В этой статье речь пойдет об одной из наиболее распространенных и широко используемых марок стали. Мы вкратце опишем то, для чего она применяется, расскажем об одной крайне любопытной термической процедуре, даже посоветуем вам ознакомиться с несколькими документами, такими как ГОСТ 8479-70, а также поведаем о химическом составе стали и расскажем, как он влияет на ее характеристики.
Применение
Итак, начнем с самого, на наш взгляд, очевидного, но не менее важного вопроса, а именно с того, для чего используется сталь 20хн3а. Чаще всего из этого сорта стали изготавливаются детали, которые в дальнейшем подвергаются процессу цементации. Это значит, что подобного рода деталям необходимо будет в дальнейшем совмещать в себе поверхностную твердость и внутреннюю пластичность.
Подобные требования обычно предъявляются изделиям, которые за время своей эксплуатации так или иначе будут подвержены нагрузкам, в том числе и ударным. В данном случае твердый поверхностный слой будет препятствовать деформации детали, а внутренний мягкий слой будет принимать на себя все физические последствия удара и поглощать их без вреда для детали. В данную категорию можно зачислить валы, шпильки, болты, зубчатые колеса и втулки, а также многое другое.
Цементация стали
И раз уж мы упомянули цементацию стали 20хн3а, то стоит рассказать вам, пусть и вкратце, о том, что собой представляет данный процесс. Сама суть процесса состоит в том, чтобы заведомо низкоуглеродистую (обычно до 0,2 % С) сталь насытить этим самым углеродом, тем самым придав ей твердости. Однако надо понимать, что подобный процесс науглеродит только поверхностный слой металлоизделия в пределах от 0,5 до 2 миллиметров, оставив середину мягкой и податливой.
Сам же процесс цементации, который и придает стали 20хн3а характеристики повышенной прочности, протекает при повышенных температурах (850-950 °С) в углеродсодержащей среде. На предприятиях обычно применяется газовая цементация с использованием метана или окиси углерода, однако подобную процедуру можно проводить и с использованием древесного угля или раствором углекислой натриевой соли.
При нагреве до вышеупомянутой температуры сталь переходит в активную фазу и адсорбирует в себя углерод из внешней среды. Однако этот процесс довольно медленный. Для науглероживания слоя в один миллиметр тратится от 4 до 10 часов, в зависимости от способа цементации.
Химический состав
Как известно, характеристики абсолютно всех марок стали зависят в первую очередь от легирующих элементов в ее конечном составе. Именно добавки химических элементов в итоге и придают стали необходимые свойства, будь то твердость или, наоборот, пластичность, устойчивость к коррозии либо ударным нагрузкам. Именно поэтому так важно порой бывает изучить состав стали. Проще всего это сделать, заглянув в соответствующий ГОСТ. Сталь 20хн3а упоминается во множестве ГОСТов, поэтому, дабы облегчить вам поиски, мы приведем перечень всех элементов и значения их массовой доли в составе стали прямо в этой статье.
Выглядит он следующим образом:
- Углерод – 0,2 %.
- Хром – 0,75 %.
- Никель – 2,95 %.
- Марганец – 0,45 %.
- Кремний – 0,27 %.
- Медь – 0,3 %.
- Сера и фосфор – 0,025 %.
Характеристики
Все основные свойства любой из марок стали неминуемо исследуются, далее проверяются и в конечном итоге заносятся в нормативно-технический документ, то бишь ГОСТ. К примеру, дабы лучше разобраться в теме статьи и в теме металлургии в целом, советуем вам обратить внимание на ГОСТ 8479-70, а также на ГОСТы 4543-71, 7417-75 и 103-2006. Изучая эти документы, вам, скорее всего, будут встречаться непонятные термины и обозначения, с которыми вам тоже не мешало бы ознакомиться, чтобы изучение подобных документов не давалось так тяжело.
Однако мы немного отвлеклись от темы. Так как мы уже ознакомились с химическим составом стали 20хн3а, то можем довольно точно определить основные ее свойства. Данная сталь, благодаря примесям никеля, хрома и меди, наделена неплохой устойчивостью к коррозии, что весьма важно для многих деталей, изготавливаемых из этого сорта стали. Помимо этого, повышенное содержание никеля повышает прокаливаемость, что, несомненно, облегчит процесс цементации.
За твердость здесь отвечает в первую очередь углерод, которого, несомненно, крайне мало для обеспечения изначальной твердости стали 20хн3а. Незначительно улучшает ситуацию кремний и хром, однако их воздействие на прочность и твердость стали крайне малозначительно.
