Труба толстостенная круглая 38Х2МЮА в Минске

Труба толстостенная круглая 38Х2МЮА: азотируемая жаропрочная оболочка

Труба толстостенная круглая 38Х2МЮА — горячедеформированный бесшовный трубный прокат из азотируемой стали мартенситного класса, легированной хромом, молибденом, алюминием и азотом. Сочетание химического состава и отношения наружного диаметра к толщине стенки (D/S = 4–12) обеспечивает сквозную прокаливаемость, высокую поверхностную твёрдость после азотирования (до 1100–1200 HV) и сохранение прочностных характеристик при нагреве до 550–600 C. Труба применяется там, где требуется износостойкая поверхность при вязкой сердцевине: гильзы, цилиндровые втулки, шпиндели, плунжеры, детали арматуры высокого давления.

Химический состав и структура

Марка 38Х2МЮА регламентирована ГОСТ 4543-2016 (сталь 38Х2МЮА, обозначение по ISO — ~41CrAlMo7). Средний состав, %:

• углерод C — 0,35–0,42;
• кремний Si — 0,17–0,37;
• марганец Mn — 0,25–0,50;
• хром Cr — 1,35–1,65;
• молибден Mo — 0,15–0,25;
• алюминий Al — 0,70–1,10;
• сера S — 0,025; фосфор P — 0,025.

Алюминий в сочетании с хромом и молибденом формирует дисперсные нитриды AlN и CrN при азотировании, что даёт высокую твёрдость поверхностного слоя без резкого охрупчивания сердцевины. Молибден подавляет отпускную хрупкость второго рода и повышает прокаливаемость. Структура после нормализации — сорбит или троостит; после закалки и высокого отпуска — сорбит отпуска.

Механические свойства толстостенного проката

Свойства приведены для термообработанного состояния (закалка 930–950 C, масло; отпуск 600–650 C) применительно к стенке толщиной 10–40 мм:

Сортамент и геометрические параметры

Труба толстостенная круглая 38Х2МЮА поставляется по ТУ 14-3Р-55-2001, ГОСТ 8732-78 (горячедеформированная) и ГОСТ 8734-75 (холоднодеформированная) с отклонениями по стенке до 12,5 % для горячекатаного сортамента. Типовые размеры:

• наружный диаметр — 57–245 мм;
• толщина стенки — 8–45 мм;
• отношение D/S — 4–12;
• длина мерная — 4–9 м, немерная — 1,5–11,5 м;
• кривизна — не более 1,5 мм на 1 м длины.

Трубы проходят ультразвуковой контроль сплошности по ГОСТ 17410, гидроиспытание давлением до 1,5 рабочего, а также контроль макро- и микроструктуры на отсутствие флокенов и ликвационных полос. Для азотируемых деталей критично отсутствие обезуглероженного слоя — глубина обезуглероживания не должна превышать 0,3 мм на сторону.

Технология азотирования и упрочнения

Основное преимущество марки 38Х2МЮА в трубном исполнении — возможность формировать износостойкий слой непосредственно на внутренней или наружной поверхности без дополнительных покрытий. Применяют два режима:

• газовое азотирование в среде диссоциированного аммиака при 510–530 C, выдержка 20–40 ч — твёрдость 1000–1150 HV, слой 0,3–0,5 мм;
• ионное (плазменное) азотирование в тлеющем разряде при 520–560 C, 8–16 ч — твёрдость 950–1100 HV, минимальное коробление, слой 0,2–0,4 мм.

Перед азотированием заготовку подвергают улучшению (закалка + высокий отпуск) для получения сорбитной основы, устойчивой к деформации при длительной выдержке. После азотирования допускается шлифование с припуском не более 0,05–0,08 мм на сторону во избежание снятия упрочнённого слоя.

Области применения

Труба толстостенная круглая 38Х2МЮА востребована в узлах, где сочетаются знакопеременные нагрузки, абразивный износ и нагрев:

• гильзы и втулки цилиндров гидравлических прессов, насосов высокого давления, дозировочных агрегатов;
• плунжеры и шпиндели бурового оборудования, шпиндельные втулки металлорежущих станков;
• детали запорной и регулирующей арматуры нефтегазовой отрасли (седла, штоки, направляющие);
• корпуса шнековых пар и цилиндров экструдеров для переработки полимеров;
• элементы оснастки горячей штамповки и пресс-форм литья под давлением.

В энергетическом машиностроении труба используется для изготовления направляющих аппаратов и уплотнительных колец паровых турбин, работающих при 450–550 C. В металлургии — для роликов и проводковой арматуры прокатных станов.

Свариваемость и механическая обработка

Марка относится к ограниченно свариваемым: углеродный эквивалент Cэкв 0,75–0,85, что требует подогрева до 250–300 C и последующей термообработки шва. Для соединений ответственного назначения предпочтительны резьбовые, штифтовые и прессовые посадки. Обработка резанием в улучшенном состоянии — удовлетворительная; после азотирования поверхностный слой обрабатывается только шлифованием или электроэрозионными методами.

Вопросы и ответы