Legirano jeklo 20Cr2Ni4A: lastnosti in uporaba

Legirano jeklo 20Cr2Ni4A je vsestransko nizkoogljično visokolegirano jeklo za utrjevanje, znano po odlični kombinaciji trdote površine in žilavosti jedra po ustrezni toplotni obdelavi. Razumevanje njegovih tehničnih lastnosti je bistvenega pomena za izkoriščanje njegovega polnega potenciala v zahtevnih aplikacijah.

1. 20Cr2Ni4A legirano jeklo Kemijska sestava (GB/T 3077—1999)

Tipična kemična sestava (masni delež, %) za 20Cr2Ni4A je:

Nizka vsebnost ogljika ga označuje kot jeklo za utrjevanje. Pomembna vsebnost kroma in visoka vsebnost niklja izboljšata kaljivost, kar omogoča učinkovito kaljenje tudi v večjih delih, hkrati pa prispeva k trdnosti in žilavosti.

2. Ekvivalenti legiranega jekla 20Cr2Ni4A

20Cr2Ni4A je opredeljen v kitajskem standardu GB/T 3077—1999. Primerljive mednarodne ocene vključujejo:

• AISI (ZDA):E3316
• DIN (Nemčija):22NiCr14 (ali 1.5752)
• JIS (Japonska):SNCM420 (ali 20NC14)
• AFNOR (Francija):20NCD7 (ali 659)
• BS (UK):659M15 (ali EN A15)
• GOST (Rusija):20Х2Н4А

Čeprav so ti razredi podobni, lahko obstajajo manjše razlike v določenih razponih kemične sestave.

3. Ključne fizikalne lastnosti in navodila za toplotno obdelavo

3.1 Kritične temperature

Razumevanje kritičnih temperatur transformacije je bistvenega pomena za učinkovito toplotno obdelavo:

• Ac1:~705°C – 720°C
• Ac3:~775°C – 780°C
• gospa:~305°C – 395°C (odvisno od natančne sestave)

(Opomba: temperature Ar1 in Ar3, povezane s hladilnimi transformacijami, so prav tako pomembne, vendar pogosto izpeljane ali določene v podrobnih protokolih toplotne obdelave).

3.2 20Cr2Ni4A legirano jeklo Toplotna obdelava

Doseganje želenih lastnosti v 20Cr2Ni4A zahteva natančen nadzor toplotne obdelave:

• Kovanje:Segrejte na 1150°C – 1200°C. Kovanje začnemo med 1120°C – 1180°C, končamo nad 850°C. Priporočljivo je počasno ohlajanje, ki mu sledi žarjenje ali popuščanje.
• Žarjenje:Segrejte na 810 °C – 870 °C, nato pa ohladite v peči. S tem dosežemo optimalno obdelovalnost (≤217 HBW).
• Naogljičenje:Običajno se izvaja pri temperaturah avstenitizacije (npr. 900 °C – 950 °C), da se ogljik razprši na površino. Globina ohišja (0,2 mm do 1,5 mm) in površinska vsebnost ogljika (0,7% – 1,0%) sta odvisni od uporabe. Možnost je tudi vakuumsko naogljičenje.
• Kaljenje:Nujno po naogljičenju za doseganje visoke površinske trdote (martenzit). Običajno vključuje kaljenje olja neposredno od temperature karburiranja ali po ponovnem segrevanju (npr. 860 °C – 880 °C ali 780 °C – 860 °C, odvisno od postopka).
• Kaljenje:Nizkotemperaturno popuščanje (150 °C – 200 °C) po kaljenju je ključnega pomena za razbremenitev in zmanjšanje krhkosti ob ohranjanju trdote površine. Potreben je skrben nadzor, da se izognemo temper krhkosti.
• Obdelava pod ničlo (neobvezno):Lahko se nanese po kaljenju (-60 °C do -80 °C), da se zmanjša ohranjeni avstenit in dodatno poveča trdota površine pred končnim popuščanjem.

4. 20Cr2Ni4A legirano jeklo Aplikacije

Jeklo 20Cr2Ni4A je izbrano za komponente, ki zahtevajo visoko površinsko odpornost proti obrabi v kombinaciji z odlično trdnostjo jedra in žilavostjo:

• Plastični kalupi:Primerno za velike in srednje velike kalupe, zlasti tiste s kompleksnimi votlinami ali za uporabo z abrazivno plastiko (npr. ki vsebuje polnila). Njegova dobra kaljivost zagotavlja zadostno trdoto v večjih delih.
• Zobniki in gredi:Idealen za močno obremenjene zobnike, zobnike, polže, ročične gredi in zobate gredi v avtomobilih, lokomotivah in splošnih strojih.
• Ležaji:Uporablja se za izdelavo velikih, na udarce odpornih valjčnih ležajev (teles in valjev) za težke stroje (valjnice, rudarska oprema).
• Druge karburizirane komponente:Osi, puše, sklopke, vretena obdelovalnih strojev, batni sorniki in križi kardanskih zglobov, ki so izpostavljeni velikim obremenitvam in udarcem.

5. Posebni premisleki za izdelavo kalupov

• Možnost oblikovanja:V žarjenem stanju ima jeklo dobro plastičnost, ki omogoča hladno oblikovanje votlin.
• Globina ohišja:Kalupi za abrazivno plastiko na splošno zahtevajo globlje karburizirane ohišje (1,3–1,5 mm) v primerjavi s tistimi za mehkejšo plastiko (0,8–1,2 mm).
• Zadržani avstenit:Visokotemperaturno popuščanje pred končnim kaljenjem lahko pomaga zmanjšati zadržani avstenit.
• Nadzor kakovosti:Skrbno ravnanje med proizvodnjo jekla in toplotno obdelavo je potrebno za ublažitev tveganj, kot so bele lise in krhkost pri kaljenju.

6. Povzetek

20Cr2Ni4A je visoko zmogljivo legirano jeklo za kaljenje, ki ponuja vrhunsko kaljivost in odlično ravnovesje med površinsko trdoto in žilavostjo jedra. Je primarna izbira za zahtevne aplikacije pri oblikovanju plastike, težkih zobnikov, ležajev in drugih kritičnih mehanskih komponent. Doseganje optimalne učinkovitosti je odvisno od natančno nadzorovane toplotne obdelave, prilagojene posebnim zahtevam uporabe.