г.Екатеринбург, пр.Космонавтов, 21
г.Новосибирск, ул. 2-я Станционная, 21
многоканальный
Заказать обратный звонок

20ХН3А

20ХН3А

сделать заявку

Сталь 20ХН3А конструкционная легированная высококачественная хромоникелевая

Заменители: Сталь 20ХГР, Сталь 20ХГНР, Сталь 38ХА, Сталь 15Х2ГН2ТА

Сталь 20ХН3А применяется: для производства шестерней, валов, втулок, силовых шпилек, болтов, гаек, червяков, муфт и других цементируемых деталей, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающих под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах; деталей трубопроводной арматуры; лап и шарошек буровых долот всех типоразмеров с продувкой воздухом, а также долот от 151 мм и менее, бурголовок методом горячей обработки давлением.

 

 

Химический состав в %
НТД C S P Mn Cr W V Ti Si O Ni Mo Fe Cu
ТУ 3-850-80 0,17-0,22 ≤0,015 ≤0,020 0,35-0,65 0,60-0,90 - - - 0,17-0,37 - 2,75-3,15 - Ост.  ≤0,30
ТУ 14-1-950-74 0,17-0,24 ≤0,025 ≤0,025 0,30-0,60 0,60-0,90 ≤0,20 ≤0,050 ≤0,030 0,17-0,37 - 2,75-3,15 ≤0,15 - ≤0,25
ТУ 14-1-2765-79 0,17-0,24 ≤0,025 ≤0,025 0,30-0,60 0,60-0,90 ≤0,20 ≤0,10 ≤0,030 0,17-0,37 - 2,75-3,15 ≤0,15 - ≤0,25
ГОСТ 4543-71 0,17-0,24 ≤0,025 ≤0,025 0,30-0,60 0,60-0,90 ≤0,20 ≤0,050 ≤0,030 0,17-0,37 - 2,75-3,15 ≤0,15 - ≤0,30
ТУ 14-1-4612-89 0,17-0,22 ≤0,015 ≤0,020 0,30-0,60 0,60-0,90 - - - 0,17-0,37 ≤0,006 2,75-3,15 - - ≤0,25
По ГОСТ 4543-71 регламентировано содержание в особовысококачественной стали: P≤0,025%; S≤0,015%; Сu≤0,25%.
По ТУ 14-1-2765-79 химический состав приведен для стали марки 20ХН3А-Ш.
По ТУ 14-1-950-86 химический состав приведен для стали марки 20ХН3А.
ТУ 14-1-4612-89 химический состав приведен для стали марки 20ХН3А-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 20ХН3А. Наличие в стали остаточных титана до 0,030 %, вольфрама до 0,20 %, молибдена до 0,15 % и ванадия до 0,050 % не является браковочным признаком.
 
 
 
 
Механические свойства
Механические свойства при 20°С
Состояние поставкиСечение
(мм)
t испыт.
(°C)
t отпуска
(°C)
sТ | s0,2
(МПа)
sB
(МПа)
d5
(%)
d4dd10y
(%)
KCU
(кДж/м2)
HBHRCHRBHVHSh
Заготовки деталей трубопроводной арматуры. Закалка в масло от 820-840 °C (выдержка 2,5-4,5 часа в зависимости от толщины и массы заготовки) с последующим отпуском в масле или на воздухе
  ≤50   500-580 675-785 ≥835 ≥12       ≥55 ≥800 248-293        
  50-80   500-580 ≥640 ≥785 ≥10       ≥42 ≥800 262-311        
Прутки горячекатаные в состоянии поставки по ТУ 14-1-4612-89. 1-я закалка в масло с 880-900 °C + 2-я закалка в масло с 800-820 °C + Отпуск при 170-220 °C, охлаждение на воздухе (образцы продольные)
  Образец 25 мм     ≥885 ≥980 ≥8       ≥40 ≥880 ≤269        
Прутки горячекатаные в состоянии поставки по ТУ 3-850-80. 1-я закалка в масло с 890±15 °C + 2-я закалка в масло с 775±15 °C + Отпуск при 170-220 °C, охлаждение на воздухе (образцы продольные)
  Образец     ≥882 ≥980 ≥8       ≥40 ≥784          
Прутки и полосы г/к и кованые. Закалка в масло или теплую воду с 820-840 °С + Отпуск при 400-500 °С, охлаждение в воде или масле
  Образец     ≥835 ≥980 ≥10       ≥55 ≥981 294-341        
Сортовой прокат. Цементация при 920-950 °С + Нормализация при 870-890 °С, охлаждение на воздухе + Отпуск при 630-660 °С, охлаждение на воздух + Закалка в масло с 790-810 °С + Отпуск при 180-200 °С, охлаждение на воздухе
  50-100     ≥690 ≥830 ≥11       ≥50 ≥690 ≥240 59-63      

 

 

 

Механические свойства в зависимости от сечения

Состояние поставкиСечение
(мм)
t испыт.
(°C)
t отпуска
(°C)
sТ | s0,2
(МПа)
sB
(МПа)
d5
(%)
d4dd10y
(%)
KCU
(кДж/м2)
HBHRCHRBHVHSh
Сортовой прокат. Закалка в масло с 850 °С + Отпуск при 200 °С, охлаждение на воздухе
  ≤5     ≥1220 ≥1420 ≥12       ≥55 ≥860   44      
  16-20     ≥1080 ≥1270 ≥13       ≥65 ≥890   44      
  6-15     ≥1180 ≥1370 ≥13       ≥65 ≥760   44      
Сортовой прокат. Закалка в масло с 880 °С + Отпуск при 600 °С, охлаждение на воздухе
  20-30     ≥700 ≥800 ≥20       ≥70            
  30-50     ≥610 ≥730 ≥19       ≥71            
  50-80     ≥580 ≥700 ≥23       ≥68            
край 100-220     ≥570 ≥690 ≥23       ≥67            
центр 100-220     ≥510 ≥660 ≥14       ≥51            

 

 

 

Механические свойства в зависимости от сечения поковки и режима термообработки

Состояние поставкиСечение
(мм)
t испыт.
(°C)
t отпуска
(°C)
sТ | s0,2
(МПа)
sB
(МПа)
d5
(%)
d4dd10y
(%)
KCU
(кДж/м2)
HBHRCHRBHVHSh
Поковки. Закалка + Отпуск
КП 590 ≤100     ≥590 ≥735 ≥14       ≥45 ≥590 235-277        
КП 685 ≤100     ≥685 ≥835 ≥13       ≥42 ≥590 262-311        

 

 

 

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Состояние поставкиСечение
(мм)
t испыт.
(°C)
t отпуска
(°C)
sТ | s0,2
(МПа)
sB
(МПа)
d5
(%)
d4dd10y
(%)
KCU
(кДж/м2)
HBHRCHRBHVHSh
Сортовой прокат. Нормализация при 860 °С, охлаждение на воздухе + Закалка в масло с 810 °С + Отпуск
      200 ≥1270 ≥1510 ≥15       ≥60 ≥730   ≥43      
      300 ≥1260 ≥1370 ≥12       ≥62 ≥540   ≥42      
      400 ≥1180 ≥1260 ≥13       ≥64 ≥590   ≥39      
      500 ≥960 ≥1000 ≥19       ≥66 ≥830   ≥32      
      600 ≥720 ≥780 ≥24       ≥73     ≥22      

 

 

 

Дополнительная информация

Рекомендуемый режим термообработки поковок и штамповок по ТУ 1-92-156-90: Нормализация при 840-880 °С.

 

 

 

Технологические свойства

Макроструктура и загрязненность Макроструктура стали готовых прутков по ТУ 3-850-80 проверяется на изломах и протравленных темплетах, должна удовлетворять требованиям ГОСТ 4543 и не должна иметь усадочной раковины, рыхлости, пузырей, трещин, расслоений, шлаковых включений и флокенов. При обнаружении флокенов сталь бракуется. Оценка макроструктуры на протравленных темплетах производится по шкалам ГОСТ 10243. Допускаются: центральная пористость; точечная неоднородность; ликвационный квадрат, общая, краевая и подусадочная ликвация не более балла 2; послойная кристаллизация и светлый контур не более балла 3. Не допускаются подкорковые пузыри и межкристаллитные трещины. Сталь контролируется на загрязненность неметаллическими включениями, содержание которых определяется по ГОСТ 1778 на 6-ти образцах и не должно превышать содержание в баллах (средний/максимальный): - Точечные ОТ - 2,0/4,0; - Строчечные ОС - 3,0/4,0; - Хрупкие СХ - 3,5/4,0; - Пластичные СП - 2,5/4,0; - Недеформирующиеся СН - 2,5/4,0; - Сульфиды С - 2,5/4,0; Нитриды Н - 1,5/2,5.
Микроструктура Величина аустенитного зерна должна быть не крупнее номера 5 по ГОСТ 5639.
Обрабатываемость резаньем В горячекатаном состоянии при НВ 177,sВ=610 МПа Kn б.ст.=0,95.
Особенности производства изделий Прутки горячекатаные по ТУ 3-850-80 поставляются в термически обработанном состоянии (отожженном или высокоотпущенном) с твердостью не более 269 НВ (диаметр отпечатка не менее 3,7 мм). Прокаливаемость стали (после нормализации при 920±10 °С или закалки с 890±10 °С) - Твердость HRС должна быть на расстоянии 4,5 мм от торца 37÷43, а на расстоянии 30 мм от торца - 24÷34.
Свариваемость Ограниченно свариваемая. РДС, АДС под флюсом.
Склонность к отпускной хрупкости Склонна.
Температура ковки Начала - 1220 °С, конца - 800 °С. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101-300 мм - в яме.
Флокеночувствительность Чувствительна.

 

 

 

Температура критических точек

Критическая точкаТемпература °C
AC1 730
AC3 810
AR3 700
AR1 615
MN 340

 

 

 

Ударная вязкость

Состояние поставки \ температура+20-40-50-20-60
Пруток 10 мм. Закалка в масло с 850 °C + отпуск при 200 °C ≥844 ≥834      
Пруток 30 мм. Закалка в масло с 880 °C + отпуск при 560 °C ≥1638 ≥677 ≥628    
пруток 50 мм. Закалка в масло с 880 °C + отпуск при 560 °C ≥1638 ≥814 ≥716    
Пруток 80 мм. Закалка в масло с 880 °C + отпуск при 560 °C ≥1638 ≥677      
Нормализация при 860 °C, охлаждение на воздухе + закалка в масло с 810 °C + отпуск при 600 °C ≥1923 ≥981   ≥1197 ≥844
Заготовка 220 мм. Закалка в масло с 880 °C + отпуск при 630 °C ≥1638 ≥1158 ≥765    

 

 

 

Твёрдость

Состояние поставки, режим термообработкиHRCэ поверхностиHRCэ сердцевиныHRBHBHVHSD
Прутки горячекатаные по ТУ 14-1-4612-89. Нормализация при 910-930 °С + Закалка в воду с 850-870 °С (твердость HRCэ на расстоянии 4,5 мм от торца)   35,5-45,5        
Прутки горячекатаные по ТУ 14-1-4612-89. Нормализация при 910-930 °С + Закалка в воду с 850-870 °С (твердость HRCэ на расстоянии 30 мм от торца)   22,0-34,0        

 

 

 

Предел выносливости

Термообработка, состояние сталиs-1
(МПа)
t-1
(МПа)
nsB
(МПа)
s0,2
(МПа)
Закалка в масло с 820 °C + отпуск при 200 °C 382   1Е+6 960  
ЗаЗакалка в масло с 820 °C + отпуск при 500 °C 338 225 1Е+6 730  
Закалка в масло с 800 °C + отпуск при 500 °C 421   1Е+6 940  

 

 

 

Прокаливаемость

Закалка в масло с 830 °C
Расстояние от торца, мм/HRCэ
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
Термообработка Количество мартенсита, % Крит. диам. в воде Крит. диам. в масле Крит. твердость, HRCэ Расст. от охлаждаемого конца, мм
  50 70-96 44-62   32-37
  90 42-64 20-38   39-44

 

 

 

Физические свойства

Температура испытания, °С201002003004005006007008001000
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 (r, кг/м3) 7850 7830   7760     7660      
Коэффициент теплопроводности (l, Вт/(м · °С)) 36 35 34 33 33 31 31 30 28  
Уд. электросопротивление (R, НОм · м) 270 300 350 450 550 650        
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)   11,5 11,7 12 12,6 12,8 13,2 13,6 13,6 11,2
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))   494 507 523 536 565 586 624 624 703

 

 

 

Обозначения

  Механические свойства:
                • sв - Предел кратковременной прочности, [МПа]
                • sТ - Предел текучести, [МПа]
                • s0,2 - Предел пропорциональности (допуск на остаточную деформацию - 0,2%), [МПа]
                • d5 - Относительное удлинение при разрыве, [ % ]
                • y - Относительное сужение, [ % ]
                • KCU - Ударная вязкость, [ кДж / м2]
                • HB - Твердость по Бринеллю, [МПа]
                • HV - Твердость по Виккерсу, [МПа]
                • HSh - Твердость по Шору, [МПа]