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. Трубы: ОСТ 14-21-77.
Класс: Сталь конструкционная легированная
Использование в промышленности: шестерни, вал-шестерни, пальцы и другие цементуемые особо ответственные высоконагруженные детали, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок или при отрицательных температурах.
Химический состав в % стали 20Х2Н4А | ||
C | 0,16 - 0,22 | |
Si | 0,17 - 0,37 | |
Mn | 0,3 - 0,6 | |
Ni | 3,25 - 3,65 | |
S | до 0,025 | |
P | до 0,025 | |
Cr | 1,25 - 1,65 | |
Cu | до 0,3 | |
Fe | ~93 |
Зарубежные аналоги марки стали 20Х2Н4А | |
США | 3120, 3316H |
Германия | 19CrNi8 |
Франция | 20NC6 |
Англия | 822M17 |
Италия | 20CrNi4 |
Болгария | 20Ch2N4A |
Польша | 20H2N4A |
Чехия | 16231 |
Свойства |
Удельный вес: 7850 кг/м3 Термообработка: Закалка и отпуск Температура ковки, °С: начала 1200, конца 800. Сечения до 100 мм охаждаются на воздухе, 101-350 мм в яме. Твердость материала: HB 10 -1 = 269 МПа Температура критических точек: Ac1 = 710 , Ac3(Acm) = 800 , Ar1 = 640 Обрабатываемость резанием: после нормализации и отпуска при HB 259 и σв=880 МПа, К υ тв. спл=0,72 и Кυ б.ст=0,63 Свариваемость материала: трудносвариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка. Флокеночувствительность: чувствительна Склонность к отпускной хрупкости: малосклонна |
Механические свойства стали 20Х2Н4А | ||||||||
ГОСТ | Состояние поставки, режим термообработки | Сечение, мм |
σ0,2 (МПа) |
σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (Дж / см2) | НВ (HRCЭ), не более |
ГОСТ 4543-71 |
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 |
Сердцевины 360, поверхности (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 |
Сердцевины 321-420, поверхности (57-64) |
Ударная вязкость стали 20Х2Н4А KCU, (Дж/см2) | ||||
Т= +20 °С |
Т= -20 °С | Т= -40 °С | Т= -70 °С | Термообработка |
147 65 32 |
147 61 33 |
157 63 35 |
- 62 30 |
Закалка 820 °С, масло. Отпуск 500 °С. Образцы из поковки (Закалка 880 °С, масло. Закалка 780 °С, масло. Отпуск 200 °С): продольные поперечные |
Механические свойства стали 20Х2Н4А в зависимости от температуры отпуска | |||||
Температура отпуска, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (Дж / см2) |
Закалка 840 °С, масло | |||||
200 300 400 500 600 |
1360 1280 1140 970 790 |
1500 1400 1300 1170 1000 |
7 7 7 10 11 |
56 60 63 67 72 |
120 100 120 220 235 |
Механические свойства стали 20Х2Н4А в зависимости от сечения |
||||||
Сечение, мм | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ4 (%) | ψ % | KCU (Дж / см2) | HB |
Закалка, отпуск |
||||||
30 50 80 120 160 200 240 |
820 820 820 780 760 740 720 |
940 940 940 900 880 860 860 |
12 12 12 12 12 12 12 |
50 50 50 50 50 50 50 |
80 70 70 60 60 60 60 |
277 277 269 262 262 262 255 |
Механические свойства стали 20Х2Н4А при повышенных температурах | ||||
Температура испытаний, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % |
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, кованый и отожжённый. Скорость деформирования 5мм/мин. Скорость деформации 0,002 1/с |
||||
700 800 900 1000 1100 1150 1220 |
63 45 36 22 20 16 16 |
120 56 56 37 27 26 22 |
56 64 58 63 59 65 71 |
78 95 100 100 100 100 100 |
Предел выносливости стали 20Х2Н4А | ||
σ-1, МПА |
J-1, МПА |
Термообработка |
617 333 382 421 |
372 230 - - |
σ0,2=1050 МПа, σв=1220 МПа, НВ 360 σ0,2=610 МПа, σв=730 МПа, НВ 238 σ0,2=680 МПа, σв=960 МПа, НВ 322 σ0,2=850 МПа, σв=940 МПа, |
Прокаливаемость стали 20Х2Н4А | |||||||||
Расстояние от торца, мм | Примечание | ||||||||
3 | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | Нормализация 850 °С. Закалка 840 °С. |
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 |
Твердость для полос прокаливаемости, HRC |
Физические свойства стали 20Х2Н4А | ||||||
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 | 2.03 | 7850 | ||||
100 | 24 |
Особенности электрошлаковой сварки стали марки 20Х2Н4А (и подобных): при электрошлаковой сварке многих среднеуглеродистых среднелегированных сталей толщиной более 80 мм существует опасность возникновения вблизи границы сплавления горячих трещин-надрывов. Склонность среднелегированной стали к надрывам существенно зависит от ее химического состава, в особенности от высокого содержания углерода, серы, никеля и других элементов, способствующих увеличению дендритной неоднородности слитков при выплавке сталей и образованию плен и строчек сульфидных включений с низкой температурой плавления. Для сравнения укажем, что в зоне термического влияния на стали 25ХЗНМ наблюдаются протяженные цепочки надрывов длиной до 2 мм, а на стали 20Х2М с пониженным содержанием углерода и никеля образуются только единичные надрывы длиной до 0,8 мм. Уменьшает склонность среднелегированной стали к надрывам электрошлаковый переплав (табл. 9.22) в сочетании с микролегированием элементами, повышающими температуру плавления сульфидных включений. Благоприятное влияние на повышение стойкости среднелегированной стали против надрывов оказывают карбидообразующие элементы, образующие с серой сложные, труднорастворимые соединения.