Сталь 20Х2Н4А
Общие данные
Заменитель |
Сталь 15ХГН2ТА, Сталь 20ХГНТР, Сталь 20ХГНР |
Вид поставки |
Сотовой 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. Трубы ОСТ 14-21-77. |
Назначение |
Шестерни, вал-шестерни, пальцы и другие цементируемые, особо ответственные, высоконагруженные 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) | 0.16-0.22 |
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, кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин. Скорость деформации 0,002 1/с. | ||||
700 | 63 | 120 | 56 | 78 |
800 | 45 | 56 | 64 | 95 |
900 | 36 | 56 | 58 | 100 |
1000 | 22 | 37 | 63 | 100 |
1100 | 20 | 27 | 59 | 100 |
1150 | 16 | 26 | 65 | 100 |
1220 | 16 | 22 | 71 | 100 |
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
t отпуска, °С | σ0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/м2 |
Закалка 840 °С, масло. | |||||
200 | 1360 | 1500 | 7 | 56 | 120 |
300 | 1280 | 1400 | 7 | 60 | 100 |
400 | 1140 | 1300 | 7 | 63 | 120 |
500 | 970 | 1170 | 10 | 67 | 220 |
600 | 790 | 1000 | 11 | 72 | 235 |
Механические свойства в зависимости от сечения
Сечение, мм | σ0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/м2 | HB |
Закалка, отпуск | ||||||
30 | 820 | 940 | 12 | 50 | 80 | 277 |
50 | 820 | 940 | 12 | 50 | 70 | 277 |
80 | 820 | 940 | 12 | 50 | 70 | 269 |
120 | 780 | 900 | 12 | 50 | 60 | 262 |
160 | 760 | 880 | 12 | 50 | 60 | 262 |
200 | 740 | 860 | 12 | 50 | 60 | 262 |
240 | 720 | 860 | 12 | 50 | 60 | 255 |
Механические свойства прутка
Термообработка, состояние поставки | Сечение, мм | s0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/м2 | HB | HRCэ |
Закалка 860 °С, масло. Закалка 780 °С, масло. Отпуск 180 °С, воздух или масло. | 15 | 1080 | 1270 | 9 | 45 | 78 | ||
Цементация 900-920 °С, воздух. Закалка 780-810 °С, масло. Отпуск 180-200 °С, воздух. | 50 | 1050 | 1220 | 12 | 45 | 118 | 360 | 57-64 |
Цементация 920-950 °С. Нормализация 900-920 °С, воздух или закалка 880-920 °С, масло. Отпуск 630-660 °С, воздух. Закалка 780-820 °С, масло. Отпуск 150-200 °С, воздух. | 150 | 830 | 1080 | 9 | 35 | 78 | 321-420 | 57-64 |
Технологические свойства
Температура ковки |
Начала 1200 °C, конца 800 °C. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101-350 мм — в яме. |
Свариваемость |
трудносвариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка. |
Обрабатываемость резанием |
После нормализации и отпуска при НВ 259 sB = 880 МПа Ku тв.спл. = 0.72, Ku б.ст. = 0.63. |
Склонность к отпускной способности |
малосклонна |
Флокеночувствительность |
чувствительна |
Температура критических точек
Критическая точка | °С |
Ac1 | 710 |
Ac3 | 800 |
Ar1 | 640 |
Ударная вязкость
Ударная вязкость, KCU, Дж/см2
Состояние поставки, термообработка | +20 | -20 | -40 | -70 |
Закалка 820 °С, масло. Отпуск 500 °С. | 147 | 147 | 157 | |
Образцы продольные из поковки (Закалка 880 °С, масло. Закалка 780 °С, масло. Отпуск 200 °С) | 65 | 61 | 63 | 62 |
Образцы поперечные из поковки (Закалка 880 °С, масло. Закалка 780 °С, масло. Отпуск 200 °С) | 32 | 33 | 35 | 30 |
Предел выносливости
σ-1, МПа | τ-1, МПа | σB, МПа | σ0,2, МПа | Термообработка, состояние стали |
617 | 372 | 1220 | 1050 | НВ 360 |
333 | 230 | 730 | 610 | НВ 238 |
382 | 960 | 680 | НВ 322 | |
421 | 940 | 850 |
Прокаливаемость
Нормализация 850 С. Закалка 840 С. Твердость для полос прокаливаемости HRCэ.
Расстояние от торца, мм / HRC э | |||||||||
3 | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | |
41.5-49.5 | 40.5-48.5 | 35.5-45.5 | 31-40 | 28-36.5 | 25-33 | 23.5-31 | 23-30.5 | 22.5-30.5 | |
Физические свойства |
Температура испытания, °С | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа | 203 | |||||||||
Плотность, ρn, кг/см3 | 7850 | |||||||||
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) | 24 | 18 |
Зарубежные аналоги Стали 20Х2Н4А
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) |
Поделиться: