Круг 20х2н4а 180 мм ГОСТ 2590-06, 4543-16, 2ГП_

Круг 20х2Н4А ?180 мм ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 4543-2016, группа прочности 2ГП

Основные технические характеристики

Круг стальной горячекатаный марки 20х2Н4А диаметром 180 мм — это высококачественный металлопрокат, предназначенный для использования в условиях повышенных механических нагрузок, динамических и ударных воздействий. Изделие изготавливается в соответствии с требованиями ГОСТ 2590-2006 (сортамент) и ГОСТ 4543-2016 (технические условия на легированные конструкционные стали), что гарантирует соответствие международным стандартам качества и надежности. Продукция поставляется в виде прутков длиной от 2 до 6 метров, по согласованию — мерной или немерной длины. Маркировка 2ГП указывает на повышенную гарантию прочности, что делает данный прокат особенно востребованным в ответственных отраслях машиностроения и энергетики.

Химический состав стали 20х2Н4А (по ГОСТ 4543-2016)

Сталь марки 20х2Н4А относится к классу легированных конструкционных сталей с повышенным содержанием хрома и никеля. Её химический состав строго регламентирован и обеспечивает высокие показатели прочности, износостойкости и сопротивления усталостным нагрузкам. Средние значения массовой доли легирующих элементов в стали:

• Углерод ©: 0,17–0,24 % — обеспечивает твёрдость и прочность после термической обработки.
• Кремний (Si): 0,17–0,37 % — повышает прочность и сопротивление коррозии.
• Марганец (Mn): 0,30–0,60 % — улучшает прокаливаемость и пластичность.
• Хром (Cr): 3,25–3,65 % — значительно увеличивает твёрдость, износостойкость и коррозионную стойкость.
• Никель (Ni): 3,65–4,00 % — повышает вязкость, ударную прочность и сопротивление хрупкому разрушению.
• Молибден (Mo): 0,20–0,30 % — улучшает прокаливаемость и термостойкость.
• Сера (S): не более 0,025 % — снижает хрупкость при горячей обработке.
• Фосфор (P): не более 0,025 % — уменьшает склонность к хладноломкости.
• Азот (N): не более 0,011 % — контролируется для предотвращения пористости.
• Железо (Fe): остальное — основа сплава.

Наличие высокого содержания хрома и никеля делает сталь 20х2Н4А особенно устойчивой к коррозии и термическим деформациям, что критически важно при эксплуатации в агрессивных средах и при колебаниях температур.

Механические свойства (после термической обработки — улучшения)

Механические характеристики стали 20х2Н4А определяются после термической обработки по режиму «улучшение» (закалка + высокий отпуск). Гарантированные значения по ГОСТ 4543-2016 для диаметра до 100 мм, а для диаметра 180 мм — с учётом поправок на прокаливаемость:

• Временное сопротивление разрыву (?в): не менее 980 МПа
• Предел текучести (?т): не менее 785 МПа
• Относительное удлинение (?5): не менее 11 %
• Относительное сужение (?): не менее 50 %
• Ударная вязкость (KCU при +20?°C): не менее 63 Дж/см?
• Твёрдость по Бринеллю (HB): 269–321

Для изделий диаметром 180 мм, из-за уменьшения прокаливаемости в центре сечения, механические свойства могут быть на 10–15 % ниже по сравнению с образцами меньшего диаметра. Однако благодаря оптимизированному химическому составу и контролю процесса прокатки, сталь сохраняет высокую однородность структуры и стабильность свойств по всему сечению.

Физические свойства

• Плотность: 7,85 г/см?
• Модуль упругости (Е): 210 ГПа
• Модуль сдвига (G): 81 ГПа
• Коэффициент Пуассона (?): 0,29
• Температура плавления: ~1420–1460?°C
• Теплопроводность (при 20?°C): 29,3 Вт/(м·К)
• Удельное электрическое сопротивление: 0,6 мкОм·м
• Коэффициент линейного расширения (20–100?°C): 11,5·10?? 1/°С

Физические параметры позволяют использовать сталь в условиях переменных температур, в том числе при кратковременных перегревах до 300?°C без потери прочности.

Технологические свойства

• Свариваемость: ограниченно свариваемая. Перед сваркой требуется подогрев до 250–300?°C, после сварки — термическая обработка (отжиг). Применяются методы дуговой, аргонодуговой и контактной сварки.
• Обрабатываемость резанием: в состоянии поставки — удовлетворительная, в улучшенном состоянии — снижена из-за высокой твёрдости. Рекомендуются твёрдосплавные резцы и режимы пониженной скорости.
• Обработка давлением: хорошо поддаётся ковке и штамповке в интервале температур 1150–850?°C. Начало ковки — 1180?°C, окончание — не ниже 850?°C.
• Прокаливаемость: высокая, благодаря содержанию хрома, никеля и молибдена. Полная прокаливаемость достигается при диаметре до 100 мм, при 180 мм — прокаливается на глубину до 60–70 мм от поверхности.
• Шлифуемость: хорошая, при использовании алмазных и эльборовых кругов.
• Коррозионная стойкость: повышенная по сравнению с углеродистыми сталями, но не относится к нержавеющим. Рекомендуется защита от влаги и агрессивных сред.

Вес и расчётные данные

• Диаметр круга: 180 мм (0,18 м)
• Площадь поперечного сечения:
  A=4?d2=43.1416?(0.18)2=0.02545 м2
• Плотность стали: 7850 кг/м?
• Масса одного погонного метра:
  $m=A??=0.02545?7850?199.8\text{кг/м}$

Таким образом, масса одного метра круга ?180 мм составляет приблизительно 199,8 кг.

• Количество метров в одной тонне (1000 кг):
  L=199.81000?5.005 м

Следовательно, в одной тонне содержится около 5,0 метров проката.

Область применения

Круг из стали 20х2Н4А диаметром 180 мм находит широкое применение в отраслях, где требуются высокие показатели прочности, вязкости и сопротивления усталостным нагрузкам. Основные сферы использования:

1. Авиационная промышленность — изготовление валов, осей, шестерён, шпинделей, работающих под высокими нагрузками и в условиях вибраций.
2. Судостроение — производство валопроводов, опорных элементов, узлов рулевого управления.
3. Энергетическое машиностроение — роторы турбин, валы генераторов, детали паровых и газовых турбин.
4. Нефтегазовое оборудование — штанги насосов, шпиндели, валы насосных агрегатов, работающих в агрессивных средах.
5. Тяжёлое машиностроение — коленчатые валы, шатуны, шестерни крупногабаритных прессов и станков.
6. Железнодорожное оборудование — оси вагонов и локомотивов, элементы подвески.
7. Военная техника — детали бронетехники, трансмиссии, элементы ходовой части.
8. Робототехника и промышленные манипуляторы — оси и валы с высокой точностью и долговечностью.
9. Горнодобывающая промышленность — валы дробилок, буровые штанги, шестерни экскаваторов.
10. Химическая промышленность — валы мешалок, валы насосов, работающих в условиях повышенной коррозии.

Благодаря высокому содержанию никеля и хрома, сталь 20х2Н4А обладает отличной сопротивляемостью усталостным разрушениям, что особенно важно при циклических нагрузках. Также она сохраняет высокую вязкость при низких температурах, что позволяет использовать её в условиях Крайнего Севера.

Условия поставки и термическая обработка

Круг поставляется в состоянии поставки: после горячей прокатки или после термической обработки (улучшение). При заказе рекомендуется указывать требуемое состояние. Для достижения максимальных механических свойств изделие подвергается следующему режиму термообработки:

• Закалка: нагрев до 840–860?°C, выдержка, охлаждение в масле.
• Отпуск: нагрев до 580–620?°C, выдержка, охлаждение на воздухе.

После такой обработки сталь приобретает мелкозернистую сорбитную структуру, обеспечивающую оптимальное сочетание прочности и пластичности.

Контроль качества

Каждая партия продукции проходит входной контроль, включающий:

• Спектральный анализ химического состава.
• Испытания на растяжение и ударный изгиб.
• Макро- и микроструктурный анализ.
• Ультразвуковой контроль (по требованию).
• Измерение твёрдости.
• Проверку геометрических параметров.

Продукция сопровождается паспортом качества, в котором указаны химический состав, механические свойства, режим термообработки и результаты испытаний.

Хранение и транспортировка

Рекомендуется хранить прутки в закрытых складах, на поддонах, с защитой от атмосферной влаги. При длительном хранении — обработка антикоррозионными составами. Транспортировка допускается всеми видами транспорта, в соответствии с правилами перевозки металлических грузов.

Заключение

Круг стальной 20х2Н4А ?180 мм — это надёжный, высокопрочный конструкционный материал, предназначенный для использования в ответственных узлах и агрегатах. Благодаря оптимальному сочетанию легирующих элементов, сталь демонстрирует превосходные механические, физические и технологические свойства, что делает её незаменимой в современном машиностроении. Высокая прочность, вязкость, сопротивление усталости и коррозии позволяют применять данный прокат в экстремальных условиях эксплуатации.

Данный товар можно купить в ООО «Металлотрейд» — надёжном поставщике качественного металлопроката. Для консультации и оформления заказа звоните по телефонам: +7(863)220-90-10, +7(495)792-05-58. Наши специалисты помогут подобрать нужный объём, состояние поставки и организуют доставку в любой регион России.