Замена стали 40Х на сталь 20Г2Р
Применение борсодержащих марок сталей – это современная общемировая тенденция. Ведущие заводы, выпускающие крепеж высоких классов прочности, используют именно эту сталь. В России – это сталь марки 20Г2Р (классы прочности 8.8, 10.9) и 30Г1Р (классы прочности 10.9, 12.9). В других странах, это 22В, 28В2 в Германия; 15В22, 10В21 в Японии. Отметим также, что высокопрочный крепеж, производимый для автомобильной промышленности, выпускается исключительно из борсодержащих марок стали.
Но для производства различных высокопрочных крепежных изделий используются и другие стали, такие как 35, 38ХА, 40Х. Однако существует возможность полноценной замены стали 40Х на сталь марки 20Г2Р. На сегодняшний день активно используется горячекатаный прокат из данной стали. В таблице указано содержание химических веществ стали марки 20Г2Р:
| Массовая доля элементов % | ТУ 14-1-5490 — поставщик ОАО «ОЭМК» | ТУ 14-105-695 — поставщик ОАО «Северсталь» |
| Углерод | 0,20-0,25 | 0,20-0,25 |
| Марганец | 0,90-1,30 | 0,90-1,30 |
| Алюминий | 0,020-0,050 | 0,020-0,050 |
| Бор | 0,002-0,005 | 0,002-0,005 |
| Хром | 0,15-0,30 | 0,15-0,30 |
| Кремний | Не более 0,17 | 0,07-0,17 |
| Сера | Не более 0,015 | Не более 0,015 |
| Фосфор | Не более 0,020 | Не более 0,020 |
| Азот | Не более 0,010 | Не более 0,011 |
Кроме того, на протяжении пятнадцати лет проводились опыты, подтверждающие множества преимуществ стали 20Г2Р, относительно стали марки 35. А именно:
- Снижение уровня появления дефектов. Это достигается благодаря высокой технологичности в процессе холодной высадки элементов крепежа;
- Свойства требуемого класса прочности (например, 8.8, 10.9, 12.9) проявляют большую стабильность при термообработке изделий. В отличие от стали марки 35, когда при термообработке болтов класса прочности 8.8 и 10.9 стабильность проявляет лишь класс 8.8. Эксперимент проводился для болтов М16.
Говоря о стали марки 20Г2Р следует отметить, что она обладает повышенной прокаливаемостью, что обеспечивает также стабильные механические свойства при ее закалке в воде. Высокая прокаливаемость достигается благодаря микролегированию бором и легированию марганцем. При этом стабильные свойства проявляются и при закалке в масле (касаемо изделий диаметром до М27). Подобная закалка снижает количество несоответствий по прямолинейности стержневых изделий длинномерной формы, например, болтов. Эта характеристика заведомо не обеспечивается сталью марки 35.
НИИ Автотранспортного машиностроения (НИИ АТМ) РД 37.012.027-90 «Борсодержащие стали для холодной объемной штамповки» также подтверждает преимущества стали 20Г2Р и стали 30Г1Р в сравнении с маркой 35. Одним из важнейших факторов является то, что эти стали обладают более высокой ударной вязкостью в момент эксплуатации при отрицательных температурах. Сравнение проводилось с трудно деформируемыми марками сталей 45, 40Х. Потребители довольно часто интересуются именно этим показателем.
Механические свойства болтов из стали 20Г2Р согласно ГОСТ 1759.4 «Болты, винты и шпильки. Механические свойства и методы испытаний» и РД 37.012.027-90 представлены в таблице далее:
| Класс прочности | НВ | σ Н/мм2 | δ %, не менее | KCU МДж/м2 при +200С | KCU МДж/м2 при -600С |
| 8.8 | 250-300 | 820-1000 | 17 | 1,7 | 1,17 |
| 10.9 | 304-360 | 1040-1200 | 12 | 0,98 | 0,63 |