали 12Х2Н4А сохраняет KCU не ниже 39 Дж/см при –60 C, тогда как Ст20 при этой температуре склонна к хрупкому разрушению.
Какие марки поставляются по ГОСТ 1133-71?
Стандарт распространяется на горячекатаный квадрат из углеродистой и низколегированной стали, включая никельсодержащие марки 12ХН3А, 20ХН4ФА, 38ХН3МФА, 12Х2Н4А, 20ХН2М.
Какой предельный размер квадрата с никелем выпускается?
Сортамент охватывает профили со стороной от 5 до 200 мм. Для сечений свыше 100 мм никельсодержащие марки поставляются преимущественно в горячекатаном состоянии с последующей механической обработкой.
Нужна ли термообработка перед механической обработкой?
Для марок 38ХН3МФА и 20ХН4ФА рекомендуется улучшение (закалка с высоким отпуском) до 28–32 HRC для обеспечения обрабатываемости резанием и стабильности размеров после финишной обработки.
