Стальной круг 20ХН2МА: характеристики, термообработка и применение
Стальной круг 20ХН2МА — горячекатаный или кованый сортовой прокат из легированной конструкционной стали перлитного класса, поставляемый по ГОСТ 4543-2016. Марка 20ХН2МА содержит 0,17–0,24 % углерода, 0,40–0,70 % хрома, 1,60–2,00 % никеля и 0,15–0,25 % молибдена; буква «А» обозначает повышенную чистоту по неметаллическим включениям и ограничение серы и фосфора до 0,025 % каждого. Такое сочетание обеспечивает прокаливаемость до 40–50 мм в поперечнике и вязкую сердцевину при высокой поверхностной твёрдости после цементации.
Сортамент и состояние поставки
Круг 20ХН2МА выпускают диаметром от 12 до 200 мм в состоянии поставки без термической обработки либо в термообработанном виде. Для мелких сечений применяют волочение и обточку, для крупных — ковку с последующим отжигом. Кривизна прутков регламентируется на длине 1 м, овальность не превышает допуска по диаметру.
- горячекатаный круг — ГОСТ 2590, предельные отклонения по В1 и В2;
- кованый круг — ГОСТ 1133, с припуском под механическую обработку;
- калиброванный прокат — ГОСТ 1051, квалитет h11–h12;
- шлифованный пруток — ГОСТ 14955, шероховатость Ra 1,25 мкм;
- термообработанный прокат — нормализация или улучшение по согласованию.
Механические свойства после улучшения
После закалки с 850–870 C в масле и высокого отпуска при 600–650 C сталь 20ХН2МА обеспечивает предел прочности 980–1180 МПа при относительном удлинении не менее 10 % и ударной вязкости KCU 60–90 Дж/см. Сочетание прочности и хладостойкости до –60 C позволяет применять круг в деталях, работающих при знакопеременных нагрузках и контакте с агрессивными средами.
| Диаметр, мм | Состояние | в, МПа | , % | KCU, Дж/см |
|---|---|---|---|---|
| 20 | улучшение | 1080 | 12 | 88 |
| 40 | улучшение | 1030 | 11 | 78 |
| 60 | нормализация | 780 | 14 | 64 |
| 80 | улучшение | 980 | 10 | 59 |
| 120 | отжиг | 620 | 16 | 70 |
Термообработка и технологические режимы
Цементация проводится при 920–940 C с последующей закалкой в масле и низким отпуском 180–200 C; твёрдость поверхностного слоя достигает 58–62 HRC при глубине слоя 0,8–1,5 мм. Для объёмно улучшаемых деталей применяют изотермическую закалку в соляных ваннах, что снижает коробление длинномерных валов. Обрабатываемость резанием в состоянии поставки удовлетворительная, после улучшения — пониженная, что учитывают при назначении режимов на токарных и фрезерных центрах.
Области применения
- зубчатые колёса и валы редукторов прокатных станов, буровых лебёдок;
- шпиндели и шлицевые валы металлорежущих станков с ЧПУ;
- крестовины и полуоси карданных передач тяжёлой техники;
- детали авиационных агрегатов, работающие при –60…+250 C;
- болты, шпильки и анкерные связи энергетического оборудования;
- поршневые пальцы и штоки гидроцилиндров горной техники.
Вопросы и ответы
Чем 20ХН2МА отличается от 20ХН3А?
Марка 20ХН2МА содержит 1,6–2,0 % никеля и дополнительно легирована молибденом, что повышает прокаливаемость и сопротивление отпускной хрупкости по сравнению с 20ХН3А при меньшем содержании никеля.
До какой твёрдости цементуется круг 20ХН2МА?
После цементации при 920–940 C, закалки в масле и отпуска 180–200 C поверхностный слой достигает 58–62 HRC при эффективной глубине 0,8–1,5 мм.
При какой температуре эксплуатируется сталь 20ХН2МА?
Улучшенный прокат сохраняет ударную вязкость до –60 C; длительная работа возможна до +250 C без существенного снижения прочностных характеристик.
Сваривается ли сталь 20ХН2МА?
Сварка ограниченно технологична из-за склонности к образованию холодных трещин: требуется подогрев 150–200 C, сварочные материалы с низким содержанием водорода и последующий отпуск.
