Шестигранник АС20ХГНМ: конструкционная легированная сталь для высоконагруженных деталей
Шестигранник АС20ХГНМ — горячекатаный сортовой прокат шестигранного поперечного сечения из конструкционной легированной стали марки 20ХГНМ, произведённый по технологии АС (алюминиевое раскисление с ограниченным содержанием кремния). Такая технология обеспечивает пониженное содержание кремния (не более 0,17 %) и повышенную чистоту по неметаллическим включениям, что улучшает пластичность и ударную вязкость при сохранении прокаливаемости. Прокат поставляется в термообработанном или горячекатаном состоянии и предназначен для последующей механической обработки и химико-термического упрочнения.
Химический состав и механические свойства
Марка 20ХГНМ относится к хромоникельмолибденовым улучшаемым сталям. Сочетание хрома (0,8–1,1 %), никеля (0,8–1,1 %) и молибдена (0,15–0,25 %) обеспечивает глубокую прокаливаемость — критический диаметр в масле достигает 40–50 мм. Технология АС дополнительно снижает склонность к отпускной хрупкости.
| Параметр | Значение | Условие | Единица | Стандарт |
|---|---|---|---|---|
| Предел текучести т | 785 | закалка + высокий отпуск | МПа | ГОСТ 4543 |
| Предел прочности в | 980 | закалка + высокий отпуск | МПа | ГОСТ 4543 |
| Относительное удлинение 5 | 12 | нормализация | % | ГОСТ 4543 |
| Ударная вязкость KCU | 59 | +20 C | Дж/см | ГОСТ 4543 |
| Твёрдость после закалки | 55 | 850 C, масло | HRC | ГОСТ 4543 |
| Содержание кремния | 0,17 | плавка АС | % | ГОСТ 4543 |
Сортамент и размеры
Шестигранник АС20ХГНМ выпускается в диапазоне размеров «под ключ» от 12 до 100 мм. Прокат диаметром до 50 мм поставляется в прутках длиной 3–6 м, свыше 50 мм — мерной или немерной длины. Кривизна прутков не превышает 0,5 % длины. Размеры и предельные отклонения регламентируются ГОСТ 2879 и ГОСТ 2591.
- Шестигранник 12–22 мм — для крепёжных деталей, шпинделей, валов малого сечения
- Шестигранник 24–40 мм — для зубчатых колёс, червяков, кулачков
- Шестигранник 42–60 мм — для тяжёлонагруженных валов, осей, шлицевых соединений
- Шестигранник 65–100 мм — для крупногабаритных деталей редукторов и прокатного оборудования
Термическая обработка
Для достижения требуемого комплекса свойств шестигранник АС20ХГНМ подвергают улучшению: закалка при 850–870 C в масле с последующим высоким отпуском при 580–650 C. После цементации при 920–950 C и закалки поверхностный слой приобретает твёрдость 58–62 HRC при вязкой сердцевине 30–40 HRC. Технология АС снижает вероятность образования флокенов и трещин при закалке крупных сечений.
Области применения
- Тяжёлое машиностроение — валы, оси, шпиндели прокатных станов
- Автомобилестроение — коленчатые валы, шатуны, шестерни коробок передач
- Станкостроение — шпиндели, ходовые винты, зубчатые передачи
- Нефтегазовое оборудование — буровые замки, переводники, элементы КНБК
- Энергетическое машиностроение — крепёж турбин, элементы арматуры высокого давления
Вопросы и ответы
Чем технология АС отличается от стандартной выплавки стали 20ХГНМ?
При технологии АС раскисление выполняется алюминием, а содержание кремния ограничено 0,17 %. Это снижает загрязнённость неметаллическими включениями и повышает ударную вязкость, особенно при отрицательных температурах.
Какая твёрдость достигается после цементации шестигранника АС20ХГНМ?
После цементации при 920–950 C, закалки и низкого отпуска поверхностный слой имеет твёрдость 58–62 HRC. Сердцевина сохраняет вязкость на уровне 30–40 HRC.
Для каких сечений обеспечивается сквозная прокаливаемость?
Критический диаметр прокаливаемости в масле составляет 40–50 мм. Для сечений свыше 50 мм рекомендуется применять ступенчатую закалку или изотермическую обработку.
По каким стандартам поставляется шестигранник АС20ХГНМ?
Химический состав и механические свойства — по ГОСТ 4543, сортамент шестигранного профиля — по ГОСТ 2879, предельные отклонения размеров — по ГОСТ 2591.
