Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток: ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73, ГОСТ 10702-78. Шлифованный пруток и серебрянка: ГОСТ 14955-77. Полоса: ГОСТ 103-2006 . Поковки и кованный заготовки: ГОСТ 1133-71. Трубы : ГОСТ 21729-76, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 9567-75.
Класс: Сталь конструкционная легированная
Использование в промышленности: шестерни, валы, червяки, кулачковые муфты, поршневые пальцы и другие цементуемые детали, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок или при отрицательных температурах до -100 °С .
| Химический состав в % стали 12ХН3А | ||
| C | 0,09 - 0,16 |
|
| Si | 0,17 - 0,37 | |
| Mn | 0,3 - 0,6 | |
| Ni | 2,75 - 3,15 | |
| S | до 0,025 | |
| P | до 0,025 | |
| Cr | 0,6 - 0,9 | |
| Cu | до 0,3 | |
| Fe | ~95 | |
| Зарубежные аналоги марки стали 12ХН3А | |
| США | 3415 |
| Германия | 1.5732, 12Ni14, 14NiCr10, 14NiCr14 |
| Япония | SNC815, SNC815H |
| Франция | 10NC11, 14NC11 |
| Англия | 655M13 |
| Испания | 15NiCr11 |
| Болгария | 12ChN3A |
| Венгрия | BNC2 |
| Польша | 12HN3A |
| Румыния | 13CrNi30q |
| Чехия | 16420 |
| Свойства |
|
Удельный вес: 7850 кг/м3 Температура ковки, °С: начала 1220, конца 800. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101-300 мм в яме. Термообработка: Закалка и отпуск Твердость материала: HB 10 -1 = 217 МПа Температура критических точек: Ac1 = 715 , Ac3(Acm) = 773 , Ar3(Arcm) = 726 , Ar1 = 659 , Mn = 380 Обрабатываемость резанием: в горячекатанном состоянии при HB 183-187, К υ тв. спл=1,26 и Кυ б.ст=0,95 Свариваемость материала: ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом. Флокеночувствительность: чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости: склонна. |
|
Механические свойства заготовки стали 12ХН3А диаметром 70 мм в зависимости от температуры отпуска |
||||||
| Температура отпуска, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (Дж / см2) | HB |
|
Закалка 800 °С, масло |
||||||
|
200 300 400 500 600 |
1270 1130 1080 930 670 |
1370 1270 1200 1030 730 |
12 13 14 19 24 |
60 68 68 70 75 |
98 78 83 118 167 |
400 380 375 280 230 |
|
Механические свойства стали 12ХН3А в зависимости от сечения |
||||||
| Сечение, мм | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ4 (%) | ψ % | KCU (Дж / см2) |
HRCЭ |
| Ложная цементация 910 °С, 9 ч. Закалка 810 °С, масло. Отпуск 200 °С, на воздухе | ||||||
|
10 15 20 25 |
1080 780 730 640 |
1220 980 880 830 |
13 16 16 20 |
60 65 70 70 |
157 152 165 192 |
35 32 30 28 |
|
Механические свойства образцов стали 12ХН3А диаметром 28-50 мм при повышенных температурах |
|||||
| Температура испытаний, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (Дж / см2) |
| Отжиг 880-900 °С. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 600 °С, 3 ч | |||||
|
20 200 300 400 500 550 |
540 520 500 430 390 240 |
670 630 630 530 410 260 |
21 20 12 20 19 21 |
75 74 70 75 86 82 |
274 216 211 181 142 - |
| Механические свойства прутка стали 12ХН3А | ||||||||
| ГОСТ | Состояние поставки, режим термообработки | Сечение, мм |
σ0,2 (МПа) |
σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (Дж / см2) | НВ, не более |
|
ГОСТ 4543-71 |
Закалка 860 °С, вода или масло. Закалка 760-810 °С, вода или масло. Отпуск 180 °С, воздух или масло |
15 |
685 |
930 |
11 |
55 |
88 |
- |
|
Цементация 920-950 °С. Закалка 800-820 °С, масло. Отпуск 160-200 °С, воздух |
60 |
830 | 980 |
12 |
55 |
118 |
Поверхности (59-64), сердцевины 303 |
|
|
100 |
690 |
830 |
10 |
50 |
78 |
Поверхности (57-63), сердцевины 250 |
||
| Ударная вязкость прутков стали 12ХН3А сечением 10 мм KCU, (Дж/см2) | ||
|
Т= +20 °С |
Т= -40 °С | Термообработка |
|
127 42 |
103 14 |
Закалка 850 °С, масло. Отпуск 200 °С, 1 ч HRCэ 37 Газвая цементация 910 °С, 3 ч. Закалка 810 °С, масло. Отпуск 200 °С, 1 ч HRCэ 58 |
| Механические свойства стали 12ХН3А при повышенных температурах | |||||
| Температура испытаний, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) |
|
Образец диаметром 10 мм и длиной 50 мм, кованный и отожженный. Скорость деформированя 5 мм/мин. Скорость деформации 0,002 1/с |
|||||
|
700 800 900 1000 1100 1200 1250 |
70 29 27 23 23 12 10 |
140 89 68 44 43 25 18 |
41 61 58 63 73 70 67 |
78 97 100 100 100 100 100 |
- - - - - - - |
| Предел выносливости стали 12ХН3А | ||
|
σ-1, МПА |
J-1, МПА |
Термообработка |
|
382 338 382-461 441 |
- 230 216-255 245 |
σ0,2=680 МПа, σв=960 МПа, НВ 322 σ0,2=610 МПа, σв=730 МПа, НВ 238 σв=690 МПа, n=106 σв=910 МПа |
| Прокаливаемость стали 12ХН3А (ГОСТ 4543-71) | ||||||||||
| Расстояние от торца, мм | Примечание | |||||||||
| 1,5 | 3 | 4,5 | 6 | 7,5 | 9 | 12 | 15 | 21 | 27 | Закалка 840 °С |
| 38,5-43 |
37-43 |
35-42 |
31,5-41 |
25-40,5 |
22-38,5 | 35 | 32 |
28,5 |
26,5 |
Твердость для полос прокаливаемости, HRC |
| Количество мартенсита, % | Критический диаметр в воде | Критический диаметр в масле |
|
50 95 |
32-65 18-29 |
20-50 10-17 |
| Физические свойства стали 12ХН3А | ||||||
| T (Град) | E 10- 5 (МПа) | a 10 6 (1/Град) | l (Вт/(м·град)) | r (кг/м3) | C (Дж/(кг·град)) | R 10 9 (Ом·м) |
| 20 | 2 | 7850 | ||||
| 100 | 11.8 | 31 | 7830 | |||
| 200 | 13 | 7800 | ||||
| 300 | 14 | 7760 | ||||
| 400 | 14.7 | 26 | 7720 | 528 | ||
| 500 | 15.3 | 7680 | 540 | |||
| 600 | 15.6 | 7640 | 565 | |||
Расшифровка стали 12ХН3А: цифра 12 перед маркой стали говорит о том, что в ней содержится 1,2% углерода, Х - свидетельствует о небольшом содержании хрома менее 1,5%, а Н3 - о том что имеется никель в количестве 3%, буква А на конце обозначение сообщает, что это высококачественная чистая сталь с содержанием вредных серы и фосфора менее 0,025%. Таким образом перед нами легированная высококачественная сталь.
Цементация изделий из стали 12ХН3А в кипящем слое: на образцах из сталей 12ХН3А и 18Х2Н4ВА, цементированных по оптимальному режиму, были исследованы режимы дальнейшей термической обработки в целях создания полного цикла обработки в кипящем слое. По существующей технологии детали из этих сталей подвергают после цементации высокому отпуску, закалке и низкому отпуску.
Были изучены: 1) непосредственная закалка с цементационного нагрева в холодный (20° С) кипящий слой; 2) закалка в холодный кипящий слой с предварительным подстуживанием от температуры цементации 950 до 800° С; 3) закалка как отдельная операция после высокого отпуска.
Первые два режима не дали положительных результатов вследствие недопустимо большого количества остаточного аустенита: по первому режиму 70-75 и 16-18%, а по второму 19-25 и 7-9% соответственно для сталей 18Х2Н4ВА и 12ХНЗА. Поэтому более подробно был исследован третий режим.
Отпуск образцов стали 18Х2Н4ВА после цементации при 950° С в кипящем слое (4 ч) и керосином в печи Ц-105 (12 ч) проводили при 650° С в трех различных средах одинаковыми партиями по 30 шт.: в электропечи, в кипящем слое (на полупромышленной установке Турбомоторного завода) и в свинцовой ванне. Исследовали количество остаточного аустенита (на магнитометре Штейнберга), ударную вязкость и твердость в зависимости от времени выдержки. Распределение углерода после цементации в обоих случаях было практически одинаковым. С увеличением времени выдержки количество остаточного аустенита понижается, причем наиболее интенсивно в первые три часа отпуска. Ударная вязкость незначительно повышается, а твердость вначале несколько увеличивается в связи С распадом остаточного аустенита, а затем снижается. При повторном отпуске твердость, так же как и количество остаточного аустенита, снижаются с увеличением времени отпуска.
