Конструкционные легированные марки стали 18Х2Н4ВА; 20Х; 20ХН3А; 20ХН2МА; 20Х2Н

Специфика конструкционных легированных сталей

Легированная конструкционная сталь – незаменимое изделие во многих производственных процессах (например, в машиностроении или строительстве). Это связано с ее определенными химическими, механическими и физическими свойствами, обусловленными входящими в состав конкретными элементами. Машиностроительные стали служат для производства деталей различных механизмов и конструкции. Их главное отличие состоит в том, что они подвергаются термической обработке. Строительные стали обычно применяют при изготовлении сварных металлоконструкций, крайне редко подвергаются термической обработке.

Сталь классифицируют в зависимости от основных легирующих элементов. По этому признаку различают следующие виды сталей: хромокремнистая, хромоникелевая, хромованадиевая, хромоалюминиевая, хромомарганцовоникелевая, хромоникелевольфрамовая, хромомолибденованадиевая, хромоникельмолибденованадиевая и другие.

Хром, вольфрам и никель являются самыми ценными легирующими элементами. Хром способствует повышению прочности и твердости, при этом немного понижая пластичность. Хромистая сталь – высоко-износоустойчивая, благодаря чему ее используют при изготовлении подшипников качения. Если в составе стали хрома более 12%, она является нержавеющей. В легированных конструкционных изделиях, как правило, хрома около 2,5%.

Вольфрам влияет на повышение твердости, снижает хрупкость при отпуске. Никель придает изделиям высокую вязкость, прочность и пластичность. Зачастую этот элемент добавляют для того, чтобы получить немагнитную сталь. Его содержание в легированных конструкционных сталях лежит в пределах от 2 до 5%. Особенно распространены хромоникелевые сплавы, например, марка 20ХН3А.

В зависимости от численности легирующих элементов в общей массе, специалисты различают следующие виды сталей: низколегированная (менее 3%, например, марка 20Х), высоколегированная (более 10%), среднелегированная (3-10%, например, марка 18Х2Н4ВА). В соответствии со свойствами и химическим составом выделяют качественные, высококачественные и особовысококачественные стали.

Маркировка

Все марки легированных конструкционных сталей состоят из набора букв и цифр. Каждая марка имеет свое назначение. Для легирования стали используются различные химические элементы. В обозначении марки указывают букву, которая обозначает конкретный элемент, входящий в ее состав:

• марганец – Г;
• никель – Н;
• вольфрам – В;
• хром – Х;
• молибден – М;
• медь – Д;
• азот – А.

Первая цифра свидетельствует о процентном содержании углерода. В зависимости от этого различают: низкоуглеродистые стали (менее 0,25% углерода), среднеуглеродистые стали (в пределах от 0,25% до 0,65% углерода), высокоуглеродистые стали (более 0,65 % углерода). Например, в марках 20ХН3А и 20Х2Н4А содержится 0,2% углерода, соответственно они являются низкоуглеродистыми. После буквы стоит цифра, которая указывает на процентное содержание конкретного элемента. Отсутствие цифры свидетельствует о том, что данного компонента менее 1,5%. Например, в стали марки 20Х2Н4А содержится: 0,2% углерода, 2% хрома, 4% никеля. Буква «А» в конце говорит о том, что сталь является высококачественной. К наиболее часто встречающимся маркам стали относятся: 18Х2Н4ВА, 20Х, 20ХН3А, 20ХН2МА, 20Х2Н4А. Ниже представлено их подробное описание.

Сталь марки 18Х2Н4ВА

Хромоникелевольфрамовая сталь марки 18Х2Н4BА относится к категории высококачественных сталей. В ее состав входит 0,18% углерода, приблизительно 2% хрома, около 4% никеля и менее 1,5% вольфрама. В сумме выходит около 7% химических добавок, что говорит об отношении данной марки к категории среднелегированных сталей. Буква «А» в конце свидетельствует о том, что эта сталь – высококачественная, в ней содержится менее 0,025% вредных веществ, таких как, фосфор и сера. Для марки 18Х2Н4ВАпредусмотрена сварка, как с подогревом, так и без подогрева. В качестве термической обработке используют закалку при 950^оС.

Зачастую марку 18Х2Н4ВА используют в тех деталях, к которым предъявлены повышенные требования к вязкости и износостойкости. При этом температурный режим эксплуатации лежит в пределах от-70 до 440^оС. В большинстве случаев марку 18Х2Н4ВА используют во время изготовления бесшовных труб в авиационной технике.

Сталь марки 20Х

В состав стали марки 20Х входит 0,2% углерода и менее 1,5% хрома. Совокупность химических добавок менее 3%, что говорит об отношении марки к категории низколегированных сталей. Вид поставки марки 20Х – сортовой прокат. В соответствии с разными ГОСТ выпускают калиброванный и шлифованный пруток, трубы, листы и кованые заготовки.

В качестве термической обработки марки стали 20Х прибегают к нормализации. Она заключается в нагреве стали с последующим охлаждением. Это позволяет повысить механические свойства сплава (вязкость и пластичность). Сталь марки 20Х широко применяют для кулачковых муфт, гильз, направляющих планок, оправок, шлицевых валиков и многих других конструкционных составляющих.

Сталь марки 20ХН3А

Хромоникелевая сталь марки 20ХН3А содержит в своем составе 0,2% углерода, менее 1,5% хрома и 3% никеля. В совокупности химических элементов около 4,5%, что свидетельствует о том, что марка 20ХН3А относится к среднелегированным сталям. Буква «А» на конце говорит о высоком качестве стали.

В качестве термической обработке марки 20ХН3А используют закалку и отпуск. Закалка основана на перекристаллизации стали при нагреве до температуры выше критической. Отпуск осуществляют после закалки, чтобы уменьшить остаточные напряжения и повысить вязкость. Марка 20ХН3А используется во время производства втулок, шестерней, силовых шпилек, червяков и многих цементируемых деталей, к которым предъявляются требования повышенной прочности, пластичности и вязкости, которые при этом эксплуатируют при отрицательных температурах.

Сталь марки 20ХН2МА

Марка 20ХН2МА относится к высококачественным сталям. Хромоникельмолибденовая сталь содержит 0,2% углерода, менее 1,5% хрома, 2% никеля, менее 1,5% молибдена. В совокупности химических элементов около 5%, что свидетельствует об отношении марки к категории среднелегированных сталей.

Как и в случае с предыдущей маркой, сталь 20ХН2МА подвергают закалке и отпуску. Марку 20ХН2МА применяют для изготовления различных деталей (например, шестерней или шарниров).

Сталь марки 20Х2Н4А

Высококачественная хромоникелевая сталь марки 20Х2Н4А содержит в своем составе 0,2% углерода, 2% хрома и 4% никеля. В совокупности химических элементов около 6%, поэтому марка 20Х2Н4А является среднелегированной.

Сталь 20Х2Н4А поставляют в виде полосок, кованых заготовок, калиброванных пруток, серебрянок и труб. Ее часто используют при изготовлении различных деталей, к которым предъявлены условия повышенной пластичности и поверхностной твердости.