Стальной пруток 20ХН3А в Минске

Стальной пруток 20ХН3А: конструкционная легированная сталь для ответственных нагруженных деталей

Стальной пруток 20ХН3А — горячекатаный или кованый сортовой прокат из конструкционной легированной стали марки 20ХН3А по ГОСТ 4543-2016. Марка относится к хромоникелевым улучшаемым сталям, дополнительно микролегирована азотом (буква «А» в обозначении указывает на регламентированное содержание азота и повышенную чистоту по неметаллическим включениям). Пруток поставляется в термически обработанном состоянии — нормализация, нормализация с высоким отпуском или улучшение (закалка + высокий отпуск), что обеспечивает стабильную структуру сорбита и однородные механические свойства по сечению.

Химический состав и структура

Химический состав стали 20ХН3А регламентирован ГОСТ 4543-2016: углерод — 0,17–0,23 %, кремний — 0,17–0,37 %, марганец — 0,30–0,60 %, хром — 0,60–0,90 %, никель — 2,75–3,25 %, азот — не более 0,030 %. Ограничены сера (0,025 %) и фосфор (0,025 %). Сочетание хрома и никеля обеспечивает прокаливаемость до 40–50 мм в критическом диаметре при закалке в масле, что позволяет получать мартенситную структуру по всему сечению прутков средних диаметров. Азот в твёрдом растворе связывает нитридообразующие элементы и тормозит рост зерна при нагреве под закалку.

Механические свойства

После улучшения (закалка 850–870 C в масле, отпуск 550–600 C) сталь 20ХН3А демонстрирует предел прочности 980–1180 МПа, предел текучести не менее 835 МПа, относительное удлинение 12–14 %, ударную вязкость KCU 78–98 Дж/см. При нормализации твёрдость составляет 187–217 HB, после улучшения — 241–285 HB. Сталь сохраняет вязкость при пониженных температурах: ударная вязкость KCU при –40 C остаётся не ниже 49 Дж/см, что допускает эксплуатацию в климатических зонах с холодным климатом.

Сортамент и размеры

• Горячекатаный круглый пруток диаметром 12–180 мм по ГОСТ 2590-2006.
• Кованый пруток диаметром 180–350 мм по ГОСТ 1133-71.
• Калиброванный пруток диаметром 8–80 мм с полем допуска h11, h12 по ГОСТ 7417-75.
• Пруток со специальной отделкой поверхности (серебрянка) диаметром 8–50 мм.
• Длина мерная 4–6 м, немерная 2–6 м, кратная мерной.
• Кривизна прутков — не более 0,5 % длины для калиброванного проката.

Технологические свойства

Сталь 20ХН3А обладает удовлетворительной обрабатываемостью резанием в улучшенном состоянии (коэффициент обрабатываемости около 0,7 относительно стали 45). Температура ковки — 1200–850 C, охлаждение после ковки замедленное. Свариваемость ограниченная: сварка возможна с предварительным и сопутствующим подогревом до 150–200 C и последующей термообработкой. Сталь склонна к образованию флокенов, поэтому крупные поковки подвергают противофлокеновой обработке. Цементация при 900–930 C с последующей закалкой обеспечивает твёрдость поверхностного слоя 58–62 HRC при вязкой сердцевине.

Типовые области применения

• Валы, оси, шпиндели и торсионные валы металлорежущих станков и прокатных станов.
• Зубчатые колёса, шестерни и венцы редукторов тяжёлого машиностроения.
• Штоки и гильзы гидроцилиндров горно-шахтного и строительного оборудования.
• Крепёжные детали ответственного назначения: болты, шпильки, штифты авиационной и транспортной техники.
• Детали турбо- и компрессоростроения, работающие при знакопеременных нагрузках.
• Ходовые детали тракторов, экскаваторов и бульдозеров.

Сравнение режимов термической обработки

Контроль качества и приёмка

Прутки 20ХН3А принимают партиями с сертификатом качества, включающим результаты химического анализа, механических испытаний и контроля макроструктуры. Обязательны испытания на растяжение и ударный изгиб при нормальной и пониженной температуре. Проводят контроль загрязнённости неметаллическими включениями по ГОСТ 1778-70, контроль макроструктуры по ГОСТ 10243-75 и проверку на отсутствие флокенов. Для ответственных деталей заказывают прутки с ультразвуковым контролем сплошности по ГОСТ Р 55725-2013.

Вопросы и ответы