Сталь 20х2н4а

Содержание:

Инструментальная
Химический состав
40ХН2МА сталь свойства
Применение
Конструкционная сталь (КС)
Механические характеристики
Изготовление и свойства наиболее распространенных изделий из стали 20ХН3А
- Прутки ГОСТ 4543-71
- Поковки ГОСТ 8479-70

Инструментальная

1. Нелегированные углеродистые стали по госстандарту 1435-90 подразделяются на качественные и высококачественные. Предпоследние прописываются литерой У и цифрой, обозначающей среднюю углеродную концентрацию в десятых частях %. Таким образом, расшифровка марки стали У12 означает наличие С в пределах от 0,95 до 1,04%. В наименованиях сталей, относящихся к высококачественным, прописывается литера А. Значит, расшифровка марки стали У13А следующая: нелегированная углеродистая инструментальная сталь, высококачественная. В маркировках может быть приписана литера «Г», которая показывает на увеличенную марганцевую концентрацию. Пример: У8Г, У8ГА.

2. Прописка названия легированных сталей по госстандарту 5950-73 прописывается по тем же требованиям, что конструкционных. Разница в цифрах, показывающих углеродную массовую часть в составе. Концентрация последнего также обозначается в начале названия в десятых частях %. Когда углеродная концентрация примерно 1,0 %, тогда цифру в начале ее маркировки не пишут. Примерный вариант таков. Сталь 4Х2В5МФ имеет концентрацию: углеродную – с 0,3 и не больше 0,4 процентов; хромовую – с 2,2 и не больше 3,0 процентов; вольфрамовую – 4,5 и не больше 5,5 процентов; молибденовую – с 0,6 и не больше 0,9 процентов; ванадиевую – с 0,6 и не больше 0,9 процентов.

Химический состав

Стандарт	C	S	P	Mn	Cr	Si	Ni	Fe	Cu	V	Ti	Mo	W
TУ 14-1-1885-85	0.16-0.22	≤0.015	≤0.025	0.3-0.6	1.25-1.65	0.17-0.37	3.25-3.65	Остаток	≤0.25	—	—	—	—
ГОСТ 4543-71	0.16-0.22	≤0.025	≤0.025	0.3-0.6	1.25-1.65	0.17-0.37	3.25-3.65	Остаток	≤0.3	≤0.05	≤0.03	≤0.15	≤0.2

Fe — основа.
По ГОСТ 4543-71 регламентировано содержание в особовысококачественной стали: P≤0,025%; S≤0,015%; Сu≤0,25%.
По ТУ 14-1-1885-85 химический состав приведен для стали марки 20Х2Н4А-ВД. Для обеспечения требуемой величины зерна разрешается при выплавке стали вводить ванадий из расчета содержания его в стали не более 0,10 %, содержание которого в стали не определяется. Наличие вольфрама до 0,20 %, молибдена до 0,15 %, титана до 0,030 % не является браковочным признаком. Допустимое отклонение по содержанию марганца в стали ±0,010 %.

40ХН2МА сталь свойства

σ4551/10000=686 МПа, σ4551/1000=137 МПа, σ5901/10000=13 МПа, σ5901/1000=29 МПа.

Механические свойства стали 40ХН2МА
ГОСТ	Состояние поставки, режим термообработки	Сечение, мм	КП	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (Дж / см2)	НВ, не более
ГОСТ 4543-71	Пруток. Закалка 850 °С, масло. Отпуск 620 °С, вода	25	—	930	1080	12	50	78	—
Пруток. Закалка 850 °С, масло. Отпуск 620 °С, масло.	25	—	835	980	12	55	98	—
ГОСТ 8479-70	Поковки. Закалка. Отпуск	500-800	440	440	635	11	30	39	197-235
300-500 500-800	490	490	655	12 11	35 30	49 39	212-248
100-300 300-500	540	540	685	13 12	40 35	49 44	223-362
100-300 300-500 500-800	590	590	735	13 12 10	40 35 30	49 44 39	235-277
100-300 300-500	640	640	785	12 11	38 33	49 44	248-293
100-300	685	685	835	12	38	49	262-311
До 100 100-300	735	735	880	13 12	40 35	59 49	277-321
До 100 100-300	785	785	930	12 11	40 35	59 49	293-331
Механические свойства стали 40ХН2МА в зависимости от температуры отпуска
Температура отпуска, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (Дж / см2)	HB
Закалка 850 °С, масло
200 300 400 500 600	1600 1470 1240 1080 860	1750 1600 1370 1170 960	10 10 12 15 20	50 50 52 59 62	59 49 59 88 147	525 475 420 350 275
Механические свойства стали 40ХН2МА при повышенных температурах
Температура испытаний, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (Дж / см2)
Закалка 850 °С, масло. Отпуск 580 °С.
20 250 400 500	950 830 770 680	1070 1010 950 700	16 13 17 18	58 47 63 80	78 109 84 54
Образец диаметром 5 мм, длиной 25 мм, прокатанный. Скорость деформирования 2 мм/мин. Скорость деформации 0,001 1/с
700 800 900 100 1100 1200	— — — — — —	185 89 50 35 24 14	17 66 69 75 72 62	32 90 90 90 90 90	— — — — — —
Предел выносливости стали 40ХН2МА
σ-1, МПА	J-1, ÌÏÀ	n	Термообработка
447 392 519	274 235	106	Сечение 100 мм. Закалка 850 °C, масло. Отпуск 580 °C, σв=880 МПа. Сечение 400 мм. Закалка 850 °C, масло. Отпуск 610 °C, σв=790 МПа, σ0,2=880 МПа, σв=1080 МПа
Ударная вязкость стали 40ХН2МА KCU , (Дж/см2)
Т= +20 °С	Т= -40 °С	Т= -60 °С	Термообработка
103	93	59	Закалка 860 °С, масло. Отпуск 580 °С
Механические свойства стали 40ХН2МА в зависимости от сечения
Сечение, мм	Место вырезки образца	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ4 (%)	ψ %	KCU (Дж / см2)	HRCЭ
Пруток. Закалка 850 °С, масло. Отпуск 620 °С
40 60 80 100 120	Ц Ц 1/2R 1/2R 1/3R	880 830 730 670 630	1030 980 880 850 830	14 16 17 19 20	57 60 61 61 62	118 127 127 127 127	33 32 29 26 25
Закалка 850 °С, масло. Отпуск 540-660 °С
до 16 16-40 40-100 100-160 160-250	Ц Ц Ц Ц Ц	1000 900 800 700 650	1200-1400 1100-1300 1000-1200 900-1100 850-1000	9 10 11 12 12	— — — — —	90 50 60 60 60	— — — — —
Прокаливаемость стали 40ХН2МА
Расстояние от торца, мм	Примечание
1,5	3	6	9	12	15	21	27	33	42	Закалка 840 °С
49-59,5	40,5-60	50-60	50-59,5	49-59	48-59	45-56	41,5-53	41-50,5	36,5-48,5	Твердость для полос прокаливаемости, HRC
Количество мартенсита, %	Критическая твердость, HRCэ	Критический диаметр в воде	Критический диаметр в масле
50 90	44-47 49-53	153 137-150	114 100-114
Физические свойства стали 40ХН2МА
T (Град)	E 10- 5 (МПа)	a 10 6 (1/Град)	l (Вт/(м·град))	r (кг/м3)	C (Дж/(кг·град))	R 10 9 (Ом·м)
20	2.15	39	7850	331
100	2.11	11.6	38	490
200	2.01	12.1	37	506
300	1.9	12.7	37	522
400	1.77	13.2	35	536
500	1.73	13.6	33	565
600	13.9	31
700	29
800	27
Краткие обозначения:
σв	— временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа	å	— относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ0,05	— предел упругости, МПа	Jê	— предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ0,2	— предел текучести условный, МПа	σизг	— предел прочности при изгибе, МПа
δ5,δ4,δ10	— относительное удлинение после разрыва, %	σ-1	— предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σсж0,05 и σсж	— предел текучести при сжатии, МПа	J-1	— предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν	— относительный сдвиг, %	n	— количество циклов нагружения
sв	— предел кратковременной прочности, МПа	R и ρ	— удельное электросопротивление, Ом·м
ψ	— относительное сужение, %	E	— модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV	— ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2	T	— температура, при которой получены свойства, Град
sT	— предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа	l и ë	— коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С)
HB	— твердость по Бринеллю	C	— удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)]
HV	— твердость по Виккерсу	pn и r	— плотность кг/м3
HRCэ	— твердость по Роквеллу, шкала С	а	— коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ), 1/°С
HRB	— твердость по Роквеллу, шкала В	σtТ	— предел длительной прочности, МПа
HSD	— твердость по Шору	G	— модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

xn--402-8cd3de9c.xn--p1ai

Применение

Вышеперечисленные характеристики дают возможность применять сплав в разных промышленных отраслях:

В строительстве из него делают крепежи, на которые воздействуют знакопеременные изгибы.
Даже современные авиастроители используют сплав как материал для изготовления расходных элементов: фланцов, валов и прочих.
В машиностроительном деле производятся высококачественные изделия, работающие при постоянных переменных нагрузках.

Стоимость зависит от качества и габаритов лома, а также от планируемых объемов поставки.

Конструкционная сталь 30ХГСА была разработана в начале 40-х годов прошлого века и стала настоящим открытием, обеспечившим лидирующую роль Советского Союза в области самолетостроения. Сегодня сплав стал доступен для применения и в других отраслях промышленности.

Конструкционная сталь (КС)

Нелегированная КС обыкновенного качества имеет в обозначении по госстандарту 380-94 литеры «Ст» и условный номер марки (0-6) в соответствии с химическим содержанием и механическими характеристиками, которые имеют прямую зависимость: выше углеродная концентрация и характеристики прочности, значит больше номер. Литера «Г» означает увеличенную концентрацию марганца. До марки выставляют группу, гр. «А» в марке не прописывается. Для маркировки категории приписывают номер в окончании, 1-ую же не проставляют.

Маркировку КС по углеродной концентрации (в %): Ст0 — до 0,23, Ст1 — с 0,06, ˂ 0,12, Ст2 — с 0,09, ˂ 0,15, Ст3 — с 0,14, ˂ 0,22, Ст4 — с 0,18, ˂ 0,27, Ст5 — с 0,28, ˂ 0,37, Ст6 — с 0,38, ˂ 0,49.

Механические характеристики

Сечение, мм	t отпуска, °C	s_Т\|s_0,2, МПа	σ_B, МПа	d₅, %	y, %	кДж/м2, кДж/м2	Твёрдость по Бринеллю, МПа	HRC
Закалка в масло с 860 °С + закалка в масло с 780 °С + отпуск при 180 °С, охлаждение на воздухе или в масле
≤15	—	≥1080	≥1270	≥9	≥45	≥765	—	—
Закалка + Отпуск
120-160	—	≥760	≥880	≥12	≥50	—	≥262	—
Закалка в масло с 840 °С + Отпуск
—	200	≥1360	≥1500	≥7	≥56	—	—	—
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин. Скорость деформации 0,002 1/с.
—	—	≥63	≥120	≥56	≥78	—	—	—
Прутки из стали 20Х2Н4А по ТУ 14-1-1885-85. Закалка в масло с 850-870 °С + Закалка в масло с 770-790 °С + Отпуск при 180 °С, охлаждение на воздухе или в масле. В графе KCU указаны значения KCU вдоль волокна/KCU поперек волокна
Образец 15х15	—	≥1080	≥1270	≥9	≥45	≥784	363-444	—
Закалка + Отпуск
15-30	—	≥820	≥940	≥12	≥50	—	≥277	—
Закалка в масло с 840 °С + Отпуск
—	300	≥1280	≥1400	≥7	≥60	—	—	—
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин. Скорость деформации 0,002 1/с.
—	—	≥45	≥56	≥64	≥95	—	—	—
Цементация при 900-920 °С, охлаждение на воздухе + закалка в масло с 780-810 °С + отпуск при 180-200 °С, охлаждение на воздухе
20-50	—	≥1050	≥1220	≥12	≥45	≥1158	360	57-64
Закалка + Отпуск
160-200	—	≥740	≥860	≥12	≥50	—	≥262	—
Закалка в масло с 840 °С + Отпуск
—	400	≥1140	≥1300	≥7	≥63	—	—	—
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин. Скорость деформации 0,002 1/с.
—	—	≥36	≥56	≥58	≥100	—	—	—
Цементация при 920-950 °С + нормализация при 900-920 °С, охлаждение на воздухе или закалка в масло с 880-920 °С + отпуск при 630-660 °С, охлаждение на воздухе. Закалка в масло с 780-820 °С + отпуск при 150-200 °С, охлаждение на воздухе
150	—	≥830	≥1080	≥9	≥35	≥765	321-420	57-64
Закалка + Отпуск
200-240	—	≥720	≥860	≥12	≥50	—	≥255	—
Закалка в масло с 840 °С + Отпуск
—	500	≥970	≥1170	≥10	≥67	—	—	—
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин. Скорость деформации 0,002 1/с.
—	—	≥22	≥37	≥63	≥100	—	—	—
Закалка + Отпуск
30-50	—	≥820	≥940	≥12	≥50	—	≥277	—
Закалка в масло с 840 °С + Отпуск
—	600	≥790	≥1000	≥11	≥72	—	—	—
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин. Скорость деформации 0,002 1/с.
—	—	≥20	≥27	≥59	≥100	—	—	—
Закалка + Отпуск
50-80	—	≥820	≥940	≥12	≥50	—	≥269	—
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин. Скорость деформации 0,002 1/с.
—	—	≥16	≥26	≥65	≥100	—	—	—
Закалка + Отпуск
80-120	—	≥780	≥900	≥12	≥50	—	≥262	—
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин. Скорость деформации 0,002 1/с.
—	—	≥16	≥22	≥71	≥100	—	—	—

Изготовление и свойства наиболее распространенных изделий из стали 20ХН3А

Прутки ГОСТ 4543-71

Эти детали закаливаются в масле при температуре 820°С, затем они отпускаются в воде или масле при показаниях термометра +500°С. Сечение подобных изделий составляет 15 мм. Условный предел текучести достигает 735 МПа.

Детали довольно прочные. Их временное сопротивление разрыву выдерживает до 930 МПа. Относительное удлинение после разрыва может достигать 12%, сужение – 55%.

Поковки ГОСТ 8479-70

Эти изделия проходят закалку и отпуск. Диаметр их сечения доходит до 100 мм. Условный предел текучести варьируется в пределах от 590 до 685 МПа. Предельная прочность изделий при растяжении наступает при 735-835 МПа. Относительное удлинение стенок изделия после разрыва составляет 13-14%, сужение 42-45%.