Сталь 20ХНР: характеристики, свойства и области применения

Сталь 20ХНР — конструкционная легированная сталь, широко применяемая в машиностроении и других отраслях промышленности для изготовления ответственных деталей, работающих под воздействием ударных и переменных нагрузок. Благодаря сбалансированному химическому составу и хорошим механическим характеристикам, материал востребован при производстве валов, шестерен, зубчатых колес, кулачковых муфт, червяков, пальцев, валиков и втулок. Сталь 20ХНР отличается высокой прочностью, износостойкостью и способностью выдерживать значительные динамические нагрузки после соответствующей термической обработки.

Краткое описание марки

20ХНР — это легированная конструкционная сталь, предназначенная для изготовления крупных и средних деталей, эксплуатируемых в условиях высоких механических и ударных нагрузок. Материал характеризуется хорошей прокаливаемостью, высокой твердостью после закалки и отпуске, а также достаточной вязкостью. Сталь 20ХНР применяется в машиностроении, приборостроении, энергетике и других отраслях, где требуется сочетание прочности, износостойкости и технологичности.

Нормативный документ

Производство и контроль качества стали 20ХНР регламентируется стандартом ГОСТ 4543–71 «Стали легированные конструкционные. Марки».

Расшифровка маркировки

Маркировка 20ХНР расшифровывается следующим образом:

20 — среднее содержание углерода в сотых долях процента (0,20%);
Х — легирование хромом (Cr);
Н — легирование никелем (Ni);
Р — легирование бором (B).

Таким образом, сталь 20ХНР — это низкоуглеродистая легированная сталь с добавками хрома, никеля и бора.

Химический состав

Элемент	Содержание, % (массовая доля)
Углерод (C)	0,16–0,23
Кремний (Si)	0,17–0,37
Марганец (Mn)	0,6–0,9
Хром (Cr)	0,7–1,1
Никель (Ni)	0,8–1,1
Бор (B)	0,001–0,005
Медь (Cu)	до 0,3
Сера (S)	до 0,035
Фосфор (P)	до 0,035
Титан (Ti)	до 0,06

Механические свойства

Сортамент	ГОСТ	Размеры, мм	Термообработка	KCU, кДж/м²	y, %	d5, %	sT, МПа	sв, МПа
Пруток	4543–71	25	Нормализация 930°C, закалка 840°C (масло), отпуск 200°C (воздух)	1080	60	14	1370	1420
Пруток	4543–71	75	Нормализация 930°C, закалка 840°C (масло), отпуск 200°C (воздух)	1080	60	15	970	1060
Пруток	4543–71	15	Закалка, отпуск	880	50	10	980	1180

Твердость

Сортамент	ГОСТ	HB 10-1
Прокат	4543–71	по согласованию с заказчиком

Температура критических точек

Критическая точка	Температура, °C
Ac1	740
Ac3	830
Ar1	650
Ar3	725

Ударная вязкость

Термообработка	KCU при -60°C	KCU при -40°C	KCU при -20°C	KCU при +20°C
Закалка 860°C (масло), отпуск 200°C (масло)	60	62	61	61
Закалка 860°C (масло), отпуск 500°C (масло)	117	120	110	125

Физические характеристики

Плотность: 7,85 г/см³
Температура плавления: 1460–1490°C
Теплопроводность при 20°C: 46 Вт/(м·К)
Удельное электрическое сопротивление: 0,18 Ом·мм²/м
Модуль упругости: 2,1×10⁵ МПа
Коэффициент линейного расширения: 12,5×10^-6 1/°C

Области применения

Сталь 20ХНР применяется в различных отраслях промышленности, где требуется высокая прочность, износостойкость и надежность деталей:

Машиностроение (детали трансмиссий, редукторов, коробок передач);
Автомобилестроение (валы, шестерни, оси, втулки);
Сельскохозяйственная техника (кулачковые муфты, червяки, пальцы);
Энергетика (детали турбин, генераторов);
Железнодорожное машиностроение (зубчатые колеса, валики);
Приборостроение (ответственные элементы механизмов);
Горнодобывающая промышленность (детали, работающие в условиях абразивного износа и ударных нагрузок).

Типы деталей, изготавливаемых из стали 20ХНР

Валы-шестерни
Зубчатые колеса
Кулачковые муфты
Червяки
Пальцы
Валики
Втулки
Оси
Шпиндели
Детали редукторов и коробок передач

Аналоги в других странах

Страна	Аналог	Стандарт
Россия	20ХН	ГОСТ 4543–71
Европа	Данные отсутствуют	-
США	Данные отсутствуют	-
Китай	Данные отсутствуют	-

На данный момент зарубежных прямых аналогов стали 20ХНР не зарегистрировано. В качестве заменителя в России используется марка 20ХН.

Преимущества и ограничения

Преимущества

Высокая прочность и износостойкость после термообработки;
Хорошая прокаливаемость;
Стабильные механические свойства при эксплуатации в условиях переменных и ударных нагрузок;
Возможность изготовления крупных и средних деталей сложной формы;
Достаточная вязкость и сопротивление хрупкому разрушению;
Устойчивость к абразивному износу.

Ограничения

Флокеночувствительность (склонность к образованию флокенов — внутренних дефектов при быстром охлаждении);
Склонность к отпускной хрупкости;
Сварка возможна только с ограничениями (рекомендуется предварительный подогрев до 100–120°C);
Не рекомендуется для деталей, работающих при температурах выше 300°C;
Требует строгого соблюдения режимов термообработки для достижения оптимальных свойств.

FAQ

Можно ли сваривать сталь 20ХНР?
Сварка допускается с ограничениями, рекомендуется предварительный подогрев до 100–120°C и последующая термообработка для снятия напряжений.
Какая термообработка оптимальна для стали 20ХНР?
Рекомендуется закалка при 840–860°C с последующим отпуском при 200–500°C в зависимости от требуемых свойств.
Для каких деталей предпочтительнее использовать 20ХНР?
Для валов, шестерен, зубчатых колес, кулачковых муфт, червяков и других деталей, работающих под ударными и переменными нагрузками.
Чем отличается 20ХНР от 20ХН?
20ХНР содержит бор, что повышает прокаливаемость и износостойкость по сравнению с 20ХН.
Какие основные ограничения при применении стали 20ХНР?
Флокеночувствительность, склонность к отпускной хрупкости, ограничения по сварке и температуре эксплуатации.

Заключение

Сталь 20ХНР — это надежный материал для изготовления ответственных деталей, работающих в условиях высоких механических и ударных нагрузок. Благодаря сбалансированному химическому составу и оптимальным механическим свойствам, она широко применяется в машиностроении, энергетике, транспорте и других отраслях. Если вы ищете поставщика стали 20ХНР или хотите получить консультацию по выбору материала, оставьте заявку на сайте компании «ОборонСпецСплав» — наши специалисты помогут подобрать оптимальное решение для вашего производства.

товары марки Сталь 20ХНР

Товар

Гост

Толщина

Марка

Цена