38х2мюа какая это сталь

Металлические изделия с маркировкой 38Х2МЮА обладают уникальными свойствами жаропрочности до 450 градусов. Состав металла включает разные химические элементы, которые указаны в самом названии:

  1. содержание углерода не превышает 0,38%;
  2. наличие хрома в пределах 2%;
  3. объем магния и алюминия не более 1%;
  4. минимальное содержание серы и фосфора не более 0,025%.

К данному виду стали предъявляют жесткие требования на соответствие качества, потому что материал используется в производстве измерительных инструментов и подвергается резанию. Поверхность из стали 38Х2МЮА должна быть гладкой и ровной без изъянов. Именно легированная сталь 38Х2МЮА наиболее всего подходит для азотирования при низких температурах. В процессе азотирования элементы не получают напряжения, которые происходят при закалке, поэтому размеры сохраняются на протяжении определенного периода. Из листового и других видов проката азотированной стали 38Х2МЮА изготавливают инструмент сложной конфигурации, предназначенный для эксплуатации в тяжелых условиях.

Сталь 38х2мюа обладает рядом особенностей:

  • относится к сложнолегированным конструкционным сталям и обрабатывается на высокую прочность;
  • наряду с высоким уровнем прочности требует доработки состава для получения большей плстичности и высокой точности в размерах;
  • для улучшения физических свойств лучше использовать высокотемпературную термомеханическую обработку;
  • по классификации относится к жаропрочным релаксационностойким сталям.

Для улучшения качественных технических параметров применяют обработку под действием высоких температур. В данном процессе совмещают пластическую деформацию и быструю закалку.

Более детально сталь данного типа используется для создания:

  1. штоков клапанов турбин парового типа, функционирующих при температурном режиме до 450 градусов;
  2. гильз цилиндров в двигателях внутреннего сгорания;
  3. игл форсунок, тарелок букс, распылителей;
  4. элементов ракетных и авиационных двигателей;
  5. частей трубопроводов с закалкой в масле или водяном растворе;
  6. азотируемых деталей авиастроения;
  7. цельнокатаных колец различного использования.

Для котельных и отопительных станций сталь маркируется с обозначением 22 К. В других странах существуют аналоги данного типа стали, но с другими маркировочными данными. Сталь для котельных низкоуглеродистая должна быть сварена с использованием флюса АН-8 и проволоки Св10Г2.

По способам свариваемости используют несколько вариантов:

  • без ограничений, когда плавление происходит без подогрева и без окончательной обработки;
  • ограниченно-свариваема: процесс термообработки осуществляется в режиме от 100 до 120 градусов;
  • трудносвариваемая для получения сварных соединений высокого качества, потребуется подогрев до 200-300 градусов при сварке, а затем отжиг.

Сталь 38х2мюа не склонна к отпускной способности.

Азотирование для данного типа стали производят с целью улучшения качественных характеристик центральной части. Также материалов с маркировкой 38х2мюа поддается обезуглероживанию и теплоустойчив до 500 градусов. Взамен азотирования возможно производить нормализацию при температурах от 930 до 950 градусов, а также отпуск от 600 до 650 градусов. Чтобы уменьшить деформацию при азотировании , детали перед окончательной шлифовкой лучше подвергнуть стабилизирующему отпуску при температуре от 630 до 650 градусов с последующим охлаждением в печи до 400 градусов, а затем вынести на воздух. После всех этапов азотирования, материал из стали 38х2мюа получает высокие антикоррозийные свойства, позволяющие находиться в атмосферных условиях, жидкости, водяных парах.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Сталь 38Х2МЮА (38ХМЮА) конструкционная легированная

Расшифровка

  • Согласно ГОСТ 4543-2016 цифра 38 в обозначении стали указывает среднюю массовую долю углерода в стали в сотых долях процента, т.е. углерода в стали 38Х2МЮА около 0,38%
  • Буква Х указывает что в стали содержится хром (Cr), цифра 2 за буквой указывает, что хрома в стали содержится примерно до 2%.
  • Буква М указывает что в стали содержится молибден (Mo), отсутствие цифр за буквой указывает, что молибдена в стали содержится до 1,5%.
  • Буква Ю указывает что в стали содержится алюминий (Al), отсутствие цифр за буквой указывает, что алюминия в стали содержится до 1,5%.
  • Буква А в конце обозначения марки стали указывает, что сталь 38Х2МЮА является высококачественной, т.е. с повышенными требованиями к химическому составу и макроструктуре металлопродукции из нее по сравнению с качественной сталью.

Стали заменители

Иностранные аналоги

Германия
(DIN)
41CrAlMo7
Евронормы
(EN)
1.8509
США
(AISI, ASTM)
А355/А
США
(AMS)
6470J
США
(SAE)
E71400
США
(MIL)
MIL-S-22141
(Nitrall 04)
США
(USA/G.B.)
NIT 135
Франция
(AFNOR)
40CAD G.12
Великобритания
BS
905М39
Испания F174
Япония
JIS
SACM645
Австралия
AS 2506 (90)
X7039
Чехия
(CSN)
15340
Польша
PN/H
38HMJ
Румыния
STAS 791
39MoAlCr15
Китай
GB 3077-88
38CrMoAl

Химический состав (ГОСТ 4543-2016)

Массовая доля элементов,%
C Si Mn Cr Ni Mo Al Ti V B
0,35-0,42 0,20-0,45 0,30-0,60 1,35-1,65 0,15-0,25 0,70-1,10

Вид поставки

  • сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88.
  • Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75. ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73.
  • Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.
  • Полоса ГОСТ 103-76.
  • Поковка и кованая заготовка ГОСТ 1133-71.

Характеристики и свойства [1]

Хромоалюминиевую с молибденом сталь 38Х2МЮА применяют, когда требуется высокая твердость и износостойкость.

Сталь 38Х2МЮА (Старое обозначение 38ХМЮА) была разработана в Советском Союзе в начале 30-х годов [2]. Сталь широко используют для изготовления
зубчатых колес, гильз цилиндров, червяков, шпинделей, втулок и других деталей, упрочняемых азотированием. Предварительную термическую обработку — закалку и отпуск проводят в заготовках, а для деталей малого сечения — в прутках (до 50 мм).
При проведении термической обработки стали 38ХМЮА необходимо учитывать, что она склонна к обезуглероживанию. Вследствие этого заготовки должны иметь достаточные припуски на обработку (2-3 мм), которые гарантировали бы полное удаление обезугле-роженного слоя.
Наличие обезуглероженного слоя недопустимо, так как он служит причиной «шелушения» азотированной поверхности. Закалку проводят с 930-950 °C в воде (для крупных изделий) или масле. Температура отпуска должна на 50-100 °C превышать максимальную
температуру азотирования (обычно составляет 600-650 °C).

Читайте также: Сталь листовая в омске

Для деталей малой жесткости перед окончательной механической обработкой проводят стабилизирующий отпуск в течение 3-10 ч при 550-600 °C с последующим медленным охлаждением. Сталь 38Х2МЮА обеспечивает наибольшую твердость азотированного слоя до HV 1100-1200*.

Температура и длительность азотирования влияют на толщину азотированного слоя. Нанвысшая твердость HV 1100-1200 достигается при температуре азотирования 500-520 °C. С повышением температуры твердость сильно снижается и при 600 °C составляет HV 750-800.
Высокая твердость на поверхности азотированного слоя достигается за короткие промежутки времени (15-30 мин), но следует иметь в виду, что при испытании на приборе Виккерса даже при малой нагрузке (5 кгс) твердость при коротких выдержках оказывается пониженной.
Это объясняется продавливаиием алмазным индентером тонкого диффузионного слоя. При практическом проведении процесса азотирования очень короткие выдержки рекомендовать не следует, так как всегда необходимо распространение высокой твердости на некоторую толщину.
Чем выше температура диффузии, тем меньше время азотирования для получения упрочненного слоя. Минимальная выдержка при 520 °C должна быть 8-10 ч, при 550 °C — 5-6 ч и при 600 °C — 1-3 ч.

Результаты процесса азотирования (твердость и толщина слоя) мало зависят от предварительной термической обработки [3].

Как указывалось ранее, азотированный слой на стали 38Х2МЮА обладает наиболее высокой износостойкостью после насыщения его азотом при температурах выше эвтектоидной [4]. В связи с этим для сокращения длительности процесса и повышения износостойкости изделия из
стали 38Х2МЮА нужно азотировать при 620 °C. Однако этот процесс может быть рекомендован только для изделий простой формы, не склонных к деформациям и не работающих в условиях усталости. Достоинство азотированного слоя — сохранение высокой твердости при
нагреве до высоких температур.

Эта особенность азотированного слоя расширяет область применения азотирования и дает хорошие результаты в борьбе с износом деталей, работающих при повышенных температурах. Твердость по толщине азотированного слоя с повышением температуры испытания уменьшается [5].
Нагрев стали 38Х2МЮА до 400 °C хотя и сопровождается понижением твердости, но она еще сохраняется на достаточно высоком уровне HV 600.

Дальнейшее повышение температуры приводит к резкому падению твердости, что не позволяет использование азотированной стали 38Х2МЮА при температурах выше 400-450 °C.

Коэффициент трения азотированной стали снижается с 0,7 при 20 °C до 0,1 при 600 °C; износ незначителен и составляет при 560 °C на стали 38Х2МЮА 1,7 мг/м*см 2 . В результате азотирования значительно повышается задиростойкость как при
комнатной, так и при повышенных (400-500 °C) температурах. Азотирование стали 38Х2МЮА при условии удаления шлифованием с поверхности хрупкой е-фазы значительно повышает кавитационную стойкость [2].

Для изготовления сильно нагруженных крупных деталей сталь 38Х2МЮА не пригодна. Полная прокаливаемость этой стали достигается лишь при диаметре, не превышающем 50 мм. Кроме того, механические свойства стали 38Х2МЮА сравнительно невысокие.

Наличие в стали 38Х2МЮА алюминия усложняет технологию производства обработки и азотирования стали.

Сталям с высоким содержанием алюминия свойственны следующие дефекты металлургического характера:

  • столбчатый излом,
  • загрязненность неметаллическими включениями,
  • образование мелких трещин и волосовин в прокате,
  • развитие свищей в поковках и т. д

При горячей механической обработке стали типа 38Х2МЮА иногда проявляют склонность к перегреву, вызывающему снижение сопротивления хрупкому разрушению. Высокое качество азотированного слоя достигается в стали, не содержащей доэвтектоидного феррита.
При термической обработке стали типа 38Х2МЮА весьма чувствительны к изменению состава в пределах марки. В зависимости от соотношения между содержанием углерода, хрома, молибдена и алюминия сталь 38Х2МЮА обладает либо недостаточной закаливаемостью и
прокаливаемостыо, либо проявляет склонность к образованию трещин при закалке в воде. Обусловленные повышенным критическим интервалом высокие температуры нагрева (950-975 °C) при термической обработке вызывают интенсивное обезуглероживание,
а как следствие этого — увеличение припусков, удаляемых при обработке резанием. Азотированный слой на стали 38Х2МЮА, содержащей алюминий на верхнем пределе, обладает большой хрупкостью.

После шлифования и хонингования на азотированной поверхности стали 38Х2МЮА нередко можно наблюдать точечное выкрашивание слоя («сыпь») на глубину до 0,05 мм. Чаще «сыпь» образуется по грубой нитридной сетке, которая возникает, если сталь имеет крупное зерно.
Понижение температуры закалки с 950 до 900 °C уменьшает склонность к образованию «сыпи», шлифовочным трещинам и сколу слоя. Чем меньше твердость и содержание азота в диффузионном слое, тем выше сопротивление его хрупкому разрушению.

Высокочастотный нагрев, приводящий к образованию мелкого зерна (8-12 баллов), устраняет «сыпь» на шлифованной поверхности. Образование сыпи связывают с остаточными напряжениями в азотированном слое. Чем меньше сжимающие напряжения
(меньше сечение и твердость сердцевины, выше температура азотирования и т. д.), тем меньше вероятность образования «сыпи».

Изделия из стали 38Х2МЮА в процессе азотирования обнаруживают большую склонность к деформациям.

Для изготовления деталей, допускающих меньшую твердость упрочненных поверхностей, широко применяют азотируемые стали, не содержащие алюминия. Стали без алюминия технологичнее, имеют более высокие механические свойства, чем сталь 38Х2МЮА,
но пониженную твердость азотированного слоя HV 650-900. Азотированный слой на сталях без алюминия имеет высокую износостойкость и сопротивление хрупкому разрушению.

Экспериментально показано [6], азотированный слой имеет низкую прочность. Чем выше твердость азотированного слоя, тем ниже его прочность. Особенно резко падает прочность азотированного слоя стали 38Х2МЮА, имеющего наибольшую твердость.

Наиболее высокая концентрация азота в поверхностных слоях азотированного слоя наблюдается в сталях, легированных алюминием. Остаточные напряжения сжатия в
стали 38Х2МЮА достигают 90-100 кгс/мм 2 [7]. В сталях без алюминия количество поглощенного азота ниже, как следствие этого уменьшаются и
остаточные напряжения сжатия.

Предел выносливости азотированных образцов тем больше, чем выше прочность сердцевины. Поскольку при азотировании очаг разрушения лежит под упрочненным слоем,
повышение сопротивления пластической деформации в этой зоне затрудняет образование усталостной трещины. Наиболее высокую прочность показывают стали без
алюминия с достаточно высокой прочностью сердцевины. Сталь 38Х2МЮА нередко дает меньшее значение предела выносливости, несмотря на более высокие сжимающие напряжения.
Это, вероятно, связано с повышенной хрупкостью слоя и чувствительностью к концентрации напряжений, а также более низкой прочностью сердцевины.