Сдать сплав 20хн3а (гост 4543 — 71) в санкт-петербурге
Содержание:
Аналоги стали 20
Как ранее было отмечено, рассматриваемые стандарты маркировки применяются исключительно при производстве металла на территории стран СНГ. Зарубежные производители проводят выпуск большого количества аналогов, которые обладают схожими эксплуатационными характеристиками. Производство стали 20 налажено в США, Германии, Японии и многих других европейских странах. Зарубежные аналоги могут обладать несколько иным химическим составом, но эксплуатационные качества во многом схожи
Если рассматривать аналоги с другим химическим составом, то можно уделить внимание стали 30, 40Х и другим легированным сплавам. По своим основным качествам они несколько отличаются, но все же могут применяться при изготовлении идентичных изделий
В заключение отметим, что низкая концентрация углерода определяет необходимость в проведении термической обработки. Очень часто выполняется закалка, а также отпуск, которые позволяют повысить твердость и износостойкость поверхности, но при этом снизить хрупкость. Проводится цементация и другие процедуры внесения химических веществ в поверхностный слой. К примеру, цементация позволяет существенно увеличить твердость изделия. Многие процессы предусматривают применение специального оборудования. Поэтому в домашних условиях провести улучшение металла не получится.
Общие сведения стали 20ХН3А
| Заменитель марки |
| стали: 20ХГНР, 20ХНГ, 38ХА, 15Х2ГН2ТА, 20ХГР. |
| Вид поставки |
| Круг 20хн3а, сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70. Трубы ОСТ 14-21-77. |
| Применение |
| Шестерни, валы, втулки, силовые шпильки, болты, червяки, муфты и другие цементируемые детали, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах. |
Расшифровка
Справка. Аббревиатура СТ дает информацию о стали обычного состава с углеродистым содержанием. Цифрой помечается номер состава. Рядом с тем или иным видом стали можно увидеть ряд определенных символов, которые указывают на спокойное состояние – сп, пс – полуспокойное состояние и кп – кипящая.
Спокойная сталь образуется полным исключением кислорода. Для этого вводится в сплав кремний и марганец.
Сплав в ковше застывает быстро и сталь на выходе имеет плотную структуру и однородность. Верхняя часть покрыта газовой раковиной. Газ быстро улетучивается при механических манипуляциях, производимых с брусками.
Кипящий вариант стали образуется путем раскисления марганца. В нем превышен процент содержания железа, из-за чего происходит взаимодействие с углеродом. Происходит выделение углекислого газа. Образуются газовые пузыри, которые выглядят как кипящая масса.
У этой детали высокий процент пористости. Но у этого варианта достаточно низкая цена на рынке, а после использования не образуется вредных отходов. Полуспокойная сталь находится между описанной спокойной и кипящей.
По видам обработки сталь этой марки делят на кованую, калиброванную, горячекатаную и серебрянку. Последняя имеет круглое основание и покрыта специальным составом.
Химический состав
Как известно, характеристики абсолютно всех марок стали зависят в первую очередь от легирующих элементов в ее конечном составе. Именно добавки химических элементов в итоге и придают стали необходимые свойства, будь то твердость или, наоборот, пластичность, устойчивость к коррозии либо ударным нагрузкам
Именно поэтому так важно порой бывает изучить состав стали. Проще всего это сделать, заглянув в соответствующий ГОСТ
Сталь 20хн3а упоминается во множестве ГОСТов, поэтому, дабы облегчить вам поиски, мы приведем перечень всех элементов и значения их массовой доли в составе стали прямо в этой статье.
Выглядит он следующим образом:
- Углерод – 0,2 %.
- Хром – 0,75 %.
- Никель – 2,95 %.
- Марганец – 0,45 %.
- Кремний – 0,27 %.
- Медь – 0,3 %.
- Сера и фосфор – 0,025 %.
Характеристика материала. Сталь 20ХН3А.
|
Марка |
сталь 20ХН3А |
|
Заменитель: |
сталь 20ХГНР ,сталь 20ХНГ,сталь 38ХА ,сталь 15Х2ГН2ТА,сталь 20ХГР |
|
Классификация |
Сталь конструкционная легированная.Хромоникелевая |
|
Применение |
шестерни, валы, втулки, силовые шпильки, болты, муфты, червяки и другие цементуемые детали, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах. |
Химический состав в % материала 20ХН3А
|
C |
Si |
Mn |
Ni |
S |
P |
Cr |
Cu |
|
0.17 — 0.24 |
0.17 — 0.37 |
0.3 — 0.6 |
2.75 — 3.15 |
до 0.025 |
до 0.025 |
0.6 — 0.9 |
до 0.3 |
Температура критических точек материала 20ХН3А.
|
Ac1 = 730 , Ac3(Acm) = 810 , Ar3(Arcm) = 700 , Ar1 = 615 , Mn = 340 |
Механические свойства при Т=20oС материала 20ХН3А .
|
Сортамент |
Размер |
Напр. |
sв |
sT |
d5 |
y |
KCU |
Термообр. |
|
— |
мм |
— |
МПа |
МПа |
% |
% |
кДж / м2 |
— |
|
Пруток |
Æ 15 |
930 |
735 |
12 |
55 |
1080 |
Закалка и отпуск |
|
Твердость материала 20ХН3А после отжига , |
HB 10 -1 = 255 МПа |
Физические свойства материала 20ХН3А .
|
T |
E 10- 5 |
a 10 6 |
l |
r |
C |
R 10 9 |
|
Град |
МПа |
1/Град |
Вт/(м·град) |
кг/м3 |
Дж/(кг·град) |
Ом·м |
|
20 |
2.12 |
36 |
7850 |
270 |
||
|
100 |
2.04 |
11.5 |
35 |
7830 |
494 |
300 |
|
200 |
1.94 |
11.7 |
34 |
507 |
350 |
|
|
300 |
1.88 |
12 |
33 |
7760 |
523 |
450 |
|
400 |
1.69 |
12.6 |
33 |
536 |
550 |
|
|
500 |
1.69 |
12.8 |
31 |
565 |
650 |
|
|
600 |
1.53 |
13.2 |
31 |
7660 |
586 |
|
|
700 |
1.38 |
13.6 |
30 |
624 |
||
|
800 |
1.32 |
11.2 |
28 |
703 |
||
|
T |
E 10- 5 |
a 10 6 |
l |
r |
C |
R 10 9 |
Технологические свойства материала 20ХН3А .
|
Свариваемость: |
ограниченно свариваемая. |
|
Флокеночувствительность: |
чувствительна. |
|
Склонность к отпускной хрупкости: |
склонна. |
Обозначения:
| Механические свойства : | |
| sв | — Предел кратковременной прочности , |
| sT | — Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), |
| d5 | — Относительное удлинение при разрыве , |
| y | — Относительное сужение , |
| KCU | — Ударная вязкость , [ кДж / м2] |
| HB | — Твердость по Бринеллю , |
| Физические свойства : | |
| T | — Температура, при которой получены данные свойства , |
| E | — Модуль упругости первого рода , |
| a | — Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ) , [1/Град] |
| l | — Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)] |
| r | — Плотность материала , [кг/м3] |
| C | — Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)] |
| R | — Удельное электросопротивление, |
| Свариваемость : | |
| без ограничений | — сварка производится без подогрева и без последующей термообработки |
| ограниченно свариваемая | — сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке |
| трудносвариваемая | — для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки — отжиг |
Купить сталь 20ХН3А.Конструкционная легированная сталь.Хромоникелевая группа стали
Труба Уголок Швеллер Полоса Круг Шестигранник Арматура Квадрат Балка Лист
Химический состав
| Стандарт | C | S | P | Mn | Cr | Si | Ni | Fe | Cu | Mo |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TУ 108-1028-81 | 0.3-0.4 | ≤0.022 | ≤0.025 | 0.5-0.8 | 0.7-1.1 | ≤0.37 | 2.75-3.25 | Остаток | ≤0.25 | 0.25-0.4 |
| TУ 108.11.917-87 | 0.3-0.4 | ≤0.025 | ≤0.025 | 0.5-0.8 | 0.7-1.1 | 0.17-0.37 | 2.75-3.25 | Остаток | ≤0.3 | 0.25-0.4 |
| TУ 108-1029-81 | 0.3-0.4 | ≤0.022 | ≤0.022 | 0.5-0.8 | 0.7-1.1 | ≤0.37 | 2.75-3.25 | Остаток | ≤0.25 | 0.25-0.4 |
| TУ 108.11.889-87 | 0.3-0.4 | ≤0.02 | ≤0.02 | 0.5-0.8 | 0.7-1.1 | ≤0.37 | 2.75-3.25 | Остаток | ≤0.3 | 0.25-0.4 |
Fe — основа.
По 108.11.917-87 и ТУ НЗЛ 342-89 химический состав приведен для стали марки 34ХН3МА.
По ТУ 108.11.917-87 суммарное содержание серы и фосфора в стали должно быть ≤ 0,045 %.
По ТУ 108-1028-81 и ТУ 108-1029-81 химический состав приведен для стали марки 34ХН3МА. В заготовках допускается отклонения по содержанию элементов, указанных в таблице: углерод ± 0,010 %, кремний + 0,030 %.
При изготовлении заготовок дисков с высотой ступицы от 450 до 650 мм содержание фосфора и серы в стали должно быть не более 0,018 % каждого; для металла ВДП и ЭЛП допускается отклонение содержания марганца +0,10 %/-0,15 % . В стали ЭШП содержание серы должно быть не более 0,015 %. При разливке стали без вакуумирования для изготовления заготовок дисков с высотой ступицы более 300 мм должно производиться определение содержания водорода в металле. Результаты определения содержания водорода не являются приемо-сдаточными и по требованию потребителя подлежат занесению в паспорт заготовок.
По ТУ 108.11.889-87 допускаются отклонения по химическому составу: по углероду ±0,010 %, по хрому ±0,050 %, по марганцу ±0,020 %, по молибдену ±0,020 %, по ванадию ±0,020 %, по никелю -0,10 %, по кремнию +0,020 %. Суммарное содержание серы и фосфора не должно быть более 0,036 % при выплавке дуплекс-процессом и в электропечи. Содержание серы и фосфора после применения установки внепечного рафинирования и вакуумирования (УВРВ) не должно быть более 0,010 % и 0,012 % соответственно, при сумме серы и фосфора не более 0,020 %. Выплавка стали должна производиться по технической документации изготовителя с применением установки УВРВ. Допускается выплавка стали в кислой мартеновской печи дуплекс-процессом или в основной электродуговой печи.
Применение
Итак, начнем с самого, на наш взгляд, очевидного, но не менее важного вопроса, а именно с того, для чего используется сталь 20хн3а. Чаще всего из этого сорта стали изготавливаются детали, которые в дальнейшем подвергаются процессу цементации
Это значит, что подобного рода деталям необходимо будет в дальнейшем совмещать в себе поверхностную твердость и внутреннюю пластичность.
Подобные требования обычно предъявляются изделиям, которые за время своей эксплуатации так или иначе будут подвержены нагрузкам, в том числе и ударным. В данном случае твердый поверхностный слой будет препятствовать деформации детали, а внутренний мягкий слой будет принимать на себя все физические последствия удара и поглощать их без вреда для детали. В данную категорию можно зачислить валы, шпильки, болты, зубчатые колеса и втулки, а также многое другое.
Характеристики
Все основные свойства любой из марок стали неминуемо исследуются, далее проверяются и в конечном итоге заносятся в нормативно-технический документ, то бишь ГОСТ
К примеру, дабы лучше разобраться в теме статьи и в теме металлургии в целом, советуем вам обратить внимание на ГОСТ 8479-70, а также на ГОСТы 4543-71, 7417-75 и 103-2006. Изучая эти документы, вам, скорее всего, будут встречаться непонятные термины и обозначения, с которыми вам тоже не мешало бы ознакомиться, чтобы изучение подобных документов не давалось так тяжело
Однако мы немного отвлеклись от темы. Так как мы уже ознакомились с химическим составом стали 20хн3а, то можем довольно точно определить основные ее свойства
Данная сталь, благодаря примесям никеля, хрома и меди, наделена неплохой устойчивостью к коррозии, что весьма важно для многих деталей, изготавливаемых из этого сорта стали. Помимо этого, повышенное содержание никеля повышает прокаливаемость, что, несомненно, облегчит процесс цементации
За твердость здесь отвечает в первую очередь углерод, которого, несомненно, крайне мало для обеспечения изначальной твердости стали 20хн3а. Незначительно улучшает ситуацию кремний и хром, однако их воздействие на прочность и твердость стали крайне малозначительно.
Химический состав
| Стандарт | C | S | P | Mn | Cr | Si | Ni | Fe | Cu | Mo | O |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TУ 3-850-80 | 0.13-0.18 | ≤0.015 | ≤0.02 | 0.35-0.65 | 0.4-0.7 | 0.17-0.37 | 2.75-3.15 | Остаток | ≤0.3 | 0.2-0.3 | — |
| TУ 3-938-79 | 0.13-0.17 | ≤0.02 | ≤0.02 | 0.3-0.6 | 0.4-0.7 | 0.17-0.37 | 2.85-3.25 | Остаток | ≤0.2 | 0.25-0.35 | — |
| TУ 14-1-4612-89 | 0.13-0.18 | ≤0.015 | ≤0.02 | 0.35-0.65 | 0.4-0.7 | 0.17-0.37 | 2.75-3.15 | Остаток | ≤0.25 | 0.2-0.3 | ≤0.006 |
Fe — основа.
По ТУ 3-938-79, химический состав приведен для стали марки 16ХН3МА-Ш.
ТУ 14-1-4612-89 химический состав приведен для стали марки 16ХН3МА-Ш. Допускаемые отклонения по химическому составу в готовом прокате и массовая доля остаточных вольфрама, молибдена, титана и ванадия — по ГОСТ 4543.
По ТУ 3-850-80 химический состав приведен для стали марки 16ХН3МА. Наличие в стали остаточных титана до 0,030 %, вольфрама до 0,20 % и ванадия до 0,050 % не является браковочным признаком.
Цементация стали
И раз уж мы упомянули цементацию стали 20хн3а, то стоит рассказать вам, пусть и вкратце, о том, что собой представляет данный процесс. Сама суть процесса состоит в том, чтобы заведомо низкоуглеродистую (обычно до 0,2 % С) сталь насытить этим самым углеродом, тем самым придав ей твердости. Однако надо понимать, что подобный процесс науглеродит только поверхностный слой металлоизделия в пределах от 0,5 до 2 миллиметров, оставив середину мягкой и податливой.
Сам же процесс цементации, который и придает стали 20хн3а характеристики повышенной прочности, протекает при повышенных температурах (850-950 °С) в углеродсодержащей среде. На предприятиях обычно применяется газовая цементация с использованием метана или окиси углерода, однако подобную процедуру можно проводить и с использованием древесного угля или раствором углекислой натриевой соли.
При нагреве до вышеупомянутой температуры сталь переходит в активную фазу и адсорбирует в себя углерод из внешней среды. Однако этот процесс довольно медленный. Для науглероживания слоя в один миллиметр тратится от 4 до 10 часов, в зависимости от способа цементации.
Примерные расшифровки
Чтобы было понятно, как расшифровываются разные виды сталей, приведем несколько примеров, которые дают знания о маркировке.
- Р6М5Ф2К8. Данная маркировка указывает, что это сталь быстрорежущая, в ней содержатся компоненты в процентном отношении: молибден 5, ванадий 2, кобальт 8. Такой элемент, как хром есть во всех сталях данного вида, поэтому его не вносят в маркировку. Также здесь есть вольфрам, но его количество может изменяться. В данной маркировке его 6 процентов.
- У10ГА. Маркировка относится к инструментальному стальному сплаву, содержит 10 процентов углерода. Сталь качественная, имеет в своем составе марганец.
- 20ХГСА расшифровывается: углерод – 0,2 % (цифра впереди аббревиатуры). Затем в состав входит хром – Х, марганец – буква Г, кремний с полуторапроцентным содержанием (С). Буква «А» в любом сплаве обозначает высокое качество.
Зная условные обозначения можно легко определить марку стали.
- Теоретические основы и технология восстановительной плавки металлов из неокускованного сырья / С.В. Дигонский. — М.: Наука, 2007.
- Московский институт стали и сплавов. Фрагменты истории / В.А. Роменец. — М.: МИСИС, Руда и металлы, 2004.
- Справочник теплоэнергетика предприятий цветной металлургии. — М.: Металлургия, 1982.
- Статья на Википедии
Физические свойства стали 20ХН3А
| Температура испытания,°С | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| Модуль нормальной упругости, Е, ГПа | 212 | 204 | 194 | 188 | 169 | 169 | 153 | 138 | 132 | |
| Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа | 83 | 80 | 76 | 70 | 68 | 66 | 59 | 53 | 51 | |
| Плотность стали, pn, кг/м3 | 7850 | 7830 | 7760 | 7660 | ||||||
| Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) | 36 | 35 | 34 | 33 | 33 | 31 | 31 | 30 | 28 | |
| Уд. электросопротивление (p, НОм · м) | 270 | 300 | 350 | 450 | 550 | 650 | ||||
| Температура испытания,°С | 20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | 20-900 | 20-1000 |
| Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С) | 11.5 | 11.7 | 12.0 | 12.6 | 12.8 | 13.2 | 13.6 | 11.2 | ||
| Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг ·°С)) | 494 | 507 | 523 | 536 | 565 | 586 | 624 | 703 |
