Описание вида стали 12ХН2

1. Химический состав стали 12ХН2
Химический состав приведён в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Химический состав стали 12ХН2
С Si
Mn
Cr
Ni S P
0,09…0,16 0,17…0,37 0,3…0,6 0,6…0,9 1,5…1,9 до 0,025 до 0,035
Нетрудно видеть, что сталь экономнолегированная и содержит такие легирующие элементы, как хром и никель.
2. Основные механические свойства
Физико-механические свойства стали приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Физико-механические свойства стали 12ХН2
ГОСТ Состояние поставки σв, МПа σ0,2, МПа δ5,% ψ, % НВ
5949-75 Горячекатаный прокат 520 280 45 56 160…180
3. Структура и классификация
Сталь 12ХН2 относится к низкоуглеродистым низколегированным конструкционным сталям. Сталь ферритного типа, доэвтектоидная.
4. Преимущества и недостатки
К преимуществам стали можно отнести низкую себестоимость деталей, высокие механические характеристики вследствие экономного легирования, хорошую штампуемость и обрабатываемость резанием.
Из недостатков стали следует отметить неудовлетворительную свариваемость и склонность к отпускной хрупкости.
5. Влияние легирующих элементов на структуру и механические свойства
Как уже было сказано, из легирующих добавок сталь содержит никель и хром. Легирование хромом повышает твёрдость и прочность, незначительно уменьшая пластичность; увеличивает коррозионную стойкость; увеличивает устойчивость магнитных сил.Введение

никеля придаёт стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность; увеличивает прокаливаемость; оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения.
6

. Типовая термическая обработка
Для получения необходимого комплекса эксплуатационных свойств (высокая износостойкость поверхности при достаточно высокой усталостно-изгибной прочности) детали из стали 12ХН2 подвергают цементации, закалке и последующему низкому отпуску. Сталь 12ХН2 относится к доэвтектоидным сталям [1]. Среднее содержание углерода – 0,125%. Определяем критические точки Ас3 (линия GS), Ас1 (линия PS) (таблица 6.1) [6].
Таблица 6.1 – Критические точки для стали 12ХН2
АС1, °С АС3, °С Аr1, °С
850 890 730
Для определения режимов термообработки оси нанесём ординату заданной стали на диаграмму железо – цементит (рисунок 6.1) [5].
При нагреве во время цементации протекают следующие процессы. Углерод карбюризатора соединяется с кислородом воздуха, находящимся в ящике с деталями, образуется оксид углерода СО:
2С + О2 = 2СО.
Оксид углерода разлагается на углекислый газ (СО2) и углерод, образующийся в виде атомов (атомарный углерод):
2СО→СО2 + С.
Рисунок 6.1 - Диаграмма железо – цементит и ордината стали 12ХН2
Атомарный углерод проникает (диффундирует) в поверхностный слой детали. Поскольку детали нагреты до 900….950° С, т. е. выше верхней критической точки Ас3 и в стали при такой температуре образуется γ-железо, углерод, проникая в сталь, растворяется в железе с образованием аустенита. Режимы термообработки, исходная и конечная структура стали приведены в таблице 6.2 и 6.3.
Таблица 6.2 – Режим закалки стали 12ХН2 после цементации
Температура закалки, ºС Конечная структура HRC
(Ас3+30…50) = 850 М+Ц+МхСх
61…67
Таблица 6.3 – Режим отпуска стали 12ХН2 после закалки при цементации
Температура отпуска, ºС Среда Конечная структура HRC
180…200 Воздух МО + МхСх
56…60
Для гарантированного получения мелкоигольчатого мартенсита детали после цементации охлаждают до температуры ниже 600 ºС, а затем нагревают под закалку до температуры 880…910 ºС