Oțel aliat 20Cr2Ni4A: proprietăți și aplicații

Oțelul aliat 20Cr2Ni4A este un oțel versatil, cu conținut scăzut de carbon, cu întărire în carcasă, cunoscut pentru combinația sa excelentă de duritate a suprafeței și duritatea miezului după un tratament termic adecvat. Înțelegerea caracteristicilor sale tehnice este esențială pentru a-și valorifica întregul potențial în aplicații solicitante.

1. Oțel aliat 20Cr2Ni4A Compoziție chimică (GB/T 3077—1999)

Compoziția chimică tipică (fracție de masă, %) pentru 20Cr2Ni4A este:

Conținutul scăzut de carbon îl desemnează ca un oțel de întărire. Conținutul semnificativ de crom și nichel sporesc întărirea, permițând o întărire eficientă chiar și în secțiuni mai mari, contribuind în același timp la rezistență și tenacitate.

2. 20Cr2Ni4A echivalent de oțel aliat

20Cr2Ni4A este specificat în standardul chinez GB/T 3077—1999. Notele internaționale comparabile includ:

• AISI (SUA):E3316
• DIN (Germania):22NiCr14 (sau 1,5752)
• JIS (Japonia):SNCM420 (sau 20NC14)
• AFNOR (Franța):20NCD7 (sau 659)
• BS (Marea Britanie):659M15 (sau EN A15)
• GOST (Rusia):20Х2Н4А

Deși aceste grade sunt similare, pot exista mici variații în intervalele specificate de compoziție chimică.

3. Proprietăți fizice cheie și îndrumări privind tratamentul termic

3.1 Temperaturi critice

Înțelegerea temperaturilor critice de transformare este vitală pentru un tratament termic eficient:

• Ac1:~705°C – 720°C
• Ac3:~775°C – 780°C
• Domnișoară:~305°C – 395°C (în funcție de compoziția exactă)

(Notă: temperaturile Ar1 și Ar3 legate de transformările de răcire sunt de asemenea importante, dar adesea derivate sau specificate în protocoalele detaliate de tratament termic).

3.2 Oțel aliat 20Cr2Ni4A Tratament termic

Atingerea proprietăților dorite în 20Cr2Ni4A necesită un control precis al tratamentului termic:

• Forjare:Se încălzește la 1150°C – 1200°C. Începeți forjarea între 1120°C – 1180°C, terminați peste 850°C. Se recomandă răcirea lentă, urmată de recoacere sau revenire.
• Recoacere:Se încălzește la 810°C – 870°C, urmată de răcirea cuptorului. Se realizează astfel prelucrabilitate optimă (≤217 HBW).
• Carburare:Se efectuează de obicei la temperaturi de austenitizare (de exemplu, 900°C – 950°C) pentru a difuza carbonul în suprafață. Adâncimea carcasei (0,2 mm până la 1,5 mm) și conținutul de carbon de suprafață (0,7% – 1,0%) depind de aplicație. Cementarea în vid este, de asemenea, o opțiune.
• stingere:Esențial după cementare pentru a obține o duritate mare a suprafeței (martensită). De obicei implică stingerea uleiului direct de la temperatura de cementare sau după reîncălzire (de exemplu, 860°C – 880°C sau 780°C – 860°C în funcție de proces).
• temperare:Revenirea la temperatură joasă (150°C – 200°C) după călire este crucială pentru a reduce stresul și a reduce fragilitatea, menținând în același timp duritatea suprafeței. Este necesar un control atent pentru a evita fragilitatea temperării.
• Tratament sub zero (opțional):Poate fi aplicat după călire (-60°C până la -80°C) pentru a minimiza austenita reținută și pentru a crește în continuare duritatea suprafeței înainte de revenirea finală.

4. Oțel aliat 20Cr2Ni4A Aplicații

Oțelul 20Cr2Ni4A este selectat pentru componentele care necesită rezistență mare la uzură la suprafață, combinată cu rezistență și tenacitate excelente ale miezului:

• Matrite din plastic:Potrivit pentru matrițe mari și medii, în special cele cu cavități complexe sau utilizate cu materiale plastice abrazive (de exemplu, care conțin umpluturi). Întăribilitatea sa bună asigură duritate suficientă în secțiuni mai mari.
• Angrenaje și arbori:Ideal pentru roți dințate, pinioane, melme, arbori cotiți și arbori canelați cu încărcare puternică în aplicații de automobile, locomotive și mașini generale.
• Rulmenti:Folosit pentru fabricarea rulmenților cu role mari, rezistenți la impact (curse și role) pentru mașini grele (laminoare, echipamente miniere).
• Alte componente carburate:Axe, manșoane, ambreiaje, axuri de mașini-unelte, știfturi de piston și cruci de articulație universală supuse sarcinilor mari și solicitărilor de impact.

5. Considerații specifice pentru fabricarea matrițelor

• Formabilitate:În stare recoaptă, oțelul are o plasticitate bună, permițând formarea la rece a cavităților.
• Adâncimea carcasei:Formele pentru materiale plastice abrazive necesită în general carcase carburate mai adânci (1,3-1,5 mm) în comparație cu cele pentru materiale plastice mai moi (0,8-1,2 mm).
• Austenita reținută:Revenirea la temperatură ridicată înainte de stingerea finală poate ajuta la reducerea austenitei reținute.
• Controlul calității:Este necesară o gestionare atentă în timpul producției de oțel și al tratamentului termic pentru a atenua riscurile precum petele albe și fragilitatea temperării.

6. Rezumat

20Cr2Ni4A este un oțel aliat de înaltă performanță, ce oferă o călire superioară și un echilibru excelent între duritatea suprafeței și duritatea miezului. Este o alegere principală pentru aplicațiile solicitante în turnarea plasticului, angrenajele grele, rulmenții și alte componente mecanice critice. Obținerea performanței optime se bazează pe un tratament termic controlat cu precizie, adaptat cerințelor specifice aplicației.