20HN3A - STAL DO ULEPSZANIA CIEPLNEGO CHROMO-NIKLOWA

Na skróty:

Normy i składy chemiczne Specyfikacja Właściwości Obróbka Zamienniki

20HN3A - STAL KONSTRUKCYJNA DO ULEPSZANIA CIEPLNEGO PRZEZNACZONA DO WYROBU CZĘŚCI SPRZĘTU SZCZEGÓLNIE OBCIĄŻONEGO WG PN-72/H-84035.

Norma	Gatunek Stali
	Skład chemiczny %
	C:	Mn:	Si:	P:	S:	Cr:	Mo:	Ni:	V:	Ti:	Cu:	W:
PN	20HN3A
PN	0.18 - 0.24	0.30 - 0.60	0.17 - 0.37	<0.03	<0.03	0.6 - 0.9	-	2.80 - 3.20	-	-	<0.20	-
GOST	20ChN3A - 20KhN3A - 20ХН3А
GOST	0.17 - 0.24	0.30 - 0.60	0.17 - 0.37	<0.025	<0.025	0.6 - 0.9	<0.15	2.75 - 3.15	<0.05	<0.03	<0.30	<0.2
БДС	20ChN3A - 20KhN3A - 20ХН3А
БДС	0.17 - 0.24	0.30 - 0.60	0.17 - 0.37	<0.025	<0.025	0.6 - 0.9	<0.15	2.75 - 3.15	<0.05	<0.03	<0.30	<0.2
GB/T	20CrNi3 - A42202 - A 42202
GB/T	0.17 - 0.24	0.30 - 0.60	0.17 - 0.37	<0.035	<0.035	0.6 - 0.9	<0.15	2.75 - 3.15	-	-	<0.30	-
GB/T	20CrNi3A - A42203 - A 42203
GB/T	0.17 - 0.24	0.30 - 0.60	0.17 - 0.37	<0.025	<0.025	0.6 - 0.9	-	2.75 - 3.15	-	-	<0.25	-
UNS	AISI 4320 - 4320
UNS	0.17 - 0.22	0.45 - 0.65	0.15 - 0.35	<0.035	<0.04	0.4 - 0.6	0.2 - 0.3	1.65 - 2.00	-	-	-	-

Inne pokrewne gatunki składem chemicznym - stal 20H2N4A

Stal 20HN3A - specyfikacja i przeznaczenie

20HN3A - Stal niklowa do ulepszania cieplnego, nawęglania i cyjanowania o średniej hartowności przeznaczona na części maszyn niewielkich wymiarów średnio do przekrojów ok. 50mm, o zwiększonej plastyczności, wymagające ciągliwego rdzenia, dużej wytrzymałości.

Stosowana jako stal dla lotnictwa na szczególnie obciążone części silników spalinowych i lotniczych, koła zębate, wały, sworznie, wałki, wahacze, wkręty, obciążone śruby. Stal trudnospawalna wymagająca wstępnego podgrzania, nie wykazuje odporności na środowiska korozyjne w tym atmosferyczne.

Własności mechaniczne i fizyczne stali 20HN3A

Własności mechaniczne i fizyczne
Własności ogólne		Własności dla poszczególnych przekrojów
Własności ogólne		≤ 16mm	16 - 40mm	40 - 100mm
Wytrzymałość na rozciąganie , Rm (MPa)	≥ 930	780 - 980	690 - 880	640 - 830
Granica plastyczności, Re (MPa)	≥ 780	690 - 780	590 - 690	540 - 690
Wydłużenie, A (%)	≥ 12	10 - 16	10 - 16	11 - 18
Praca łamania, KU2	≥ 80 J
Przewężenie, Z	≥ 55 %
Twardość po zmiękczaniu	≤ 229 HB
Twardość po ciągnieniu w stanie zmiękczonym	≤ 229 HB
Twardość po ciągnieniu w stanie utwardzonym	≤ 277 HB (pow. 6mm)
Twardość w stanie ulepszonym cieplnie	293 - 388 HB (próbka ≤ 25mm)
Współczynnik rozszerzalności liniowej, α_20-100℃	11,2⋅10⁻⁶ K⁻¹
Pojemność cieplna, c_{p 20-100℃}	492 J ⋅ kg⁻¹ K⁻¹
Przewodność cieplna, λ_20℃	~31 W ⋅ m⁻¹ K⁻¹
Gęstość ρ	~7,85 kg/dm³

Obróbka cieplna stali 20HN3A

Obróbka cieplna - temperatura i proces
Wyżarzanie zmiękczające	640 - 680℃
Wyżarzanie normalizujące	840 - 879℃
Nawęglanie	900 - 920℃
Odpuszczanie po nawęglaniu	150 - 180℃
Cyjanowanie	840 - 860℃
Odpuszczanie po cyjanowaniu	150 - 180℃
Hartowanie	805 - 835℃	w oleju
Odpuszczanie	450 - 550℃	w oleju lub wodzie

Stal skłonna do tworzenia płatków i do kruchości odpuszczania.

Inne własności 20HN3A

- Własności mechaniczne na próbce o średnicy 25mm, przy temperaturach podwyższonych i obniżonych

Skład chemiczny %				Obróbka cieplna	Udarność KM, J/cm³ (kG ⋅ m/cm²) przy temperaturach
Skład chemiczny %				Obróbka cieplna	+50℃	+20℃	0℃	-20℃	-40℃	-60℃	-70℃
C:	Mn:	Cr:	Ni:	Hartowanie 820℃ w oleju Odpuszczanie 500℃ w oleju	101	98	98	98	95	90	88
0.20	0.57	0.76	3.17	Hartowanie 820℃ w oleju Odpuszczanie 500℃ w oleju	(10.3)	(10,0)	(10,0)	(10,0)	(9,7)	(9,2)	(9,0)

- Opór właściwy 20HN3A

Opór właściwy ρ i temperatury (jednostka μ ⋅ Ω ⋅ m) materiału po ulepszaniu cieplnym
20℃	100℃	200℃	300℃	400℃	500℃	600℃	700℃	800℃	900℃	1000℃	1100℃	1200℃	1300℃
0.268	0.317	0.387	0.469	0.567	0.681	0.817	0.981	1.115	1.148	1.178	1.201	1.225	1.246

- Moduł sprężystości wzdłużnej E

Wartość E ⋅ 10^-3 materiału po ulepszaniu cieplnym (MPa)
20℃	100℃	200℃	300℃	400℃	500℃	600℃	700℃
202.0	197.0	191.5	184.6	175.7	166.4	175.7	141.8

Zgrzewanie, Żłobienie i Cięcie - 20HN3A

Stal 20HN3A można łączyć za pomocą zgrzewania tarciowego, elektrycznego oraz oporowego. Najkorzystniej jest wykonywać zabieg na materiale w stanie zmiękczonym. Żłobienie można wykonywać elektropowietrznie na stali 20HN3A na nagrzanym wcześniej materiale, w przypadku:

wyrobu do przekroju 15mm - temp.:150 - 225℃
wyrobu o przekrojach 15-25mm - temp.: 175 - 250℃
wyrobu o przekrojach 25-50mm - temp.: 200 - 300℃

Cięcia terminczne nie stawia przeszkód użytkownikowi, jednak przed zabiegiem należy wyrób również rozgrzać do temperatury przedziału 200-275℃.

Ciąć można plazmą, łukowo, palnikiem o płomieniu acetylenowo-tlenowym lub płomieniem propanowo-butanowo-tlenowym. Po zabiegu wyrób należy schładzać powoli w powietrzu.

Spawanie 20HN3A

Stal 20HN3A jest trudnospawalna. Przy użytkowaniu wyrobów w gatunku 20HN3A należy unikać spawania i decydowac się na zabieg w wyjątkowych okolicznościach. Do spawania 20HN3A metodą łukową używa się bądź używało elektrod otulonych - EB1.55, EB.160, EB1.70, ES18-8-6, lub spoiw do spawania w osłonie CO2 - SpG3S1, SpG4S1. Stal przed podjęciem spawania musi być rozgrzana do odpowiednich temperatur.

Stan dostawy wyrobu powinien być zmiękczony a przed podjęciem zabiegu zaleca się stosować międzyoperacyjne wyżarzanie odprężające. Wyrób po spawaniu powinno się ulepszyć cieplnie lub wyżarzać zmiękczająco, gdyż w miejscach spawanych pod wpływem temperatury następuje zmiana stanu materiału.

W przypadku braku możliwości zastosowania obróbki cieplnej, materiał można chłodzić stopniowo powoli w matach azbestowych, razem z piecem bądź w gorącym piasku. Poniższa tabela przedstawia przedziały temperatur, do jakich materiał powinien zostac rozgrzany przed spawniem.