Сталь 12ХН3А
| 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 и полезная информация: |
| 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 |
| 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 - |
Расшифровка
Эта сталь относится к группе высоколегированных нержавеющих сталей, содержащих хром, никель и алюминий. Благодаря высокой концентрации хрома (12%), она обладает высокой коррозионной стойкостью и устойчивостью к окислению. Кроме того, сталь содержит никель (3%), что повышает прочность материала и улучшает его характеристики при низких температурах.
Содержание углерода в составе стали 12ХН3А составляет 0,12%, что является небольшим, но важным компонентом, повышающим прочность и твердость материала. Применение алюминия также является важным фактором, увеличивающим коррозионную стойкость и устойчивость к окислению.
| 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 | - - - - - - - |
Термическая обработка
Для стали 12ХН3А применяются три основных вида термической обработки: отжиг, закалка и отпуск. При отжиге сталь нагревается до температуры, которая позволяет уменьшить внутреннее напряжение и улучшить ее пластические свойства. Оптимальная температура для отжига составляет примерно 1050-1100 градусов Цельсия, а время выдержки зависит от толщины заготовки и может составлять от нескольких минут до нескольких часов.
При закалке сталь нагревается до температуры выше критической и затем быстро охлаждается в воде или масле, что приводит к увеличению прочности и твердости. Но при этом возникает риск образования мартенсита и других микроструктурных дефектов, поэтому режимы закалки должны быть тщательно контролируемы. Температура закалки составляет примерно 1000-1050 градусов Цельсия, а время выдержки определяется по толщине заготовки и может составлять несколько секунд.
Отпуск проводится после закалки и заключается в нагреве стали до температуры, которая позволяет уменьшить ее твердость, но улучшить пластичность и устойчивость к разрывам. Оптимальная температура для отпуска составляет примерно 700-750 градусов Цельсия, а время выдержки может варьироваться от нескольких минут до нескольких часов.
| 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 | |||
Применения стали 12ХН3А
| Материал | НД на поставку | Температура рабочей среды (стенки), °С | Дополнительные указания по применению |
| 12ХН3А ГОСТ 4543 | Сортовой прокат ГОСТ 4543 | От -70 до 180 | Для деталей узла затвора (пята, подпятник). Используется с цементированием |
Рекомендации по выбору и применению стали 12ХН3А для деталей арматуры и пневмоприводов, не работающих под давлением и не подлежащих сварке
| Марка стали | Закалка + отпуск при температуре, °С | Примерный уровень прочности, Н/мм2 (кгс/мм2) | Температура применения не ниже, °С | Использование в толщине не более, мм |
| 12ХН3А | 200 | 1000 (100) | -80 | 40 |