Сталь 12Х2Н4А

Общие данные

Заменитель
Сталь 20ХГНРСталь 12ХН2Сталь 12ХН3АСталь 20Х2Н4АСталь 20ХГР
Вид поставки
Сотовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69.

Калиброванный пруток ГОСТ 1051-73, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.

Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.

Полоса ГОСТ 103-76.

Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.

Трубы ОСТ 14-21-77.

Назначение
Шестерни, валы, червяки, кулачковые муфты, поршневые пальцы 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.

Химический состав

Химический элемент %
Углерод (C) 0.09-0.15
Кремний (Si) 0.17-0.37
Медь (Cu), не более 0.30
Марганец (Mn) 0.30-0.60
Никель (Ni) 3.25-3.65
Фосфор (P), не более 0.025
Хром (Cr) 1.25-1.65
Сера (S), не более 0.025

Механические свойства

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, %
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, прокатанный. Скорость деформирования 20 мм/мин. Скорость деформации 0,007 1/с.
800 99 115 35 91
900 64 80 56 96
1000 43 54 65 100
1100 31 42 64 100
1200 20 28 58 100
1250 15 23 62 100

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С σ0,2, МПа σB, МПа ψ, % KCU, Дж/м2
Закалка 900 °С, масло.
200 1240 1560 49 88
300 1320 1540 56 74
400 1200 1320 59 103
500 1130 1200 62 125

Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, мм σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2 HB HRCэ
Закалка 850 °С, масло. Отпуск 200 °С, воздух.
5 1080 1270 13 60 105 39
15 930 1080 14 65 116 38
20 830 980 16 70 147 37
25 780 930 17 70 162 36
Закалка 780 °С, масло. Отпуск 130 °С, воздух.
20 980 1240 10 63 196 375
40 860 1180 11 64 172 355
60 690 1080 13 61 137 325

Механические свойства прутка

Термообработка, состояние поставки Сечение, мм σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2 HB HRCэ
Закалка 860 °С, масло. Закалка 760-800 °С, масло. Отпуск 180 °С, воздух или масло. 15 930 1130 10 50 88
Цементация 920-950 °С. Закалка 780-800 °С, масло. Отпуск 180-200 °С. 60 950 1200 10 50 80 255-302 59-63

Технологические свойства

Температура ковки
Начала 1220, конца 800. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101-300 мм — в яме.
Свариваемость
ограниченно свариваемая. РДС, АДС под флюсом.
Обрабатываемость резанием
при НВ 183-187 Ku тв.спл. = 1.26, Ku б.ст. = 0.96.
Склонность к отпускной способности
склонна
Флокеночувствительность
чувствительна

Температура критических точек

Критическая точка °С
Ac1 745
Ac3 800
Ar3 675
Ar1 625
Mn 438

Ударная вязкость

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка +20 -40
Заготовка сечением 10 мм. Закалка 850 °С, масло. Отпуск 200 °С, 1 ч. HRCэ 40. 102 91
Заготовка сечением 10 мм. Газовая цементация 910 °С (по 4-м граням), 3 ч. Закалка 810 °С, масло. Отпуск 200 °С, 1 ч. Глубина слоя 0,65 мм. HRCэ поверхности = 58. 34 25

Предел выносливости

σ-1, МПа n σB, МПа σ0,2, МПа Термообработка, состояние стали
 630  1Е+6  1220  1030 Закалка 860 °С, масло. Закалка 780 °С, масло. Отпуск 180 °С.
 421  1180  980 Закалка 860 °С. Закалка 780 °С, масло. Отпуск 180 °С.
 519  1350  1140 Нормализация 920 °С, воздух. Закалка 810 °С, масло. Отпуск 200 °С.
 676  1180  930 Цементация 910 °С. Закалка 790 °С, масло. Отпуск 200 °С.

Прокаливаемость

Закалка 860 °С.

Расстояние от торца, мм / HRC э
 1.5  3  4.5  9  12  15  18  21  24  30
 38.5-43.5  37.5-43.5  37.5-43.5  35.5-43.5  34-43.5  32-43.5  31-42.5  30.5-42  28.5-41.5  28-40.5

 

Кол-во мартенсита, % Крит.диам. в воде, мм Крит.диам. в масле, мм
95 30-100 18-80

Физические свойства

Температура испытания, °С 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа 200
Плотность, ρn, кг/см3 7840 7820 7760 7710 7630
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) 25 19
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 (α, 10-6 1/°С) 10.0 12.0 13.0 14.7 15.3 15.6

Зарубежные аналоги стали 12Х2Н4А

США Германия Япония Франция Англия Болгария Польша
DIN,WNr JIS AFNOR BS BDS PN
3310H 1,5752 SNC815 13NiCr14 655H13 12Ch2N4A 12H2N4A
E3310 14NiCr14 655M13
E3310X X12Ni5
G33106

Условные обозначения

Механические свойства
σB временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа
σ0,2 предел текучести условный, МПа
σсж предел прочности при сжатии, МПа
σсж0,2 предел текучести при сжатии, МПа
σ0,05 предел упругости, МПа
σизг предел прочности при изгибе, МПа
σ-1 предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
δ5 , δ4 , δ10 относительное удлинение после разрыва, %
ψ относительное сужение, %
ν относительный сдвиг, %
ε относительная осадка при появлении первой трещины, %
τК предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
τ-1 предел выносливости при испытании на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
KCU и KCV ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами вида U и V, Дж/см2
HRCэ и HRB твёрдость по Роквеллу (шкала C и B соответственно)
HB твёрдость по Бринеллю
HV твёрдость по Виккерсу
HSD твёрдость по Шору
Физические свойства
E модуль упругости нормальный, ГПа
G модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа
ρn плотность, кг/м3
λ коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙°C)
ρ удельное электросопротивление, Ом∙м
α коэффициент линейного теплового расширения, 10-61/°С
с удельная теплоёмкость, Дж/(кг∙°С)