Сталь 20ХН3А

Обозначения

Название	Значение
Обозначение ГОСТ кирилица	20ХН3А
Обозначение ГОСТ латиница	20XH3A
Транслит	20HN3A
По химическим элементам	20CrН3

Описание

Сталь 20ХН3А применяется: для производства шестерней, валов, втулок, силовых шпилек, болтов, гаек, червяков, муфт и других цементируемых деталей, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твёрдости, работающих под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах; деталей трубопроводной арматуры; лап и шарошек буровых долот всех типоразмеров с продувкой воздухом, а также долот от 151 мм и менее, бурголовок методом горячей обработки давлением.

Примечание

Сталь конструкционная высококачественная хромоникелевая.

Стандарты

Название	Код	Стандарты
Листы и полосы	В23	ГОСТ 103-2006
Сортовой и фасонный прокат	В32	ГОСТ 1051-73, ГОСТ 4543-71, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 14955-77, TУ 14-1-5414-2001, TУ 3-850-80, TУ 14-1-2118-77, TУ 14-1-2765-79, TУ 14-1-4612-89, TУ 14-1-950-74, TУ 14-11-245-88, TУ 14-1-5228-93, TУ 14-136-367-2008
Сортовой и фасонный прокат	В22	ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8319.0-75, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006
Обработка металлов давлением. Поковки	В03	ГОСТ 8479-70, СТ ЦКБА 010-2004
Болванки. Заготовки. Слябы	В21	ОСТ 14-13-75
Болванки. Заготовки. Слябы	В31	ОСТ 3-1686-90, TУ 14-1-4944-90, TУ 1-92-156-90
Термическая и термохимическая обработка металлов	В04	СТ ЦКБА 026-2005

Химический состав

Стандарт	C	S	P	Mn	Cr	Si	Ni	Fe	Cu	V	Ti	Mo	W
TУ 14-1-950-74	0.17-0.24	≤0.025	≤0.025	0.3-0.6	0.6-0.9	0.17-0.37	2.75-3.15	Остаток	≤0.25	≤0.05	≤0.03	≤0.15	≤0.2
TУ 14-1-2765-79	0.17-0.24	≤0.025	≤0.025	0.3-0.6	0.6-0.9	0.17-0.37	2.75-3.15	Остаток	≤0.25	≤0.1	≤0.03	≤0.15	≤0.2
ГОСТ 4543-71	0.17-0.24	≤0.025	≤0.025	0.3-0.6	0.6-0.9	0.17-0.37	2.75-3.15	Остаток	≤0.3	≤0.05	≤0.03	≤0.15	≤0.2

Fe - основа.
По ГОСТ 4543-71 регламентировано содержание в особовысококачественной стали: P≤0,025%; S≤0,015%; Сu≤0,25%.
По ТУ 14-1-2765-79 химический состав приведен для стали марки 20ХН3А-Ш.
По ТУ 14-1-950-86 химический состав приведен для стали марки 20ХН3А.
ТУ 14-1-4612-89 химический состав приведен для стали марки 20ХН3А-Ш. Допускаемые отклонения по химическому составу в готовом прокате и массовая доля остаточных вольфрама, молибдена, титана и ванадия - по ГОСТ 4543.
По ТУ 3-850-80 химический состав приведен для стали марки 20ХН3А. Наличие в стали остаточных титана до 0,030 %, вольфрама до 0,20 %, молибдена до 0,15 % и ванадия до 0,050 % не является браковочным признаком.

Механические свойства

Сечение, мм	t отпуска, °C	s_Т\|s_0,2, МПа	σ_B, МПа	d₅, %	y, %	KCU, кДж/м²	HB, МПа	HRC
Поковки. Закалка + Отпуск
≤100	-	≥590	≥735	≥14	≥45	≥590	235-277	-
≤100	-	≥685	≥835	≥13	≥42	≥590	262-311	-
Заготовки деталей трубопроводной арматуры. Закалка в масло от 820-840 °C (выдержка 2,5-4,5 часа в зависимости от толщины и массы заготовки) с последующим отпуском в масле или на воздухе
≤50	500-580	675-785	≥835	≥12	≥55	≥800	248-293	-
Сортовой прокат. Закалка в масло с 850 °С + Отпуск при 200 °С, охлаждение на воздухе
≤5	-	≥1220	≥1420	≥12	≥55	≥860	-	44
Сортовой прокат. Нормализация при 860 °С, охлаждение на воздухе + Закалка в масло с 810 °С + Отпуск
-	200	≥1270	≥1510	≥15	≥60	≥730	-	≥43
Заготовки деталей трубопроводной арматуры. Закалка в масло от 820-840 °C (выдержка 2,5-4,5 часа в зависимости от толщины и массы заготовки) с последующим отпуском в масле или на воздухе
50-80	500-580	≥640	≥785	≥10	≥42	≥800	262-311	-
Сортовой прокат. Закалка в масло с 850 °С + Отпуск при 200 °С, охлаждение на воздухе
16-20	-	≥1080	≥1270	≥13	≥65	≥890	-	44
Сортовой прокат. Нормализация при 860 °С, охлаждение на воздухе + Закалка в масло с 810 °С + Отпуск
-	300	≥1260	≥1370	≥12	≥62	≥540	-	≥42
Прутки горячекатаные в состоянии поставки по ТУ 14-1-4612-89. 1-я закалка в масло с 880-900 °C + 2-я закалка в масло с 800-820 °C + Отпуск при 170-220 °C, охлаждение на воздухе (образцы продольные)
25	-	≥885	≥980	≥8	≥40	≥880	≤269	-
Сортовой прокат. Закалка в масло с 850 °С + Отпуск при 200 °С, охлаждение на воздухе
6-15	-	≥1180	≥1370	≥13	≥65	≥760	-	44
Сортовой прокат. Нормализация при 860 °С, охлаждение на воздухе + Закалка в масло с 810 °С + Отпуск
-	400	≥1180	≥1260	≥13	≥64	≥590	-	≥39
Прутки горячекатаные в состоянии поставки по ТУ 3-850-80. 1-я закалка в масло с 890±15 °C + 2-я закалка в масло с 775±15 °C + Отпуск при 170-220 °C, охлаждение на воздухе (образцы продольные)
	-	≥882	≥980	≥8	≥40	≥784	-	-
Сортовой прокат. Закалка в масло с 880 °С + Отпуск при 600 °С, охлаждение на воздухе
20-30	-	≥700	≥800	≥20	≥70	-	-	-
Сортовой прокат. Нормализация при 860 °С, охлаждение на воздухе + Закалка в масло с 810 °С + Отпуск
-	500	≥960	≥1000	≥19	≥66	≥830	-	≥32
Прутки и полосы г/к и кованые. Закалка в масло или теплую воду с 820-840 °С + Отпуск при 400-500 °С, охлаждение в воде или масле
	-	≥835	≥980	≥10	≥55	≥981	294-341	-
Сортовой прокат. Закалка в масло с 880 °С + Отпуск при 600 °С, охлаждение на воздухе
30-50	-	≥610	≥730	≥19	≥71	-	-	-
Сортовой прокат. Нормализация при 860 °С, охлаждение на воздухе + Закалка в масло с 810 °С + Отпуск
-	600	≥720	≥780	≥24	≥73	-	-	≥22
Сортовой прокат. Цементация при 920-950 °С + Нормализация при 870-890 °С, охлаждение на воздухе + Отпуск при 630-660 °С, охлаждение на воздух + Закалка в масло с 790-810 °С + Отпуск при 180-200 °С, охлаждение на воздухе
50-100	-	≥690	≥830	≥11	≥50	≥690	≥240	59-63
Сортовой прокат. Закалка в масло с 880 °С + Отпуск при 600 °С, охлаждение на воздухе
50-80	-	≥580	≥700	≥23	≥68	-	-	-
100-220	-	≥570	≥690	≥23	≥67	-	-	-
100-220	-	≥510	≥660	≥14	≥51	-	-	-

Описание механических обозначений

Название	Описание
s_Т\|s_0,2	Предел текучести или предел пропорциональности с допуском на остаточную деформацию - 0,2%
σ_B	Предел кратковременной прочности
d₅	Относительное удлинение после разрыва
y	Относительное сужение
KCU	Ударная вязкость
HB	Твёрдость по Бринеллю
HRC	Твёрдость по Роквеллу (индентор алмазный, сфероконический)

Физические характеристики

Температура	Е, ГПа	G, ГПа	r, кг/м³	l, Вт/(м · °С)	R, НОм · м	a, 10^-6 1/°С	С, Дж/(кг · °С)
100	204	80	7830	35	300	115	494
300	188	70	7760	33	450	12	523
500	169	66	-	31	650	128	565
600	153	59	7660	31	-	132	586
700	138	53	-	30	-	136	624
800	132	51	-	28	-	136	624

Описание физических обозначений

Название	Описание
Е	Модуль нормальной упругости
G	Модуль упругости при сдвиге кручением
r	Плотность
l	Коэффициент теплопроводности
R	Уд. электросопротивление

Технологические свойства

Название	Значение
Свариваемость	Ограниченно свариваемая. РДС, АДС под флюсом.
Склонность к отпускной хрупкости	Склонна.
Температура ковки	Начала - 1220 °С, конца - 800 °С. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101-300 мм - в яме.
Флокеночувствительность	Чувствительна.
Обрабатываемость резаньем	В горячекатаном состоянии при НВ 177,sВ=610 МПа Kn б.ст.=0,95.
Макроструктура и загрязненность	Макроструктура стали готовых прутков по ТУ 3-850-80 проверяется на изломах и протравленных темплетах, должна удовлетворять требованиям ГОСТ 4543 и не должна иметь усадочной раковины, рыхлости, пузырей, трещин, расслоений, шлаковых включений и флокенов. При обнаружении флокенов сталь бракуется. Оценка макроструктуры на протравленных темплетах производится по шкалам ГОСТ 10243. Допускаются: центральная пористость; точечная неоднородность; ликвационный квадрат, общая, краевая и подусадочная ликвация не более балла 2; послойная кристаллизация и светлый контур не более балла 3. Не допускаются подкорковые пузыри и межкристаллитные трещины. Сталь контролируется на загрязненность неметаллическими включениями, содержание которых определяется по ГОСТ 1778 на 6-ти образцах и не должно превышать содержание в баллах (средний/максимальный): - Точечные ОТ - 2,0/4,0; - Строчечные ОС - 3,0/4,0; - Хрупкие СХ - 3,5/4,0; - Пластичные СП - 2,5/4,0; - Недеформирующиеся СН - 2,5/4,0; - Сульфиды С - 2,5/4,0; Нитриды Н - 1,5/2,5.
Микроструктура	Величина аустенитного зерна должна быть не крупнее номера 5 по ГОСТ 5639.
Особенности производства изделий	Прутки горячекатаные по ТУ 3-850-80 поставляются в термически обработанном состоянии (отожженном или высокоотпущенном) с твердостью не более 269 НВ (диаметр отпечатка не менее 3,7 мм). Прокаливаемость стали (после нормализации при 920±10 °С или закалки с 890±10 °С) - Твердость HRС должна быть на расстоянии 4,5 мм от торца 37÷43, а на расстоянии 30 мм от торца - 24÷34.