Stal 20xn3a i jej właściwości

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Ten artykuł skupi się na jednym z najpopularniejszych i najszerzej stosowanych gatunków stali. Krótko opiszemy, do czego służy, porozmawiamy o jednej niezwykle ciekawej procedurze termicznej, a nawet doradzimy zapoznanie się z kilkoma dokumentami, takimi jak GOST 8479-70, a także opowiemy o składzie chemicznym stali i powiemy, jak wpływa jego właściwości.

Aplikacja

Zacznijmy więc od najbardziej, naszym zdaniem, oczywistego, ale nie mniej ważnego pytania, a mianowicie do czego służy stal 20xn3a. Najczęściej z tego gatunku stali wykonywane są części, które następnie poddawane są procesowi nawęglania. Oznacza to, że w przyszłości części tego rodzaju będą musiały łączyć twardość powierzchni i plastyczność wewnętrzną.

Takie wymagania są zwykle nakładane na produkty, które podczas pracy w taki czy inny sposób będą narażone na obciążenia, w tym wstrząsy. W takim przypadku twarda warstwa powierzchniowa będziezapobiegają deformacji części, a wewnętrzna miękka warstwa przejmie wszystkie fizyczne konsekwencje uderzenia i wchłonie je bez szkody dla części. Ta kategoria obejmuje wały, kołki, śruby, koła zębate i tuleje oraz wiele innych.

Stal do nawęglania

A skoro wspomnieliśmy o cementowaniu stali 20xn3a, warto opowiedzieć, choć krótko, na czym polega ten proces. Istotą tego procesu jest nasycenie tym samym węglem stali oczywiście niskowęglowej (zwykle do 0,2% C) i tym samym nadanie jej twardości. Należy jednak rozumieć, że taki proces spowoduje zwęglenie tylko warstwy powierzchniowej produktu metalowego w zakresie od 0,5 do 2 milimetrów, pozostawiając środek miękki i giętki.

Sam proces nawęglania, który nadaje stali 20khn3a właściwości o podwyższonej wytrzymałości, przebiega w podwyższonych temperaturach (850-950 °C) w środowisku zawierającym węgiel. Zakłady zwykle stosują nawęglanie gazowe z użyciem metanu lub tlenku węgla, ale podobną procedurę można również przeprowadzić przy użyciu węgla drzewnego lub roztworu węglanu sodu.

Po podgrzaniu do powyższej temperatury stal wchodzi w fazę aktywną i adsorbuje węgiel z otoczenia. Proces ten jest jednak dość powolny. Nawęglanie warstwy o grubości jednego milimetra zajmuje od 4 do 10 godzin, w zależności od metody nawęglania.

Skład chemiczny

Jak wiesz, właściwości absolutnie wszystkich gatunków stali zależą przede wszystkimodwrócić się od pierwiastków stopowych w swoim ostatecznym składzie. To właśnie dodatki pierwiastków chemicznych ostatecznie nadają stali niezbędne właściwości, czy to twardość, czy odwrotnie, ciągliwość, odporność na korozję czy obciążenia udarowe. Dlatego czasami tak ważne jest badanie składu stali. Najłatwiej to zrobić, patrząc na odpowiedni GOST. Stal 20khn3a jest wymieniona w wielu GOST, dlatego aby ułatwić wyszukiwanie, w tym artykule wymienimy wszystkie elementy i wartości ich udziału masowego w składzie stali.

Wygląda to tak:

• Węgiel – 0,2%.
• Chrom - 0,75%.
• Nikiel - 2,95%.
• Mangan - 0,45%.
• Krzem – 0,27%.
• Miedź – 0,3%.
• Siarka i fosfor - 0,025%.

Funkcje

Wszystkie główne właściwości dowolnego gatunku stali są nieuchronnie badane, następnie sprawdzane i ostatecznie wprowadzane do dokumentu regulacyjnego i technicznego, czyli GOST. Na przykład, aby lepiej zrozumieć temat artykułu i ogólnie temat metalurgii, radzimy zwrócić uwagę na GOST 8479-70, a także GOST 4543-71, 7417-75 i 103-2006. Podczas studiowania tych dokumentów najprawdopodobniej natkniesz się na niezrozumiałe terminy i oznaczenia, z którymi również dobrze byłoby się zapoznać, aby studiowanie takich dokumentów nie było takie trudne.

Jednak trochę odchodzimy od tematu. Skoro już zapoznaliśmy się ze składem chemicznym stali 20khn3a, możemy dość dokładnie określić jego głównynieruchomości. Stal ta, ze względu na zanieczyszczenia niklem, chromem i miedzią, posiada dobrą odporność na korozję, co jest bardzo ważne w przypadku wielu części wykonanych z tego gatunku stali. Dodatkowo wyższa zawartość niklu zwiększa hartowność, co niewątpliwie ułatwi proces nawęglania.

Przede wszystkim węgiel odpowiada za twardość, która oczywiście jest niezwykle mała, aby zapewnić początkową twardość stali 20xn3a. Krzem i chrom nieco poprawiają sytuację, ale ich wpływ na wytrzymałość i twardość stali jest niezwykle znikomy.