Сталь марки 20ХН3А

Марка: 20ХН3А (заменители: 20ХГНР, 20ХНГ, 38ХА, 15Х2ГН2ТА, 20ХГР)
Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006. Калиброванный пруток: ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка: ГОСТ 14955-77. Полоса: ГОСТ 103-2006. Поковки и кованные заготовки: ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70. Трубы: ОСТ 14-21-77.
Класс: Сталь конструкционная легированная
Использование в промышленности: шестерни, валы, втулки, силовые шпильки, болты, муфты, червяки и другие цементуемые детали, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах.

Химический состав в % стали 20ХН3А
C	0,17 — 0,24
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 20ХН3А
Франция	20NC11
Швеция	2515
Болгария	20ChN3A
Польша	20HN3A

Свойства и полезная информация:

Удельный вес: 7850 кг/м³
Термообработка: Закалка и отпуск.
Температура ковки, °С: начала 1220, конца 800. Заготовка сечением до 10 мм охлаждается на воздухе, 101-300 мм в яме.
Твердость материала: HB 10^-1 = 255 МПа.
Температура критических точек: Ac₁ = 730 , Ac₃(Ac_m) = 810 , Ar₃(Arc_m) = 700 , Ar₁ = 615 , Mn = 340
Обрабатываемость резанием: в горячекатанном состоянии при HB 177, σ_в=610 МПа, К_υб.ст=0,95
Свариваемость материала: ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом.
Флокеночувствительность: чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости: склонна.

Механические свойства стали 20ХН3А
ГОСТ	Состояние поставки, режим термообработки	Сечение, мм	КП	σ_0,2(МПа)	σ_в(МПа)	δ₅ (%)	ψ %	KCU (Дж / см²)	НВ (HRC_Э), не более
ГОСТ 4543-71	Пруток. Закалка 820 °С, масло. Отпуск 500 °С, вода или масло	15	—	735	930	12	55	108	—
ГОСТ 8479-70	Поковки. Закалка. Отпуск	До 100	590 685	590 685	735 835	14 13	45 42	59 59	235-277 262-311
	Цементация 920-950 °С. Нормализация 870-890 °С, воздух. Отпуск 630-660 °С, воздух. Закалка 790-810 °С, масло. Отпуск 180-200, воздух.	100	—	690	830	11	50	69	Сердцевины 240 Поверхности (59-63)

Механические свойства стали 20ХН3А в зависимости от сечения
Сечение, мм	σ_0,2 (МПа)	σ_в(МПа)	δ₄ (%)	ψ %	KCU (Дж / см²)	HRC_Э
Закалка 850 °С, масло. Отпуск 200 °С, воздух
5 15 20	1120 1180 1080	1420 1370 1270	12 13 13	55 65 65	86 76 89	44 44 44
Закалка 880 °С, масло. Отпуск 600 °С, воздух
30 50 80 220 220	700 610 580 510 570	800 730 700 660 690	20 19 23 14 23	70 71 68 51 67	167 167 167 167 157	— — — — —

Механические свойства стали 20ХН3А в зависимости от температуры отпуска
Температура отпуска, °С	σ_0,2 (МПа)	σ_в(МПа)	δ₅ (%)	ψ %	KCU (Дж / см²)	HRC_Э
Нормализация 860 °С, воздух. Закалка 810 °С, масло
200 300 400 500 600	1270 1260 1180 960 720	1510 1370 1260 1000 780	15 12 13 19 24	60 62 64 66 73	73 54 59 83 162	43 42 39 32 22

Предел выносливости стали 20ХН3А
σ_-1, МПА	J_-1, МПА	n	Термообработка
382 338 421	— 225 —	10⁶	σ_в=960 МПа. Закалка 820 °С, масло. Отпуск 200 °С. σ_в=730 МПа. Закалка 820 °С, масло. Отпуск 500 °С. σ_в=940 МПа. Закалка 800 °С, масло. Отпуск 500 °С.

Ударная вязкость стали 20ХН3А KCU, (Дж/см²)
Т= 20 °С	Т= -20 °С	Т= -40 °С	Т= -50 (60) °С	Термообработка
167 167 167 196 167	— — — 122 —	69 83 69 100 118	64 73 — (86) 78	Заготовка сечением 30 мм. Закалка 880 °С, масло. Отпуск 560 °С. Заготовка сечением 50 мм. Закалка 880 °С, масло. Отпуск 560 °С. Заготовка сечением 80 мм. Закалка 880 °С, масло. Отпуск 560 °С. Нормализация 860 °С, воздух. Закалка 810 °С, масло. Отпуск 600 °С. Заготовка сечением 220 мм. Закалка 880 °С, масло. Отпуск 630 °С.

Прокаливаемость стали 20ХН3А
Расстояние от торца, мм										Примечание
1,5	3	4,5	6	7,5	9	12	15	21	39	Закалка 830 °С
43-51	42-50,5	41-50	39-49	37,5-47,5	35,5-46	33-43	31-40,5	27,5-35,5	22-31	Твердость для полос прокаливаемости, HRC

Количество мартенсита, %	Критическая твердость, HRC_э	Критический диаметр в воде	Критический диаметр в масле
50 90	32-37 39-44	70-96 42-64	44-62 20-38

Физические свойства стали 20ХН3А
T (Град)	E 10^{— 5} (МПа)	a 10⁶ (1/Град)	l (Вт/(м·град))	r (кг/м³)	C (Дж/(кг·град))	R 10⁹ (Ом·м)
20	2.12		36	7850		270
100	2.04	11.5	35	7830	494	300
200	1.94	11.7	34		507	350
300	1.88	12	33	7760	523	450
400	1.69	12.6	33		536	550
500	1.69	12.8	31		565	650
600	1.53	13.2	31	7660	586
700	1.38	13.6	30		624
800	1.32	11.2	28		703

Краткие обозначения:
σ_в	— временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа	ε	— относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ_0,05	— предел упругости, МПа	J_к	— предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ_0,2	— предел текучести условный, МПа	σ_изг	— предел прочности при изгибе, МПа
δ₅,δ₄,δ₁₀	— относительное удлинение после разрыва, %	σ_-1	— предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σ_сж0,05 и σ_сж	— предел текучести при сжатии, МПа	J_-1	— предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν	— относительный сдвиг, %	n	— количество циклов нагружения
s_в	— предел кратковременной прочности, МПа	R и ρ	— удельное электросопротивление, Ом·м
ψ	— относительное сужение, %	E	— модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV	— ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см²	T	— температура, при которой получены свойства, Град
s_T	— предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа	l и λ	— коэффициент теплопроводности (теплоХотСтилость материала), Вт/(м·°С)
HB	— твердость по Бринеллю	C	— удельная теплоХотСтилость материала (диапазон 20^o — T ), [Дж/(кг·град)]
HV	— твердость по Виккерсу	p_n и r	— плотность кг/м³
HRC_э	— твердость по Роквеллу, шкала С	а	— коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20^o — T ), 1/°С
HRB	— твердость по Роквеллу, шкала В	σ^t_Т	— предел длительной прочности, МПа
HSD	— твердость по Шору	G	— модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _