Шестигранник 20ХГСНМ: характеристики, сортамент и применение
Шестигранник 20ХГСНМ — горячекатаный или кованый профиль шестигранного сечения из конструкционной легированной стали марки 20ХГСНМ (аналог по ГОСТ 4543). Сталь относится к хромомарганцево-кремний-никель-молибденовой группе, сочетает повышенную прокаливаемость с высокой вязкостью сердцевины после улучшения. Шестигранник выпускается в виде прутков с размером «под ключ» от 8 до 100 мм, в состоянии поставки — без термообработки, термообработанный (улучшенный) или нормализованный.
Химический состав и механические свойства
Марка 20ХГСНМ содержит 0,17–0,23 % углерода, 0,9–1,2 % хрома, 0,8–1,1 % марганца, 0,6–0,9 % кремния, 0,4–0,7 % никеля и 0,2–0,3 % молибдена. Такое легирование обеспечивает прокаливаемость до 40–50 мм в диаметре при закалке в масле. После улучшения (закалка 880 C, отпуск 600 C) достигаются: временное сопротивление 1080–1270 МПа, предел текучести не менее 930 МПа, относительное удлинение 12 %, ударная вязкость KCU 60–80 Дж/см. Шестигранник 20ХГСНМ сохраняет работоспособность при температурах от –60 C до +400 C.
Сортамент и точность изготовления
Шестигранный прокат 20ХГСНМ поставляется по ГОСТ 2879 (горячекатаный) и ГОСТ 8560 (калиброванный). Предельные отклонения по размеру «под ключ»: для горячекатаного — плюс 0,4/минус 0,8 мм, для калиброванного — h11 или h12. Кривизна прутков не превышает 0,5 % длины. Калиброванный шестигранник проходит обточку или волочение, обеспечивая шероховатость Ra 2,5 мкм, что позволяет использовать его в автоматных операциях без предварительной правки.
| Размер под ключ, мм | Способ производства | Предельное отклонение, мм | Состояние поставки | Типовое применение |
|---|---|---|---|---|
| 10 | калиброванный | –0,09 | нагартованный | крепёж, шпиндели |
| 17 | горячекатаный | +0,4/–0,8 | без термообработки | валы, оси |
| 24 | горячекатаный | +0,4/–0,8 | улучшенный | зубчатые колёса |
| 36 | кованый | +0,5/–1,0 | нормализованный | шпильки, болты |
| 46 | горячекатаный | +0,5/–1,0 | улучшенный | тяги, рычаги |
| 60 | кованый | +0,6/–1,2 | без термообработки | валы редукторов |
Технологические особенности обработки
Шестигранник 20ХГСНМ хорошо обрабатывается резанием в улучшенном состоянии (HB 240–280). Свариваемость ограниченная — требуется подогрев до 200–250 C и последующая термообработка. Прокаливаемость позволяет получать твёрдость 45–50 HRC после закалки в масле для сечений до 40 мм. При цементации поверхностный слой достигает 58–62 HRC при вязкой сердцевине, что применяется для изготовления шестерён и кулачков.
Области применения
- Нефтегазовое оборудование: шпильки фланцевых соединений, штоки арматуры высокого давления.
- Тяжёлое машиностроение: валы редукторов, оси ходовых тележек, торсионные валы.
- Автомобилестроение: болты крепления головки блока, шатунные болты, полуоси.
- Металлургия: детали прокатных станов, шпиндели, соединительные муфты.
- Энергетика: крепёж паровых турбин, элементы паропроводной арматуры.
- Станкостроение: шпиндели, ходовые винты, зубчатые передачи.
Нормативная база
- ГОСТ 4543 — общие технические условия для легированной конструкционной стали.
- ГОСТ 2879 — сортамент горячекатаного шестигранного проката.
- ГОСТ 8560 — сортамент калиброванного шестигранника.
- ГОСТ 1050 — общие требования к качеству поверхности.
- ТУ 14-1-1529 — дополнительные требования для ответственных деталей.
Вопросы и ответы
Какая твёрдость у шестигранника 20ХГСНМ в состоянии поставки?
Без термообработки — HB 170–210. После улучшения — HB 240–280. После закалки с отпуском — 45–50 HRC в зависимости от сечения.
До какого диаметра прокаливается сталь 20ХГСНМ?
Критический диаметр при закалке в масле составляет 40–50 мм, что позволяет получать сквозную прокаливаемость для шестигранника размером до 40 мм.
Чем отличается 20ХГСНМ от 20ХГСА?
20ХГСНМ дополнительно легирована никелем и молибденом, что повышает прокаливаемость и ударную вязкость при отрицательных температурах до –60 C.
Можно ли сваривать шестигранник 20ХГСНМ?
Свариваемость ограниченная. Требуется подогрев 200–250 C, сварочные материалы с низким содержанием водорода и последующий отпуск при 600–650 C.
