Сталь
20ХН3А
Общие сведения
| Заменитель |
| стали: 20ХГНР, 20ХНГ, 38ХА, 15Х2ГН2ТА, 20ХГР. |
| 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, ГОСТ 8479-70. Трубы ОСТ 14-21-77. |
| Назначение |
| 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. |
Химический состав
| Химический элемент | % |
| Кремний (Si) | 0.17-0.37 |
| Медь (Cu), не более | 0.30 |
| Марганец (Mn) | 0.30-0.60 |
| Никель (Ni) | 2.75-3.15 |
| Фосфор (P), не более | 0.025 |
| Хром (Cr) | 0.60-0.90 |
| Сера (S), не более | 0.025 |
Механические свойства
Механические свойства
| Термообработка, состояние поставки | Сечение, мм | s0,2, МПа | sB, МПа | d5, % | y, % | KCU, Дж/м2 | HB | HRCэ | |
| Пруток. Закалка 820 °С, масло. Отпуск 500 °С. вода или масло. | |||||||||
| 15 | 735 | 930 | 12 | 55 | 108 | ||||
| Поковки. Закалка. Отпуск | |||||||||
| КП 590 | <100 | 590 | 735 | 14 | 45 | 59 | 235-277 | ||
| КП 685 | <100 | 685 | 835 | 13 | 42 | 59 | 262-311 | ||
| Цементация 920-950 °С. Нормализация 870-890 °С, воздух. Отпуск 630-660 °С, воздух. Закалка 790-810 °С, масло. Отпуск 180-200 °С, воздух. | |||||||||
| 100 | 690 | 830 | 11 | 50 | 69 | 240 | 59-63 | ||
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| t отпуска, °С | s0,2, МПа | sB, МПа | d5, % | y, % | KCU, Дж/м2 | HRCэ | |
| Нормализация 860 °С, воздух. Закалка 810 °С, масло. | |||||||
| 200 | 1270 | 1510 | 15 | 60 | 73 | 43 | |
| 300 | 1260 | 1370 | 12 | 62 | 54 | 42 | |
| 400 | 1180 | 1260 | 13 | 64 | 59 | 39 | |
| 500 | 960 | 1000 | 19 | 66 | 83 | 32 | |
| 600 | 720 | 780 | 24 | 73 | 162 | 22 | |
Механические свойства в зависимости от сечения
| Термообработка, состояние поставки | Сечение, мм | s0,2, МПа | sB, МПа | d5, % | y, % | KCU, Дж/м2 | HRCэ | |
| Закалка 850 °С, масло. Отпуск 200 °С, воздух. | ||||||||
| 5 | 1220 | 1420 | 12 | 55 | 86 | 44 | ||
| 15 | 1180 | 1370 | 13 | 65 | 76 | 44 | ||
| 20 | 1080 | 1270 | 13 | 65 | 89 | 44 | ||
| Закалка 880 °С, масло. Отпуск 600 °С, воздух. | ||||||||
| 30 | 700 | 800 | 20 | 70 | 167 | |||
| 50 | 610 | 730 | 19 | 71 | 167 | |||
| 80 | 580 | 700 | 23 | 68 | 167 | |||
| 220 | 510 | 660 | 14 | 51 | 167 | |||
| Место вырезки образцов — край | 220 | 570 | 690 | 23 | 67 | 157 | ||
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 |
| В горячекатаном состоянии при НВ 177, sB = 610 МПа Ku б.ст. = 0.95. |
| Склонность к отпускной способности |
| склонна |
| Флокеночувствительность |
| чувствительна |
Температура критических точек
| Критическая точка | °С |
| Ac1 | 730 |
| Ac3 | 810 |
| Ar3 | 700 |
| Ar1 | 615 |
| Mn | 340 |
Ударная вязкость
Ударная вязкость, KCU, Дж/см2
| Состояние поставки, термообработка | +20 | -20 | -40 | -50 | -60 |
| Заготовка сечением 10 мм. Закалка 850 С, масло. Отпуск 200 С. | 86 | 85 | |||
| Заготовка сечением 30 мм. Закалка 880 С, масло. Отпуск 560 С. | 167 | 69 | 64 | ||
| Заготовка сечением 50 мм. Закалка 880 С, масло. Отпуск 560 С. | 167 | 83 | 73 | ||
| Заготовка сечением 80 мм. Закалка 880 С, масло. Отпуск 560 С. | 167 | 69 | |||
| Нормализация 860 С, воздух. Закалка 810 С, масло. Отпуск 600 С. | 196 | 122 | 100 | 86 | |
| Заготовка сечением 220 мм. Закалка 880 С, масло. Отпуск 630 С. | 167 | 118 | 78 |
Предел выносливости
| s-1, МПа | t-1, МПа | n | sB, МПа | Термообработка, состояние стали |
| 382 | 1Е+6 | 960 | Закалка 820 С, масло. Отпуск 200 С. | |
| 338 | 225 | 1Е+6 | 730 | Закалка 820 С, масло. Отпуск 500 С. |
| 421 | 1Е+6 | 940 | Закалка 800 С, масло. Отпуск 500 С. |
Прокаливаемость
Закалка 830 С.
| Расстояние от торца, мм / HRC э | ||||||||||
| 1.5 | 3 | 4.5 | 6 | 7.5 | 9 | 12 | 15 | 21 | 39 | |
| 43-51 | 42-50.5 | 41-50 | 39-49 | 37-5-46 | 35.5-46 | 33-43 | 31-40.5 | 27.5-35.5 | 22-31 | |
| Кол-во мартенсита, % | Крит.диам. в воде, мм | Крит.диам. в масле, мм | Крит. твердость, HRCэ |
| 50 | 70-96 | 44-62 | 32-37 |
| 90 | 42-64 | 20-38 | 39-44 |
Физические свойства
| 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, pn, кг/см3 | 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 |