Сталь 20Х2Н4А
Сталь 20Х2Н4А: улучшенная цементуемая сталь для высоконагруженных деталей средних размеров
Сталь 20Х2Н4А – это конструкционная легированная сталь, предназначенная для цементации, закалки и отпуска, обладающая улучшенными характеристиками по сравнению со сталью 20Х, и подходящая для изготовления деталей средних размеров, работающих в условиях высоких нагрузок и трения. Легирование хромом, никелем и более высоким содержанием углерода обеспечивает более высокую прокаливаемость, прочность и вязкость, что расширяет область применения этой стали.
Расшифровка обозначения стали:
- 20: Содержание углерода около 0.20%
- Х2: Содержание хрома около 2%
- Н4: Содержание никеля около 4%
- А: Высококачественная сталь (пониженное содержание серы и фосфора)
Химический состав стали 20Х2Н4А (ГОСТ 4543-71):
- Углерод (C): 0.17 - 0.23% (обеспечивает способность к цементации и прочность)
- Хром (Cr): 1.8 - 2.2% (повышает прокаливаемость, твердость и износостойкость)
- Никель (Ni): 3.5 - 4.0% (улучшает прокаливаемость, вязкость и ударную прочность)
- Марганец (Mn): 0.3 - 0.6% (улучшает прокаливаемость)
- Кремний (Si): 0.17 - 0.37% (улучшает прочность и упругость)
- Сера (S): До 0.025% (вредная примесь, строгое ограничение)
- Фосфор (P): До 0.025% (вредная примесь, строгое ограничение)
- Медь (Cu): До 0.3% (улучшает коррозионную стойкость)
Роль легирующих элементов:
- Хром: Увеличивает прокаливаемость, твердость и износостойкость цементованного слоя. Более высокое содержание хрома (около 2%) по сравнению со сталью 20Х (около 1%) улучшает эти свойства.
- Никель: Улучшает прокаливаемость, вязкость и ударную прочность сердцевины, что особенно важно для деталей, подвергающихся ударным нагрузкам.
- Повышенное содержание углерода: Улучшает прочность цементованного слоя.
Основные свойства стали 20Х2Н4А:
- Высокая твердость поверхности после цементации и закалки: Достигает 58-62 HRC.
- Высокая износостойкость цементованного слоя: Обеспечивает длительный срок службы деталей, работающих в условиях трения.
- Высокая прочность и вязкость сердцевины: Способность выдерживать значительные статические и ударные нагрузки.
- Хорошая прокаливаемость: Позволяет получать высокую твердость в цементованном слое на деталях среднего размера.
- Высокая усталостная прочность: Способность выдерживать циклические нагрузки.
Термическая обработка стали 20Х2Н4А:
Термическая обработка включает в себя несколько этапов:
- Цементация: Насыщение поверхностного слоя углеродом при температуре 900-950 °C.
- Первый отжиг (или нормализация): Для снятия внутренних напряжений после цементации.
- Закалка сердцевины: Нагрев до температуры 860-880 °C и охлаждение в масле.
- Второй отжиг: Для подготовки к закалке поверхности.
- Закалка поверхности: Нагрев до температуры 760-790 °C и охлаждение в масле.
- Низкий отпуск: Нагрев до температуры 150-200 °C для снятия напряжений и повышения вязкости.
Области применения стали 20Х2Н4А:
Сталь 20Х2Н4А применяется для изготовления:
- Зубчатых колес и шестерен: Для коробок передач и редукторов, особенно для деталей среднего размера.
- Кулачковых валов.
- Валов и осей.
- Шестерен.
- Втулок.
- Пальцев.
- Других деталей, требующих высокой поверхностной твердости, износостойкости и вязкой сердцевины, работающих в условиях высоких нагрузок.
Особенности при работе со сталью 20Х2Н4А:
- Строгий контроль процесса цементации: Важно обеспечить равномерное насыщение углеродом поверхностного слоя.
- Точное соблюдение режимов термической обработки: Каждый этап термической обработки имеет решающее значение для достижения требуемых свойств.
- Применение защиты от обезуглероживания: Обезуглероживание поверхностного слоя снижает твердость и износостойкость, поэтому необходимо применять защитные среды при нагреве.
- Обрабатываемость: Хорошо поддается механической обработке.
Преимущества стали 20Х2Н4А:
- Высокая твердость и износостойкость поверхности.
- Высокая прочность и вязкость сердцевины.
- Хорошая прокаливаемость.
- Высокая усталостная прочность.
- Более высокие характеристики по сравнению со сталью 20Х.
Недостатки стали 20Х2Н4А:
- Сложность термической обработки (многоступенчатый процесс).
- Меньшая коррозионная стойкость по сравнению с нержавеющими сталями.
- Более высокая стоимость по сравнению с менее легированными сталями (например, 20).
Заключение:
Сталь 20Х2Н4А – это надежная конструкционная сталь, которая благодаря своим свойствам является хорошим выбором для изготовления деталей, требующих высокой поверхностной твердости, прочности и вязкости, особенно в условиях средних размеров и высоких нагрузок. Правильное проведение цементации и термической обработки позволяет получить детали, обеспечивающие длительную и надежную эксплуатацию.
В компании ООО "СпецГрупп-М" сталь марки 20Х2Н4А можно приобрести в виде кругов различных диаметров.
Актуальная стоимость и наличие в прайс-листе: