Сталь марки 20ХН3А
| Марка: 20ХН3А (заменители: 20ХГНР, 20ХНГ, 38ХА, 15Х2ГН2ТА, 20ХГР) Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006. Калиброванный пруток: ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка: ГОСТ 14955-77. Полоса: ГОСТ 103-2006. Поковки и кованные заготовки: ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70. Трубы: ОСТ 14-21-77. Класс: Сталь конструкционная легированная Использование в промышленности: 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 % стали 20ХН3А | ||
| C | 0,17 - 0,24 | |
| Si | 0,17 - 0,37 | |
| Mn | 0,3 - 0,6 | |
| Ni | 2,75 - 3,15 | |
| S | до 0,025 | |
| P | до 0,025 | |
| Cr | 0,6 - 0,9 | |
| Cu | до 0,3 | |
| Fe | ~95 | |
| Зарубежные аналоги марки стали 20ХН3А | |
| Франция | 20NC11 |
| Швеция | 2515 |
| Болгария | 20ChN3A |
| Польша | 20HN3A |
| Дополнительная информация и свойства |
| Удельный вес: 7850 кг/м3 Термообработка: Закалка и отпуск. Температура ковки, °С: начала 1220, конца 800. Заготовка сечением до 10 мм охлаждается на воздухе, 101-300 мм в яме. Твердость материала: HB 10 -1 = 255 МПа. Температура критических точек: Ac1 = 730 , Ac3(Acm) = 810 , Ar3(Arcm) = 700 , Ar1 = 615 , Mn = 340 Обрабатываемость резанием: в горячекатанном состоянии при HB 177, σв=610 МПа, Кυб.ст=0,95 Свариваемость материала: ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом. Флокеночувствительность: чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости: склонна. |
| Механические свойства стали 20ХН3А | |||||||||
| ГОСТ | Состояние поставки, режим термообработки | Сечение, мм | КП | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (Дж / см2) | НВ (HRCЭ), не более |
| ГОСТ 4543-71 | Пруток. Закалка 820 °С, масло. Отпуск 500 °С, вода или масло | 15 | - | 735 | 930 | 12 | 55 | 108 | - |
| ГОСТ 8479-70 | Поковки. Закалка. Отпуск | До 100 | 590 685 | 590 685 | 735 835 | 14 13 | 45 42 | 59 59 | 235-277 262-311 |
| Цементация 920-950 °С. Нормализация 870-890 °С, воздух. Отпуск 630-660 °С, воздух. Закалка 790-810 °С, масло. Отпуск 180-200, воздух. | 100 | - | 690 | 830 | 11 | 50 | 69 | Сердцевины 240 Поверхности (59-63) | |
| Механические свойства стали 20ХН3А в зависимости от сечения | ||||||
| Сечение, мм | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ4 (%) | ψ % | KCU (Дж / см2) | HRCЭ |
| Закалка 850 °С, масло. Отпуск 200 °С, воздух | ||||||
| 5 15 20 | 1120 1180 1080 | 1420 1370 1270 | 12 13 13 | 55 65 65 | 86 76 89 | 44 44 44 |
| Закалка 880 °С, масло. Отпуск 600 °С, воздух | ||||||
| 30 50 80 220 220 | 700 610 580 510 570 | 800 730 700 660 690 | 20 19 23 14 23 | 70 71 68 51 67 | 167 167 167 167 157 | - - - - - |
| Механические свойства стали 20ХН3А в зависимости от температуры отпуска | ||||||
| Температура отпуска, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (Дж / см2) | HRCЭ |
| Нормализация 860 °С, воздух. Закалка 810 °С, масло | ||||||
| 200 300 400 500 600 | 1270 1260 1180 960 720 | 1510 1370 1260 1000 780 | 15 12 13 19 24 | 60 62 64 66 73 | 73 54 59 83 162 | 43 42 39 32 22 |
| Предел выносливости стали 20ХН3А | |||
| σ-1, МПА | J-1, МПА | n | Термообработка |
| 382 338 421 | - 225 - | 106 | σв=960 МПа. Закалка 820 °С, масло. Отпуск 200 °С. σв=730 МПа. Закалка 820 °С, масло. Отпуск 500 °С. σв=940 МПа. Закалка 800 °С, масло. Отпуск 500 °С. |
| Ударная вязкость стали 20ХН3А KCU, (Дж/см2) | ||||
| Т= 20 °С | Т= -20 °С | Т= -40 °С | Т= -50 (60) °С | Термообработка |
| 167 167 167 196 167 | - - - 122 - | 69 83 69 100 118 | 64 73 - (86) 78 | Заготовка сечением 30 мм. Закалка 880 °С, масло. Отпуск 560 °С. Заготовка сечением 50 мм. Закалка 880 °С, масло. Отпуск 560 °С. Заготовка сечением 80 мм. Закалка 880 °С, масло. Отпуск 560 °С. Нормализация 860 °С, воздух. Закалка 810 °С, масло. Отпуск 600 °С. Заготовка сечением 220 мм. Закалка 880 °С, масло. Отпуск 630 °С. |
| Прокаливаемость стали 20ХН3А | ||||||||||
| Расстояние от торца, мм | Примечание | |||||||||
| 1,5 | 3 | 4,5 | 6 | 7,5 | 9 | 12 | 15 | 21 | 39 | Закалка 830 °С |
| 43-51 | 42-50,5 | 41-50 | 39-49 | 37,5-47,5 | 35,5-46 | 33-43 | 31-40,5 | 27,5-35,5 | 22-31 | Твердость для полос прокаливаемости, HRC |
| Количество мартенсита, % | Критическая твердость, HRCэ | Критический диаметр в воде | Критический диаметр в масле |
| 50 90 | 32-37 39-44 | 70-96 42-64 | 44-62 20-38 |
| Физические свойства стали 20ХН3А | ||||||
| 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 | 2.12 | 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 | ||
| Краткие обозначения: | ||||
| σв | - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа | ε | - относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
| σ0,05 | - предел упругости, МПа | Jк | - 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 λ | - 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 | |
