Гост на сталь 20хн3а
Обновлено: 01.05.2024
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 января 2017 г. N 10-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 4543-2016 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 октября 2017 г.
6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Февраль 2019 г.
ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 1, 2022 год, введенная в действие с 23.08.2021
Поправка внесена изготовителем базы данных
1 Область применения
1.1 Настоящий стандарт распространяется на горячекатаную и кованую (диаметром или толщиной до 250 мм включительно), калиброванную и со специальной отделкой поверхности металлопродукцию из конструкционной легированной стали, применяемую в конструкциях общего назначения, после термической обработки.
Горячекатаную и кованую металлопродукцию диаметром или толщиной свыше 250 до 300 мм включительно изготовляют по согласованию изготовителя с заказчиком.
1.2 В части требований к химическому составу настоящий стандарт распространяется на слитки, блюмы, слябы, катаные, кованые и непрерывно-литые заготовки, поковки, штамповки, листовой прокат и другие виды металлопродукции.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 103-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент
ГОСТ 162-90 Штангенглубиномеры. Технические условия
ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия
ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 1051-73 Прокат калиброванный. Общие технические условия
ГОСТ 1133-71 Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент
ГОСТ 1497-84 (ИСО 6892-84) Металлы. Методы испытаний на растяжение
ГОСТ 1763-68 (ИСО 3887-77) Сталь. Методы определения глубины обезуглероженного слоя
ГОСТ 2216-84 Калибры-скобы гладкие регулируемые. Технические условия
ГОСТ 2590-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент
ГОСТ 2591-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент
ГОСТ 2879-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент
ГОСТ 3749-77 Угольники поверочные 90°. Технические условия
ГОСТ 4405-75 Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент
ГОСТ 5639-82 Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна
ГОСТ 5657-69 Сталь. Метод испытания на прокаливаемость
ГОСТ 6507-90 Микрометры. Технические условия
ГОСТ 7417-75 Сталь калиброванная круглая. Сортамент
ГОСТ 7502-98 Рулетки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 7564-97 Прокат. Общие правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний
ГОСТ 7565-81 (ИСО 377-2-89) Чугун, сталь и сплавы. Метод отбора проб для определения химического состава
ГОСТ 7566-2018 Металлопродукция. Правила приемки, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение
ГОСТ 8559-75 Сталь калиброванная квадратная. Сортамент
ГОСТ 8560-78 Прокат калиброванный шестигранный. Сортамент
ГОСТ 8817-82 Металлы. Метод испытания на осадку
ГОСТ 9012-59 (ИСО 410-82, ИСО 6506-81) Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю
ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах
ГОСТ 10243-75 Сталь. Методы испытаний и оценки макроструктуры
ГОСТ 12344-2003 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения углерода
ГОСТ 12345-2001 (ИСО 671-82, ИСО 4935-89) Стали легированные и высоколегированные. Методы определения серы
ГОСТ 12346-78 (ИСО 439-82, ИСО 4829-1-86) Стали легированные и высоколегированные. Методы определения кремния
ГОСТ 12347-77 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения фосфора
ГОСТ 12349-83 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения вольфрама
ГОСТ 12350-78 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения хрома
ГОСТ 12351-2003 (ИСО 4942:1988, ИСО 9647:1989) Стали легированные и высоколегированные. Методы определения ванадия
ГОСТ 12352-81 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения никеля
ГОСТ 12354-81 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения молибдена
ГОСТ 12355-78 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения меди
ГОСТ 12356-81 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения титана
ГОСТ 12357-84 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения алюминия
ГОСТ 12359-99 (ИСО 4945-77) Стали углеродистые, легированные и высоколегированные. Методы определения азота
ГОСТ 12360-82 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения бора
ГОСТ 14955-77 Сталь качественная круглая со специальной отделкой поверхности. Технические условия
ГОСТ 17745-90 Стали и сплавы. Методы определения газов
ГОСТ 18895-97 Сталь. Метод фотоэлектрического спектрального анализа
ГОСТ 21120-75 Прутки и заготовки круглого и прямоугольного сечения. Методы ультразвуковой дефектоскопии
ГОСТ 21650-76 Средства скрепления тарно-штучных грузов в транспортных пакетах. Общие требования
Сталь 20ХН3А конструкционная легированная
Согласно ГОСТ 4543-2016 цифра 20 в обозначении стали указывает среднюю массовую долю углерода в стали в сотых долях процента, т.е. углерода в стали 20ХН3А около 0,2%
Буква Х указывает что в стали содержится хром, отсутствие цифр за буквой указывает, что хрома в стали содержится до 1,5%.
Буква Н указывает что в стали содержится никель, цифра 3 за буквой указывает, что никеле в стали содержится примерно до 3%.
Буква А в конце обозначения марки стали указывает, что сталь 20ХН3А является высококачественной, т.е. с повышенными требованиями к химическому составу и макроструктуре металлопродукции из нее по сравнению с качественной сталью.
Вид поставки
- Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88.
- Калиброванный пругок ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73.
- Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 103-76.
- Поковка и кованая заготовка ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70. Труба ОСТ 14-21-77.
Характеристики и применение
Сталь 20ХН3А относится к стали высокой прокаливаемости. Наряду с высокой прокаливаемостью, обладает очень высокими механическими свойствами. Преимщества этой стали
по сравнению с менее легированными проявляется лишь в изделиях диаметром или толщиной более 75-100 мм.
Сталь 20ХН3А применяется для изготовления деталей (в том числе цементуемых деталей) к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах.
- шестерни,
- валы,
- втулки,
- силовые шпильки,
- болты,
- муфты,
- червяки и другие цементируемые детали
В нефтеной, нефтехимической и газовой промышленности сталь 20ХН3А применяется после цементации для изготовления высоконагруженных деталей, работающих при больших скоростях и ударных нагрузках:
- шестерен,
- кулачковых муфт,
- силовых шпилек,
- валиков,
- втулок,
- зубчатых,
- колес тяжелонагруженных и быстроходных зубчатых передач буровых установок,
- собачек роторных клиньев,
- сухарей трубных ключей и т. д.
Эту сталь используют также для изготовления шарошек, и лап буровых долот.
Цементация этой стали проводится при температуре 930-960 °C. После цементации рекомендуется проводить двойную закалку с низким отпуском. Первая закалка обычно производится с цементационного нагрева в масле, вторая закалка с температуры 750-790°С, отпуск — при температуре 180-200°С.
Для уменьшения количества остаточного аустенита в цементованном слое после первой закалки рекомендуется проводить высокий отпуск при температуре 630-650°С.
Температура критических точек, °С
Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)
| C | Mn | Si | Cr | Ni | Р | S | Cu |
| не более | |||||||
| 0,17-0,24 | 0,30-0,60 | 0,17-0,37 | 0,60-0,90 | 2,75-3,15 | 0,025 | 0,025 | 0,30 |
Химический состав (ГОСТ 4543-2016)
| Массовая доля элементов,% | |||||||||
| C | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | Al | Ti | V | B |
| 0,17-0,24 | 0,17-0,37 | 0,30-0,60 | 0,60-0,90 | 2,75-3,15 | — | — | — | — | — |
ПРИМЕЧАНИЯ: В стали всех марок, за исключением легированных вольфрамом, молибденом, ванадием и титаном, допускается массовая доля остаточных элементов, не более:
- вольфрама — 0,20 %,
- молибдена — 0,11 %,
- ванадия — 0,05 %
- остаточного или преднамеренно введенного титана — не более 0,03 %.
- Для цементуемых сталей допускается введение алюминия, при этом массовая доля общего алюминия должна быть не менее 0,020 %.
Применение стали 20ХН3А для изготовления крепежных деталей (ГОСТ 32569-2013)
| Технические требования | Допустимые параметры эксплуатации | Назначение | |
| Температура стенки, °С | Давление среды, МПа (кгс/см2), не более | ||
| СТП 26.260.2043 | От -70 до +425 | 16(160) | Шпильки, болты, гайки |
Применение стали 20ХН3А для изготовления крепежных деталей (ГОСТ 33259-2015)
| Стандарт или ТУ на материал | Параметры применения | |||
| Болты, шпильки | Гайки | |||
| Температура рабочей среды, ºС | РN, кгс/cм 2 ,не более | Температура рабочей среды, ºС | РN, кгс/cм 2 ,не более | |
| ГОСТ 4543 | От –70 до 425 | PN 250 | От –70 до 425 | PN 250 |
Условия применения стали 20ХН3А для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора,изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)
| НД на поставку | Температура рабочей среды(стенки), °С | Дополнительные указания по применению |
| Сортовой прокат ГОСТ 4543. Поковки ГОСТ 8479 | От -70 до 450 | Для несварных узлов арматуры,эксплуатируемой в макроклиматическом районе с холодным климатом |
Условия применения стали 20ХН3А для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)
| Стандарт или ТУ на материал | Параметры применения | |||||
| Болты, шпильки, винты | Гайки | Плоские шайбы | ||||
| Температура среды, ºС | Давление номинальное РN, МПа (кгс/cм 2 ) | Температура среды, ºС | Давление номинальное РN, МПа (кгс/cм 2 ) | Температура среды, ºС | Давление номинальное РN, МПа (кгс/cм 2 ) | |
| ГОСТ 4543 | От -70 до 425 | Не регламентируется | От -70 до 425 | Не регламентируется | От -70 до 450 | Не регламентируется |
Применение стали 20ХН3А для шпинделей и штоков (ГОСТ 33260-2015)
| НД на поставку | Температура рабочей среды (стенки), °С | Дополнительные указания по применению |
| Сортовой прокат ГОСТ 4543, ГОСТ 1051 | От -70 до 450 | Применяется для арматуры, эксплуатируемой в макроклиматическом районе с холодным климатом, после улучшающей термообработки (закалка и высокий отпуск) |
Твердость стали 20ХН3А по Бринелю
| Марка стали | Твердость в отожженном или отпущенном состоянии, НВ | |
| Диаметр отпечатка в мм, не менее | Число твердости, не более | |
| 20ХНЗА | 3,9 | 241 |
Термообработка
Сталь 20ХН3А может подвергаться улучшению. Закалка стали этой марки производится в масле с температуры 820 — 860 °C с последующим отпуском при температуре 550-650 °C, иногда с низким отпуском при температуре 200-220 °C.
При проведении термической обработки необходимо учитывать значительную склонность этой стали к отпускной хрупкости, в связи в чем изделия из стали 20ХН3А при высоком отпуске следует охлаждать быстро (например, в масле). Кроме того, необходимо иметь в виду, что после нормального отжига не достигается достаточного понижения твердости и сталь 20ХН3А характеризуется плохой обрабатываемостью, поэтому в качестве предварительной термической обработки рекомендуется изотермический отжиг или длительная выдержка при температуре 640-650 °С.
Механические свойства
| Источник | Состояние поставки | Сечение, мм | КП | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость HB, не более |
| не менее | |||||||||
| ГОСТ 4543-71 | Пруток. Закалка с 820 °С в масле; отпуск при 500 °С, охл. в воде или масле | 15 | — | 735 | 930 | 12 | 55 | 108 | — |
| ГОСТ 8479-70 | Поковка. Закалка+отпуск | До 100 | 590 685 | 590 685 | 735 835 | 14 13 | 45 42 | 59 59 | 235-277 262-311 |
| Цементация при 920-950 °С; нормализация при 870-890 °С, охл. на воздухе *1 ; отпуск при 630-660°С, охл. на воздухе *2 ; закалка с 790-810°С в масле; отпуск при 180-200°С, охл. на воздухе | 100 | — | 690 | 830 | 11 | 50 | 69 | 240 *2 HRCэ 57-63 *3 | |
- *1 Операции применяются для ответственных деталей сложной конфигурации с целью понижения устойчивости остаточного аустенита в цементационном слое,получение более высокой и равномерной твердости с поверхности после закалки и низкого отпуска и уменьшения деформации.
- *2 Сердцевина
- *3 Поверхность
Механические свойства в зависимости от сечения
| Сечение, мм | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость HRCэ поверхности |
| Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 200 °С, охл. на воздухе | ||||||
| 5 | 1220 | 1420 | 12 | 55 | 86 | 44 |
| 15 | 1180 | 1370 | 13 | 65 | 76 | 44 |
| 20 | 1080 | 1270 | 13 | 65 | 89 | 44 |
| Закалка с 880 °С в масле; отпуск при 600 °С, охл. на воздухе | ||||||
| 30 | 700 | 800 | 20 | 70 | 167 | — |
| 50 | 610 | 730 | 19 | 71 | 167 | — |
| 80 | 580 | 700 | 23 | 68 | 167 | — |
| 220 | 510 | 660 | 14 | 51 | 167 | — |
| 220 *1 | 570 | 690 | 23 | 67 | 157 | — |
ПРИМЕЧАНИЕ: *1 Место вырезки образца — край.
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| tотп, °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость HRCэ |
| 200 | 1270 | 1510 | 15 | 60 | 73 | 43 |
| 300 | 1260 | 1370 | 12 | 62 | 54 | 42 |
| 400 | 1180 | 1260 | 13 | 64 | 59 | 39 |
| 500 | 960 | 1000 | 19 | 66 | 83 | 32 |
| 600 | 720 | 780 | 24 | 73 | 162 | 22 |
ПРИМЕЧАНИЕ: Нормализация при 860°С, охл. на воздухе; закалка с 810 °С в масле.
Механические свойства металлопродукции (ГОСТ 4543-2016)
| Режим термической обработки | Механические свойства, не менее | Размер сечения заготовок для термической обработки (диаметр круга или сторона квадрата), мм | ||||||||
| Закалка | Отпуск | Предел текучести στ, Н/мм 2 | Временное сопротивление σδ, Н/мм 2 | Относительное | Ударная вязкость KCU, Дж/см 2 | |||||
| Температура,°С | Среда охлаждения | Температура,°С | Среда охлаждения | Удлинение, δ5,% | Cужение, ψ,% | |||||
| 1-й закалки или нормализации | 2-й закалки | |||||||||
| 820 | — | Масло | 500 | Вода или масло | 735 | 930 | 12 | 55 | 108 | 15 |
- При термической обработке заготовок или образцов по режимам, указанным в настоящей таблице, допускаются следующие отклонения по температуре нагрева:
- при закалке, нормализации ±15 °С;
- при низком отпуске ±30 °С;
- при высоком отпуске ±50 °С.
- Металлопродукцию сечением менее указанного в настоящей таблице подвергают термической обработке в полном сечении.
- Допускается проводить термическую обработку на готовых образцах.
- Допускается перед закалкой проводить нормализацию. Для металлопродукции, предназначенной для закалки токами высокой частоты (ТВЧ), нормализацию перед закалкой проводят с согласия заказчика.
- Допускается проводить испытания металлопродукции из стали всех марок после одинарной закалки, при условии соблюдения норм, приведенных в настоящей таблице.
- Для металлопродукции круглого сечения испытание на ударный изгиб проводят, начиная с диаметра 12 мм и более.
- Для металлопродукции с нормируемым временным сопротивлением не менее 1180 Н/мм 2 допускается понижение норм ударной вязкости на 9,8 Дж/см 2 при одновременном повышении временного сопротивления не менее чем на 98 Н/мм 2 .
- Нормы механических свойств, указанные в настоящей таблице, относятся к образцам отобранным от металлопродукции диаметром или толщиной до 80 мм включительно.
- При контроле механических свойств металлопродукции диаметром или толщиной свыше 80 до 150 мм включительно допускается понижение относительного удлинения на 2 абс. %, относительного сужения на 5 абс. % и ударной вязкости на 10 %. При контроле механических свойств металлопродукции диаметром
Предел выносливости при n=10
| Термообработка | σ-1, МПа | τ-1, МПа |
| Закалка с 820 °С в масле; отпуск при 200 °С; σв = 960 МПа | 382 | — |
| Закалка с 820 °С в масле; отпуск при 500 °С; σв = 730 МПа | 338 | 225 |
| Закалка с 800 °С в масле; отпуск при 500 °С;σв = 940 МПа | 421 | — |
Ударная вязкость прутков KCU
| Сечение заготовки, мм | Термообработка | KCU, Дж/см 2 при температуре, °С | |||
| +20 | -20 | -40 | -50(-60) | ||
| 10 | Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 200 °С | 86 | — | 85 | 64 |
| 30 | Закалка с 880 °С в масле; отпуск при 560 °С | 167 | — | 69 | 64 |
| 50 | То же | 167 | — | 83 | 73 |
| 80 | Закалка с 810°С в масле; отпуск при 600°С | 196 | 122 | 100 | (86) |
| 220 | Закалка с 880°С в масле; отпуск при 630°С | 167 | — | 118 | 78 |
Технологические свойства
- Температура ковки, °С: начала 1220, конца 800. Заготовка сечением до 100 мм охлаждается на воздухе, сечения 101-300 мм — в яме.
- Свариваемость — ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом.
- Обрабатываемость резанием — Kv б.ст. = 0,95 в горячекатаном состоянии при НВ 177 и σв=610 МПа.
- Склонность к отпускной хрупкости — склонна.
- Флокеночувствительность — чувствительна.
Прокаливаемость (ГОСТ 4543-71)
Полоса прокаливаемости стали 20ХНЗА после нормализации при 850 °С и закалки с 830 °С приведена на рисунке.
Сталь марки 12ХН3А
Расшифровка марки стали 12ХН3А: цифра 12 перед маркой стали говорит о том, что в ней содержится 1,2% углерода, Х - свидетельствует о небольшом содержании хрома менее 1,5%, а Н3 - о том что имеется никель в количестве 3%, буква А на конце обозначение сообщает, что это высококачественная чистая сталь с содержанием вредных серы и фосфора менее 0,025%. Таким образом перед нами легированная высококачественная сталь.
Цементация изделий из стали 12ХН3А в кипящем слое: на образцах из сталей 12ХН3А и 18Х2Н4ВА, цементированных по оптимальному режиму, были исследованы режимы дальнейшей термической обработки в целях создания полного цикла обработки в кипящем слое. По существующей технологии детали из этих сталей подвергают после цементации высокому отпуску, закалке и низкому отпуску.
Были изучены: 1) непосредственная закалка с цементационного нагрева в холодный (20° С) кипящий слой; 2) закалка в холодный кипящий слой с предварительным подстуживанием от температуры цементации 950 до 800° С; 3) закалка как отдельная операция после высокого отпуска.
Первые два режима не дали положительных результатов вследствие недопустимо большого количества остаточного аустенита: по первому режиму 70-75 и 16-18%, а по второму 19-25 и 7-9% соответственно для сталей 18Х2Н4ВА и 12ХНЗА. Поэтому более подробно был исследован третий режим.
Отпуск образцов стали 18Х2Н4ВА после цементации при 950° С в кипящем слое (4 ч) и керосином в печи Ц-105 (12 ч) проводили при 650° С в трех различных средах одинаковыми партиями по 30 шт.: в электропечи, в кипящем слое (на полупромышленной установке Турбомоторного завода) и в свинцовой ванне. Исследовали количество остаточного аустенита (на магнитометре Штейнберга), ударную вязкость и твердость в зависимости от времени выдержки. Распределение углерода после цементации в обоих случаях было практически одинаковым. С увеличением времени выдержки количество остаточного аустенита понижается, причем наиболее интенсивно в первые три часа отпуска. Ударная вязкость незначительно повышается, а твердость вначале несколько увеличивается в связи С распадом остаточного аустенита, а затем снижается. При повторном отпуске твердость, так же как и количество остаточного аустенита, снижаются с увеличением времени отпуска.
Наиболее интересные данные получены при изучении влияния среды отпуска на количество остаточного аустенита. После отпуска в кипящем слое количество аустенита такое же, как и после отпуска в свинцовой ванне, и приблизительно вдвое меньше, чем после отпуска в электропечи.
Сталь 18Х2Н4ВА после цементации в кипящем слое и высокого отпуска при 650° С в течение 3 ч в кипящем слое и в электропечи. Охлаждение осуществляли после отпуска на воздухе. Остаточный аустенит при отпуске в кипящем слое претерпевает больший распад, чем при отпуске в электропечи.
Более интенсивный распад остаточного аустенита после отпуска в кипящем слое по сравнению с отпуском в электропечи можно объяснить скоростным нагревом. Как и при нагреве в свинце, напряженное состояние, характеризуемое дефектами кристаллического строения, в процессе нагрева сохраняется до более высоких температур, чем при нагреве в электропечи. Дефекты кристаллической решетки служат зародышевыми центрами для выделения карбидной фазы, которых в случае скоростного нагрева в кипящем слое и в свинце больше, чем при нагреве в электропечи. В процессе отпуска в кипящем слое выделяется больше карбидов, что обедняет остаточный аустенит углеродом. Это вызывает повышение мартенситной точки и более полный распад остаточного аустенита при последующем охлаждении. Кроме того, при скоростном нагреве не успевают завершиться процессы перераспределения легирующих элементов. В частности, никель, не входящий в состав карбидов, сосредоточивается при медленном нагреве в твердом растворе, и, обогащенный никелем остаточный аустенит характеризуется большей устойчивостью, чем при быстром нагреве в кипящем слое.
Сравнительные эксперименты показали, что при охлаждении отпущенных образцов на воздухе количество остаточного аустенита оказывается на 20-30% меньше, чем при охлаждении в масле. Быстрое охлаждение в масле ведет к мартенситному превращению части обедненного остаточного аустенита, которое в свою очередь не идет до конца, в то время как замедленное охлаждение на воздухе стимулирует развитие бейнитного превращения, протекающего полнее, чем мартенситное.
По полученным данным был выбран режим высокого отпуска в кипящем слое при 650° С в течение трех часов с последующим охлаждением на воздухе.
После отпуска детали нагревали до 820° С в электропечи (2 ч) или в кипящем слое (20 мин) и закаливали как в холодный кипящий слой частиц корунда 120 мкм, так и в масло. Предварительно были сняты термограммы охлаждения шестерен двух различных размеров (с толщиной стенки или полуразностью наружного и внутреннего диаметров 18 и 30 мм). В диапазоне температур 820-250° С шестерня охлаждается в масле несколько быстрее, чем в кипящем слое, а при более низких температурах - медленнее. Время охлаждения до 220-250° С в обеих средах одинаково и для меньшей и большей шестерен равно соответственно 1,5 и 2,5 мин. Твердость и структуру после закалки изучали непосредственно на шестернях. Механические свойства сталей 18Х2Н4ВА и 12ХНЗА определяли на образцах длиной 170 мм диаметром соответственно 25 и 21 мм, прошедших весь описанный выше цикл термообработки. При закалке по исследованным четырем вариантам они оказались практически одинаковыми. Количество остаточного аустенита при нагреве в кипящем слое было меньше, чем при нагреве в электропечи, а при одинаковых условиях нагрева закалка в кипящем слое давала меньше остаточного аустенита, чем закалка в масле. Структура после закалки в кипящем слое и масле была практически одинаковой: цементированный слой состоит из мелкоигольчатого мартенсита, карбидов и остаточного аустенита, а сердцевина - из перлита и феррита (сталь 12ХН3А) или бейнита (сталь 18Х2Н4ВА).
В результате был выбран наиболее быстрый вариант закалки, дающий к тому же наименьшее количество остаточного аустенита: нагрев в кипящем слое до 820° С с выдержкой (общее время 20 мин) и охлаждение в холодном кипящем слое (10 мин).
В заключение проведено сравнение результатов испытаний цементированной стали 12ХН3А на износостойкость, статическую прочность при растяжении и усталость после цементации и последующей термообработки в кипящем слое с результатами термической обработки по существующей технологии.
Процесс термообработки был выполнен в трех вариантах.
I. Существующая технология: цементация (930° С, 10 ч) - - охлаждение на воздухе - высокий отпуск (650° С, 9 ч) - закалка (800° С, 2 ч) низкий отпуск (170° С, 3 ч).
II. В кипящем слое: цементация (950° С, 2,5 ч) - закалка с подстуживанием - низкотемпературный отпуск (170° С, 2 ч).
III. В кипящем слое: цементация (950° С, 2,5 ч) - охлаждение на воздухе - высокий отпуск (650° С, 3 ч) - закалка (820° С, 1/3 ч) - низкий отпуск (170° С, 2 ч).
Износостойкость испытывали на машине МИ-1М (цикл 15 000 оборотов) при трении качения с проскальзыванием без смазки при удельном давлении в месте контакта испытуемой пары 39 кгс/мм 2 , соответствующем удельному давлению в зубьях шестерен дизеля и скорости вращения эталонов 320 и 400 об/мин. Потеря массы образцов составила 581-647 мг, 466-483 мг и 430-461 мг соответственно при обработке по I, II и III вариантам. Таким образом, наилучшим оказался вариант III.
Статическую прочность стали испытывали на образцах рабочим диаметром 8 мм с глубокими кольцевыми концентраторами напряжений гиперболического профиля. Радиус разреза меняли от 0,18 до 7 мм, что соответствовало широкому диапазону коэффициентов концентрации напряжений ао от 1,0 до 6,04. Видно, что среднее значение ов по вариантам I и III практически одинаково, однако вариант III предпочтительнее, поскольку при такой обработке в отличие от обработки по существующей технологии σв почти не зависит от ао.
Усталостную прочность стали 12ХНЗА испытывали на машине МВП-10 000 при чистом изгибе с вращением, частоте 83 Гц и базе испытаний 5.10 6 циклов. Испытания выполняли на 75 аналогичных образцах, режимы I и III дают одинаковые и несколько лучшие результаты, чем режим II.
По результатам указанных испытаний для промышленной эксплуатации может быть рекомендован следующий оптимальный режим цементации и последующей термообработки деталей из сталей 18ХНВА и 12ХН3А: цементация при ав = 0,26-0,28 с добавкой 15% природного газа при 950° С, 2,5 (10) ч - охлаждение на воздухе - высокий отпуск, 650° С, 3 (9) ч - охлаждение на воздухе - нагрев под закалку до 820° С в кипящем слое и выдержка 20 мин (2 ч) - охлаждение в кипящем слое - низкий отпуск в кипящем слое 170° С, 2 (3) ч. Применение кипящего слоя позволяет сократить полный цикл обработки втрое, т. е. с 24 до 8 ч, получив такие же прочностные показатели. При этом глубина цементированного слоя составляет 1,1-1,4 мм, а поверхностная концентрация углерода (с учетом его перераспределения при охлаждении и высоком отпуске) 0,9-1,0% С.
По отработанным оптимальным режимам были цементированы шестерни различных диаметров от 50 до 120 мм, валики, тарелки клапанов, распылители, детали сложной конфигурации, имеющие узкие отверстия.
| 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 | |
| s в | - 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/см 2 | T | - температура, при которой получены свойства, Град | |
| s T | - 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 20 o - T ), [Дж/(кг·град)] | |
| HV | - твердость по Виккерсу | pn и r | - плотность кг/м 3 | |
| HRCэ | - твердость по Роквеллу, шкала С | а | - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o - T ), 1/°С | |
| HRB | - твердость по Роквеллу, шкала В | σ t Т | - предел длительной прочности, МПа | |
| HSD | - твердость по Шору | G | - модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа | |
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Гост на сталь 20хн3а
НЕРЖАВЕЮЩИЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИЕ, ЖАРОСТОЙКИЕ И ЖАРОПРОЧНЫЕ*
Stainless steels and corrosion resisting, heat-resisting and creep resisting alloys. Grades
____________________________________________________________________
Текст Сравнения ГОСТ 5632-2014 с ГОСТ 5632-72 см. по ссылке.
- Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________
МКС 77.080.20
ОКП 08 7030
08 7150
Дата введения 2015-01-01
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 375 "Металлопродукция из черных металлов и сплавов" на базе Федерального государственного унитарного предприятия "Центральный Научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина (ФГУП "ЦНИИчермет им.И.П.Бардина")
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 28 марта 2014 г. N 65-П)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Минэкономии Республики Армения
Госстандарт Республики Беларусь
Госстандарт Республики Казахстан
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 октября 2014 г. N 1431-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 5632-2014 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2015 г.
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 1, 2019 год
Настоящий стандарт распространяется на нержавеющие* деформируемые стали и сплавы на железоникелевой и никелевой основах, предназначенные для работы в коррозионно-активных средах и при высоких температурах.
* Изменением N 1 по всему тексту стандарта заменены слова: "легированные нержавеющие" на "нержавеющие". - Примечание изготовителя базы данных.
ГОСТ 7565-81 (ИСО 377-2:1989) Чугун, сталь и сплавы. Метод отбора проб для определения химического состава
ГОСТ 12345-2001 (ИСО 671:1982, ИСО 4935:1989) Стали легированные и высоколегированные. Методы определения серы
ГОСТ 12346-78 (ИСО 439:1982, ИСО 4829-1:1986) Стали легированные и высоколегированные. Методы определения кремния
ГОСТ 12353-78 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения кобальта
ГОСТ 12359-99 (ИСО 4945:1977) Стали углеродистые, легированные и высоколегированные. Методы определения азота
ГОСТ 12361-2002 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения ниобия
ГОСТ 12362-79 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения микропримесей сурьмы, свинца, олова, цинка и кадмия
ГОСТ 12363-79 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения селена
ГОСТ 12364-84 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения церия
ГОСТ 12365-84 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения циркония
ГОСТ 17051-82 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения тантала
ГОСТ 24018.0-90 Сплавы жаропрочные на никелевой основе. Общие требования к методам анализа
ГОСТ 24018.1-80 Сплавы жаропрочные на никелевой основе. Методы определения олова
ГОСТ 24018.2-80 Сплавы жаропрочные на никелевой основе. Методы определения сурьмы
ГОСТ 24018.3-80 Сплавы жаропрочные на никелевой основе. Методы определения свинца
ГОСТ 24018.4-80 Сплавы жаропрочные на никелевой основе. Методы определения висмута
ГОСТ 24018.5-80 Сплавы жаропрочные на никелевой основе. Метод определения свинца и висмута
ГОСТ 24018.6-80 Сплавы жаропрочные на никелевой основе. Методы определения мышьяка
ГОСТ 24018.7-91 Сплавы жаропрочные на никелевой основе. Методы определения углерода
ГОСТ 27809-95 Сталь и чугун. Методы спектрографического анализа
ГОСТ 28033-89 Сталь. Метод рентгенофлюоресцентного анализа
ГОСТ 28473-90 Чугун, сталь, ферросплавы, хром, марганец металлические. Общие требования к методам анализа
ГОСТ 29095-91 Сплавы и порошки жаропрочные, коррозионно-стойкие, прецизионные на основе никеля. Методы определения железа
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по [1], а также следующие термины с соответствующими определениями:
Нужен полный текст и статус документов ГОСТ, СНИП, СП?
Попробуйте профессиональную справочную систему
«Техэксперт: Базовые нормативные документы» бесплатно
ПРОКАТ ИЗ ЛЕГИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ
Structural alloy steel bars. Specifications
____________________________________________________________________
Текст Сравнения ГОСТ 4543-71 с ГОСТ 4543-2016 см. по ссылке.
- Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________
Дата введения 1973-01-01
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР
А.П.Гуляев, д-р техн. наук (руководитель темы); Р.И.Колясникова (руководитель темы); И.Н.Голиков, д-р техн. наук; А.С.Каплан; Е.В.Кручинина
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 18.06.71 N 1148
3. ВЗАМЕН ГОСТ 1050-60 (в части марок 15Г, 20Г, 25Г, 30Г, 35Г, 40Г, 45Г, 50Г); ГОСТ 1051-59 (в части легированной стали, кроме качества поверхности и упаковки); ГОСТ 4543-61
4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ*
Обозначение НТД, на который дана ссылка
Номер пункта, подпункта
5. Ограничение срока действия снято по протоколу N 4-93 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 4-94)
6. ИЗДАНИЕ (декабрь 2000 г.) с Изменениями N 1, 2, 3, 4, 5, утвержденными в марте 1977 г., июле 1982 г., феврале 1987 г., июне 1987 г., декабре 1989 г. (ИУС 5-77, 11-82, 5-87, 10-87, 3-90)
Переиздание (по состоянию на июль 2008 г.)
Настоящий стандарт распространяется на прокат горячекатаный и кованый диаметром или толщиной до 250 мм, калиброванный и со специальной отделкой поверхности из легированной конструкционной стали, применяемый в термически обработанном состоянии.
В части норм химического состава стандарт распространяется на все другие виды проката, слитки, поковки и штамповки.
(Измененная редакция, Изм. N 2, 5).
1. КЛАССИФИКАЦИЯ
1.1. В зависимости от химического состава и свойств конструкционная сталь делится на категории:
1. К особовысококачественной стали относят сталь электрошлакового переплава.
2. (Исключен, Изм. N 2).
1.2. В зависимости от основных легирующих элементов сталь делится на группы: хромистая, марганцовистая, хромомарганцовая, хромокремнистая, хромомолибденовая и хромомолибденованадиевая, хромованадиевая, никельмолибденовая, хромоникелевая и хромоникелевая с бором, хромокремнемарганцовая и хромокремнемарганцовоникелевая, хромомарганцовоникелевая и хромомарганцовоникелевая с титаном и бором, хромоникельмолибденовая, хромоникельмолибденованадиевая и хромоникельванадиевая, хромоалюминиевая и хромоалюминиевая с молибденом, хромомарганцовоникелевая с молибденом и титаном.
(Измененная редакция, Изм. N 4).
1.3. По видам обработки прокат делят на:
горячекатаный и кованый (в том числе с обточенной или ободранной поверхностью);
со специальной отделкой поверхности.
1.4. В зависимости от качества поверхности горячекатаный и кованый прокат изготовляют групп: 1, 2, 3.
Читайте также: