Стальные листы 20ХН3А: характеристики, сортамент и применение
Стальные листы 20ХН3А — горячекатаный или холоднокатаный прокат из легированной конструкционной стали марки 20ХН3А по ГОСТ 4543. Марка относится к хромоникелевым улучшаемым сталям, содержит 0,17–0,24 % углерода, 0,60–0,90 % хрома, 2,75–3,25 % никеля. Листовой прокат поставляется в термически обработанном (улучшенном) или горячекатаном состоянии, толщиной от 0,5 до 60 мм, шириной до 2000 мм. Сталь 20ХН3А — сквозная улучшаемая марка, обеспечивающая сочетание прочности и вязкости после закалки с отпуском, что определяет её применение в ответственных нагруженных деталях.
Химический состав и механические свойства листов 20ХН3А
Химический состав стали 20ХН3А регламентирован ГОСТ 4543. Ключевые элементы: углерод 0,17–0,24 %, кремний 0,17–0,37 %, марганец 0,30–0,60 %, хром 0,60–0,90 %, никель 2,75–3,25 %. Сера и фосфор — не более 0,025 % каждого. Механические свойства листов после улучшения (закалка 860 C в масле, отпуск 200–600 C): предел прочности 980–1270 МПа, предел текучести 785–1080 МПа, относительное удлинение 9–12 %, ударная вязкость KCU 59–88 Дж/см. Прокаливаемость стали 20ХН3А — сквозная до 50 мм, что позволяет получать однородные свойства по сечению листа.
| Толщина листа, мм | Состояние | в, МПа | т, МПа | KCU, Дж/см |
|---|---|---|---|---|
| 1,0–4,0 | Холоднокатаный, улучшенный | 1080–1270 | 930–1080 | 59–69 |
| 5,0–12,0 | Горячекатаный, улучшенный | 980–1180 | 835–980 | 69–88 |
| 14,0–30,0 | Горячекатаный, нормализованный | 780–980 | 590–785 | 78–98 |
| 32,0–60,0 | Горячекатаный, улучшенный | 880–1080 | 685–880 | 59–78 |
Технологические особенности листовой стали 20ХН3А
Листы 20ХН3А обладают ограниченной свариваемостью из-за повышенного содержания никеля и углерода. Сварка возможна с предварительным подогревом до 200–300 C и последующей термообработкой. Обрабатываемость резанием в улучшенном состоянии — удовлетворительная (Kv = 0,8–1,0 при HB 217–248). Штампуемость в холодном состоянии ограничена высокой прочностью; для гибки требуется радиус не менее 2–3 толщин листа. Лазерная и плазменная резка листов 20ХН3А толщиной до 30 мм не вызывает затруднений, кромки требуют последующей механической обработки.
Области применения листового проката 20ХН3А
- Несущие элементы мостовых кранов и грузоподъёмных механизмов, работающих при знакопеременных нагрузках.
- Корпусные детали редукторов, шпиндельные узлы металлорежущих станков.
- Элементы шасси и подвески тяжёлой карьерной техники, буровых установок.
- Детали авиационных агрегатов, работающие при температурах до 400 C.
- Оснастка для холодной штамповки, пуансоны и матрицы повышенной стойкости.
- Высоконагруженные крепёжные элементы нефтегазового оборудования.
Сортамент и нормативная база
Листовой прокат из стали 20ХН3А поставляется по ГОСТ 19903 (горячекатаный) и ГОСТ 19904 (холоднокатаный). Точность прокатки — нормальная и повышенная. Предельные отклонения по толщине для листов 1–60 мм соответствуют ГОСТ 19903. Поставка возможна в виде листов мерной длины, немерной и кратной длины. Для ответственных деталей применяется ультразвуковой контроль сплошности по ГОСТ 22727. Термообработка листов проводится в защитной атмосфере для предотвращения обезуглероживания.
Вопросы и ответы
Какая твёрдость у листов 20ХН3А после улучшения?
После закалки и высокого отпуска твёрдость составляет 217–248 HB. После низкого отпуска — 269–321 HB в зависимости от режима термообработки.
Возможна ли сварка листов 20ХН3А без подогрева?
Нет. Из-за склонности к образованию холодных трещин требуется предварительный подогрев до 200–300 C и последующий отпуск сварного соединения.
Какой максимальный размер листа 20ХН3А по толщине?
Горячекатаные листы поставляются толщиной до 60 мм, холоднокатаные — до 4 мм. Ширина достигает 2000 мм для горячекатаного проката.
Чем отличается 20ХН3А от 20ХН3?
Марка 20ХН3А имеет более узкие пределы по химическому составу и повышенные требования к чистоте по неметаллическим включениям, что обеспечивает стабильные механические свойства.
