Стальной круг 20ХН3МА: конструкционная легированная сталь для ответственных деталей
Стальной круг 20ХН3МА — горячекатаный или кованый сортовой прокат из конструкционной легированной стали, выплавляемой по ГОСТ 4543-2016. Марка 20ХН3МА относится к хромоникельмолибденовым улучшаемым сталям и содержит углерод в пределах 0,17–0,23 %, хром 0,60–0,90 %, никель 2,75–3,25 %, молибден 0,20–0,30 %. Буква «А» обозначает повышенную чистоту по сере и фосфору — не более 0,025 % каждого элемента. Такое сочетание обеспечивает прокаливаемость до 60–80 мм в поперечном сечении и высокую вязкость сердцевины при сохранении прочности поверхностного слоя.
Сортамент и технические параметры
Круг поставляется диаметром от 20 до 250 мм в горячекатаном, кованом или термообработанном состоянии. Точность прокатки соответствует группам В и Б по ГОСТ 2590-2006, кривизна не превышает 0,5 % длины для прутков длиной 4–6 м. Стандартные механические свойства после улучшения (закалка 850–870 C в масле, отпуск 580–620 C): временное сопротивление 980–1180 МПа, предел текучести не менее 835 МПа, относительное удлинение 12–14 %, ударная вязкость KCU 78–98 Дж/см.
| Диаметр, мм | Состояние поставки | в, МПа | 0,2, МПа | KCU, Дж/см |
|---|---|---|---|---|
| 30 | улучшенный | 1080 | 885 | 88 |
| 60 | улучшенный | 1030 | 835 | 78 |
| 100 | нормализованный | 780 | 590 | 59 |
| 150 | горячекатаный | 690 | 490 | 49 |
Технологические особенности
Сталь 20ХН3МА склонна к образованию флокенов, поэтому прокат проходит противофлокенную обработку и замедленное охлаждение. Температурный интервал ковки — 1180–850 C с последующим отжигом при 680–700 C. Свариваемость ограниченная: требуется подогрев до 200–250 C и последующая термообработка. Обрабатываемость резанием в улучшенном состоянии удовлетворительная, в нормализованном — пониженная из-за вязкости стружки.
Области применения
- Валы, шестерни и шпиндели металлорежущих станков и прокатных станов.
- Детали турбокомпрессоров, роторы и диски газоперекачивающих агрегатов.
- Крепёж ответственного назначения для нефтегазового оборудования, работающий при знакопеременных нагрузках.
- Зубчатые колёса редукторов подъёмно-транспортных машин и буровых установок.
- Штоки гидроцилиндров и детали пневмоавтоматики, эксплуатируемые при температурах от –60 до +450 C.
- Элементы авиационных шасси и агрегатов, где требуется сочетание прочности и ударной вязкости.
Нормативная база
- ГОСТ 4543-2016 — общие технические условия на легированный сортовой прокат.
- ГОСТ 2590-2006 — сортамент горячекатаного круглого проката.
- ГОСТ 1050-2013 — требования к качеству поверхности и макроструктуре.
- ГОСТ 14955-77 — прокат со специальной отделкой поверхности.
Вопросы и ответы
Чем сталь 20ХН3МА отличается от 20ХН3А?
Марка 20ХН3МА дополнительно легирована молибденом 0,20–0,30 %, что повышает прокаливаемость и сопротивление отпускной хрупкости. У 20ХН3А молибден отсутствует, поэтому критический диаметр прокаливаемости меньше на 20–30 %.
Какой диаметр круга обеспечивает сквозную прокаливаемость?
При закалке в масле сквозная прокаливаемость достигается для сечения до 60–80 мм. Для диаметров свыше 100 мм применяют закалку в воде или водополимерной среде с обязательным контролем трещинообразования.
Допускается ли сварка круга 20ХН3МА?
Сварка возможна с предварительным подогревом 200–250 C, использованием низководородистых электродов и последующей закалкой с отпуском. Без термообработки сварной шов склонен к образованию холодных трещин.
Какие виды термообработки применяют для круга 20ХН3МА?
Основные виды — улучшение (закалка 850–870 C в масле, высокий отпуск 580–620 C), нормализация при 880–900 C и изотермический отжиг при 680–700 C для снятия внутренних напряжений перед механической обработкой.
