20ХН3А: химический состав, свойства и области применения

20ХН3А относится к конструкционным легированным хромоникелевым сталям. Материал применяют для цементуемых деталей, от которых требуются высокая прочность, пластичность и вязкость сердцевины в сочетании с высокой поверхностной твердостью. В исходных данных также указана работа деталей под ударными нагрузками и при отрицательных температурах.

Как расшифровать характеристики 20ХН3А и оценить материал?

Марка 20ХН3А описывает конструкционную легированную сталь с хромом и никелем в составе. По приведённым данным содержание углерода находится в диапазоне 0,17–0,24%, кремния составляет 0,17–0,37%, марганца 0,3–0,6%, никеля 2,75–3,15%, хрома 0,6–0,9%. Содержание серы и фосфора ограничено значением до 0,025% для каждого элемента, меди допускается до 0,3%.

Для материала приведены критические точки Ac1 730 °C, Ac3 или Acm 810 °C, Ar3 или Arcm 700 °C, Ar1 615 °C и Mn 340 °C. Технологические свойства имеют свои ограничения: сталь характеризуется ограниченной свариваемостью, чувствительностью к флокенам и склонностью к отпускной хрупкости. Эти сведения относятся к материалу в целом и должны рассматриваться вместе с требованиями конкретного нормативного документа на поставку.

• Основная группа материала: конструкционная легированная сталь.
• Химическая система легирования включает хром и никель.
• Назначение по справочным данным: цементуемые детали, включая шестерни, валы, втулки, силовые шпильки, болты, муфты и червяки.
• Указанные условия работы деталей включают ударные нагрузки и отрицательные температуры.
• Свариваемость обозначена как ограниченная, а материал чувствителен к флокенам.
• Для прутка диаметром 15 мм приведены предел прочности 930 МПа, предел текучести 735 МПа, относительное удлинение 12% и относительное сужение 55%.
• Для прутка по ГОСТ 4543-71 указана ударная вязкость KCU 1080 кДж/м²; состояние термической обработки обозначено как закалка и отпуск.

Какие варианты проката и документы указаны для материала?

В связанных категориях каталога материал встречается в виде стального круга, круглых стальных прутков, легированного круга и конструкционного круга. В документе отдельно перечислены поковки, сортовой и фасонный прокат, листы и полосы. Поэтому при поиске позиции нужно учитывать не только марку, но и вид поставки, сортамент и документ, по которому изготовлен конкретный вид продукции.

Для поковок указан ГОСТ 8479-70. Для сортового и фасонного проката приведены ГОСТ 1133-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, а также ГОСТ 1051-73, ГОСТ 14955-77, ГОСТ 4543-71, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75 и ГОСТ 8560-78. Для листов и полос в справочных данных указан ГОСТ 103-2006.

Таблица показывает, что приведённые механические характеристики относятся к конкретному примеру сортамента, а не ко всем возможным вариантам поставки. Физические данные представлены для ряда температур: плотность снижается с 7850 кг/м³ при 20 °C до 7660 кг/м³ при 600 °C, а модуль упругости при этом изменяется с 2,12 × 10⁵ до 1,53 × 10⁵ МПа.

Прокат 20ХН3А в нужном виде поставки

В каталоге доступны страницы, связанные со стальным кругом, круглыми прутками, легированным и конструкционным кругом. Для подбора позиции ориентируются на вид изделия и нормативный документ. В справочном документе также приведены зарубежные обозначения: 20NC11 во Франции, 2515 в Швеции, 20ChN3A в Болгарии и 20HN3A в Польше.

При работе с данными о физике материала используются следующие значения: коэффициент линейного расширения при 20 °C составляет 11 × 10^-6 1/°C, теплопроводность 36 Вт/(м·°C), удельная теплоёмкость 270 Дж/(кг·°C), удельное электросопротивление 300 × 10^-9 Ом·м. При повышении температуры в документе приведены отдельные значения этих параметров, поэтому их нельзя заменять одним постоянным показателем для всего диапазона.

Справочные данные указывают заменители 20ХГНР, 20ХНГ, 38ХА, 15Х2ГН2ТА и 20ХГР. Перечень не означает полной взаимозаменяемости изделий без проверки состава, сортамента и требований соответствующего документа.