У цій статті мова піде про одну з найбільш поширених і широко використовуваних марок сталі. Ми коротко опишемо те, для чого вона застосовується, розповімо про одну вкрай цікаву термічну процедуру, навіть порадимо вам ознайомитися з кількома документами, такими як ДСТУ 8479-70, а також повідаємо про хімічний склад сталі і розповімо, як він впливає на її характеристики.
Застосування
Отже, почнемо з самого, на наш погляд, очевидного, але не менш важливого питання, а саме з того, для чого використовується сталь 20хн3а. Найчастіше з цього сорту стали виготовляються деталі, які в подальшому піддаються процесу цементації. Це означає, що подібного роду деталям необхідно буде надалі поєднувати в собі поверхневу твердість і внутрішню пластичність.
Подібні вимоги зазвичай пред'являються виробам, які за час своєї експлуатації так чи інакше будуть схильні до навантажень, у тому числі й ударних. В даному випадку твердий поверхневий шар буде перешкоджати деформації деталі, а внутрішній м'який шар буде приймати на себе всі фізичні наслідки удару і поглинати їх без шкоди для деталі. У дану категорію можна зарахувати вали, шпильки, болти, зубчасті колеса і втулки, а також багато іншого.
Цементація сталі
І якщо вже ми згадали цементацію стали 20хн3а, то варто розповісти вам, нехай і коротко, про те, що собою являє даний процес. Сама суть процесу полягає в тому, щоб свідомо низьковуглецеву (зазвичай до 0,2% С) сталь наситити цим самим вуглецем, тим самим надавши їй твердості. Однак треба розуміти, що подібний процес навуглеродить тільки поверхневий шар металовиробу в межах від 0,5 до 2 міліметрів, залишивши середину м'якою і податливою.
Сам же процес цементації, який і надає сталі 20хн3а характеристики підвищеної міцності, протікає при підвищених температурах (850-950 ° С) у вуглецевому середовищі. На підприємствах зазвичай застосовується газова цементація з використанням метану або окису вуглецю, проте подібну процедуру можна проводити і з використанням деревного вугілля або розчином вуглекислої натрієвої солі.
При нагріванні до вищезгаданої температури сталь переходить в активну фазу і адсорбує в себе вуглець із зовнішнього середовища. Однак цей процес досить повільний. Для навуглецювання шару в один міліметр витрачається від 4 до 10 годин, залежно від способу цементації.
Хімічний склад
Як відомо, характеристики абсолютно всіх марок стали залежать в першу чергу від легуючих елементів в її кінцевому складі. Саме добавки хімічних елементів в результаті і надають стали необхідні властивості, будь то твердість або, навпаки, пластичність, стійкість до корозії або ударним навантаженням. Саме тому так важливо часом вивчити склад сталі. Найпростіше це зробити, заглянувши у відповідний ДСТУ. Сталь 20хн3а згадується в безлічі ГОСТів, тому, щоб полегшити вам пошуки, ми наведемо перелік всіх елементів і значення їх масової частки в складі стали прямо в цій статті.
Виглядає він наступним чином:
- Вуглець - 0,2%.
- Хром - 0,75%.
- Нікель - 2,95%.
- Марганець - 0,45%.
- Кремній - 0,27%.
- Мідь - 0,3%.
- Сірка і фосфор - 0,025%.
Характеристики
Всі основні властивості будь-якої з марок стали неминуче досліджуються, далі перевіряються і в кінцевому підсумку заносяться в нормативно-технічний документ, чи то пак РТ. Наприклад, щоб краще розібратися в темі статті і в темі металургії в цілому, радимо вам звернути увагу на ДСТУ 8479-70, а також на ДЕСТи 4543-71, 7417-75 і 103-2006. Вивчаючи ці документи, вам, швидше за все, будуть зустрічатися незрозумілі терміни і позначення, з якими вам теж не заважало б ознайомитися, щоб вивчення подібних документів не давалося так важко.
Однак ми трохи відволіклися від теми. Оскільки ми вже ознайомилися з хімічним складом стали 20хн3а, то можемо досить точно визначити основні її властивості. Дана сталь, завдяки домішкам нікелю, хрому і міді, наділена непоганою стійкістю до корозії, що дуже важливо для багатьох деталей, що виготовляються з цього сорту сталі. Крім цього, підвищений вміст нікелю підвищує проколюваність, що, безсумнівно, полегшить процес цементації.
За твердість тут відповідає в першу чергу вуглець, якого, безсумнівно, вкрай мало для забезпечення початкової твердості стали 20хн3а. Незначно покращує ситуацію кремній і хром, проте їх вплив на міцність і твердість стали вкрай малозначно.
