Круг 20хн3а 220

Круг 20ХН3А ?220 мм, ГОСТ 2590-06, ГОСТ 4543-16, группа 2ГП

Основные технические характеристики

Круг стальной 20ХН3А ?220 мм — это высококачественный прокат из легированной конструкционной стали, предназначенный для работы в условиях повышенных нагрузок, динамических и ударных воздействий. Изделие изготавливается в соответствии с требованиями ГОСТ 2590-06 (горячекатаный круг) и ГОСТ 4543-16 (прокат из легированной и высоколегированной стали для деталей, подвергаемых термической обработке), группа по механическим свойствам — 2ГП (гарантированные показатели). Диаметр прутка — 220 мм, что делает его подходящим для производства крупногабаритных деталей, работающих в тяжелых условиях эксплуатации.

Химический состав стали 20ХН3А (по ГОСТ 4543-16), %

Марка стали 20ХН3А относится к классу хромоникелевых сталей с повышенной прочностью и вязкостью. Её химический состав строго регламентирован и обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики после термической обработки:

• Углерод ©: 0,17–0,24 %
• Кремний (Si): 0,17–0,37 %
• Марганец (Mn): 0,30–0,60 %
• Хром (Cr): 0,60–0,90 %
• Никель (Ni): 2,75–3,15 %
• Сера (S): не более 0,025 %
• Фосфор (P): не более 0,025 %
• Медь (Cu): не более 0,30 %
• Мышьяк (As): не более 0,08 %
• Железо (Fe): основа

Особенности состава:
Высокое содержание никеля (около 3 %) обеспечивает высокую вязкость и ударную прочность даже при низких температурах. Хром способствует повышению прокаливаемости и коррозионной стойкости. Сниженное содержание серы и фосфора (не более 0,025 %) гарантирует высокую чистоту металла, что особенно важно для деталей, работающих под циклическими нагрузками.

Механические свойства (после термической обработки)

Механические свойства стали 20ХН3А определяются после закалки и высокого отпуска. Данные приведены для образцов диаметром до 100 мм, но при соблюдении режимов термообработки и контроле качества свойства сохраняются и для круга ?220 мм (группа 2ГП):

• Временное сопротивление разрыву (?в): не менее 980 МПа
• Предел текучести (?т): не менее 785 МПа
• Относительное удлинение (?5): не менее 12 %
• Относительное сужение (?): не менее 55 %
• Ударная вязкость (KCU при -60?°C): не менее 58 Дж/см?
• Твёрдость (после отжига): не более 241 HB

Примечание:
Для крупных сечений (?220 мм) важна прокаливаемость стали. Благодаря оптимальному соотношению никеля и хрома, сталь 20ХН3А хорошо прокаливается на глубину до 100 мм и более, что обеспечивает равномерность структуры и высокие механические свойства по всему сечению.

Физические свойства стали 20ХН3А

• Плотность: 7,85 г/см?
• Модуль упругости (Е): 210 ГПа
• Модуль сдвига (G): 81 ГПа
• Коэффициент Пуассона (?): 0,29
• Температура плавления: ~1450–1500?°C
• Теплопроводность (при 100?°C): 25 Вт/(м·К)
• Удельная теплоёмкость (при 20?°C): 460 Дж/(кг·К)
• Коэффициент линейного расширения (20–100?°C): 11,5·10?? 1/К

Физические свойства позволяют использовать сталь в условиях переменных температур, в том числе в климатических условиях умеренных и холодных регионов. Низкий коэффициент теплового расширения способствует стабильности геометрии деталей при нагреве.

Технологические свойства

• Свариваемость: Сталь 20ХН3А ограниченно свариваема. Перед сваркой требуется подогрев до 250–300?°C, а после — высокий отпуск для снятия остаточных напряжений. Рекомендуется применение низководородных электродов.
• Обрабатываемость резанием: В отожжённом состоянии — удовлетворительная. Твёрдость до 241 HB позволяет обрабатывать сталь на станках с ЧПУ, токарных и фрезерных станках. После термообработки обработка возможна только абразивным способом.
• Обработка давлением: Хорошо поддаётся ковке и штамповке в диапазоне температур 1200–800?°C. Не рекомендуется деформация ниже 800?°C из-за риска трещинообразования.
• Склонность к отпускной хрупкости: Сталь склонна к отпускной хрупкости II рода (при отпуске в интервале 450–550?°C). Поэтому рекомендуется отпуск вне этой зоны — либо при 580–650?°C, либо при более низких температурах с последующим быстрым охлаждением.
• Коррозионная стойкость: Умеренная. Превосходит углеродистые стали, но уступает нержавеющим. Рекомендуется защита от атмосферной коррозии (лакокрасочное покрытие, смазка).

Вес и расчёт массы

• Масса 1 погонного метра круга ?220 мм:
  m=4??d2??=43,1416?(22)2?7,85?298,5 кг/м

  Таким образом, один метр круга весит около 298,5 кг.

• Количество погонных метров в одной тонне (1000 кг):
  L=298,51000?3,35 метра

  То есть, в одной тонне содержится примерно 3,35 метра круга ?220 мм.

Область применения

Круг из стали 20ХН3А ?220 мм находит широкое применение в машиностроении, особенно в отраслях, где требуются высокие прочностные и вязкие свойства:

1. Авиационная промышленность — валы, оси, шестерни, шпиндели, работающие под высокими нагрузками.
2. Судостроение — детали гребных валов, редукторов, узлов, работающих в агрессивной морской среде.
3. Энергетика — роторы турбин, валы генераторов, элементы паровых и газовых турбин.
4. Тяжёлое машиностроение — валы прокатных станов, коленчатые валы, шатуны крупных двигателей.
5. Нефтегазовое оборудование — шпиндели, штанги, детали буровых установок.
6. Железнодорожное машиностроение — оси вагонов, колесные пары, элементы ходовой части локомотивов.
7. Военная техника — детали трансмиссий, броневых узлов, элементы гусеничных систем.
8. Промышленные редукторы и передачи — шестерни, валы, шлицевые соединения.
9. Горнодобывающая техника — валы дробилок, барабаны, шестерни экскаваторов.
10. Компрессорное оборудование — валы, роторы, штоки поршней.

Благодаря высокой вязкости при отрицательных температурах, сталь 20ХН3А особенно востребована в условиях Крайнего Севера и в регионах с суровым климатом, таких как Якутия, Чукотка, Заполярье.

Термическая обработка

Для достижения гарантированных механических свойств (группа 2ГП) круг из стали 20ХН3А подвергается следующему режиму термообработки:

1. Закалка:
   • Нагрев до 830–850?°C
   • Выдержка: 1,2–1,5 часа на 100 мм сечения
   • Охлаждение в масле
2. Высокий отпуск:
   • Нагрев до 580–620?°C
   • Выдержка: 2–3 часа
   • Охлаждение в воздухе

После такой обработки структура стали — сортит или троостит, что обеспечивает оптимальное сочетание прочности и пластичности.

Контроль качества

Круг ?220 мм из стали 20ХН3А проходит строгий контроль качества:

• Ультразвуковой контроль (УЗК) по ГОСТ 24507-80 — для выявления внутренних дефектов.
• Металлографический анализ — контроль зернистости, структуры, наличия неметаллических включений.
• Механические испытания — на разрыв, удар, твёрдость.
• Химический анализ — спектральный контроль на оптическом эмиссионном спектрометре.

Продукция сопровождается паспортом качества по форме 3.1B в соответствии с ДСТУ EN 10204:2015, где указаны химический состав, механические свойства, режим термообработки и результаты контроля.

Условия хранения и транспортировки

• Хранение — в закрытых сухих помещениях, на поддонах, без контакта с землёй.
• При длительном хранении — рекомендуется консервация маслом или специальными составами.
• Транспортировка — любым видом транспорта, с защитой от механических повреждений и атмосферных осадков.
• Не допускается сброс прутков с высоты, удары, перегибы.

Заключение

Круг стальной 20ХН3А ?220 мм — это надёжный и высокотехнологичный материал, соответствующий самым строгим требованиям современного машиностроения. Его уникальное сочетание химического состава, механических и физических свойств делает его незаменимым для производства ответственных деталей, работающих в экстремальных условиях. Благодаря высокой вязкости, прокаливаемости и усталостной прочности, сталь 20ХН3А обеспечивает долгий срок службы и высокую надёжность узлов и агрегатов.

Данный товар можно купить в ООО «Металлотрейд» — надёжном поставщике качественного металлопроката.
Позвоните по телефону: +7(863)220-90-10, +7(495)792-05-58 — и наши специалисты помогут с выбором, расчётом объёма и доставкой.