Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Таблицы
Широкие таблицы прокручиваются по горизонтали, первая колонка при этом остаётся на месте.
По таблицам 1 и 2 ГОСТ 4543-2016, ковшовая проба, высококачественная сталь. Предельные отклонения в готовой продукции — по таблице 3 стандарта, в том числе хром ±0,05 %, алюминий ±0,10 %. Азот не нормируется, так как общего алюминия в стали не менее 0,020 % (п. 7.1.2.2).
К навигации по таблицам
По таблицам 6, 7 и 8 ГОСТ 4543-2016. Для проката свыше 80 мм допускается снижение δ5, ψ и KCU по примечанию 9 к таблице 8: св. 80 до 150 мм — на 2 абс. %, 5 абс. % и 10 %; св. 150 мм — на 3 абс. %, 10 абс. % и 15 %.
По п. 7.1.2.2, таблице 3, примечанию 1 к таблице 9, пп. 7.2.60, 7.2.63, 7.2.65, 9.12 и таблице 12 ГОСТ 4543-2016.
По таблицам 1, 6 и 10 методических указаний РД 50-186-80 (Госстандарт СССР, введены с 01.07.1981). Температуру отпуска после закалки назначают на 20–30 °C выше температуры азотирования (п. 1.5.1).
По таблице 5 методических указаний РД 50-186-80.
По технической карте Lucefin для 41CrAlMo7-10 (1.8509). Твёрдость у поверхности почти не зависит от длительности, а глубина слоя с заданной твёрдостью растёт медленно: 500 HV на глубине 0,45 мм получены только после 120 ч. На глубине 1,0 мм во всех случаях — 330 HV.
По технической карте Lucefin со ссылкой на EN 10085:2003. Твёрдость поверхности после улучшения и азотирования для сечения 100–160 мм — 950 HV1 (справочно).
Режимы ГОСТ 4543-2016 — для контрольных образцов. Рекомендации Lucefin относятся к стали 41CrAlMo7-10 и приведены как ориентир.
Значения марочника сталей приведены по перепечаткам и с печатным изданием не сверены.
Кремний: 38Х2МЮА — 0,20–0,45 %; 41CrAlMo7-10 — не более 0,40 %; Nitralloy 135M — 0,30 % (номинал). В качестве аналогов называют также 34CrAlMo5-10 и SACM645; их составы здесь не приводятся.
По ГОСТ 4543-2016 и РД 50-186-80. Подробно о второй марке — на странице стали 40ХН2МА.
Расчёт при плотности 7850 кг/м³ (ГОСТ 2590-2006) по номинальным размерам. Для 41CrAlMo7-10 Lucefin указывает плотность 7730 кг/м³, для 38Х2МЮА марочник — 7710 кг/м³ (справочно); с такой плотностью масса примерно на 1,5–1,8 % меньше расчётной.
38Х2МЮА — конструкционная легированная сталь для азотирования. Она содержит 0,35–0,42 % углерода, 1,35–1,65 % хрома, 0,15–0,25 % молибдена и 0,70–1,10 % алюминия. Марка установлена ГОСТ 4543-2016. По общепринятой системе обозначений число 38 указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента, буквы Х, М и Ю — хром, молибден и алюминий; буква А в конце марки по ГОСТ 4543-2016 означает высококачественную сталь. В литературе прошлых лет встречается обозначение 38ХМЮА.
Перед азотированием изделия из 38Х2МЮА подвергают термообработке — закалке и отпуску; температуру отпуска назначают на 20–30 °C выше температуры азотирования (п. 1.5.1 РД 50-186-80). По тем же методическим указаниям двухступенчатое азотирование в аммиаке даёт слой 0,50–0,60 мм с твёрдостью не менее 800 HV или 0,60–0,75 мм — не менее 850 HV (таблица 4); деформация изделий после азотирования минимальна (п. 1.6).
Действующий стандарт — ГОСТ 4543-2016 «Металлопродукция из конструкционной легированной стали. Технические условия», введённый с 1 октября 2017 года взамен ГОСТ 4543-71. Для 38Х2МЮА в нём есть особые требования (таблица 3): допускается краевая и общая пятнистая ликвация не более балла 2, величину зерна по заказу ограничивают номером 4 и определяют методом травления, для маркировки краской установлен алюминиевый цвет.
Режимы азотирования приведены в методических указаниях РД 50-186-80 «Методы выбора, регулирования и контроля сред для газового и жидкостного азотирования», разработанных под руководством Ю. М. Лахтина и введённых с 1 июля 1981 года. Текущий статус документа следует проверять.
Нормы ГОСТ 4543-2016 приведены в таблице 1. Отличительный элемент — алюминий 0,70–1,10 %: вместе с хромом и молибденом он образует нитриды в азотированном слое. Отклонение по алюминию в готовой продукции — ±0,10 %, по хрому — ±0,05 %. Никель — остаточный, не более 0,30 %.
По ГОСТ 4543-2016 образцы из 38Х2МЮА закаливают с 940 °C в воде или масле и отпускают при 640 °C (таблица 2). После этого сталь должна иметь σт не менее 835 Н/мм², σв не менее 980 Н/мм², δ5 не менее 14 %, ψ не менее 50 % и KCU не менее 88 Дж/см². Это нормы для контрольных образцов; для свойств сердцевины детали они служат ориентиром.
Данные Lucefin для аналога 41CrAlMo7-10 показывают, как свойства после закалки и отпуска зависят от сечения (таблица 7): Rp0,2 не менее 750 МПа при 16–40 мм и 625 МПа при 160–250 мм.
В отожжённом или высокоотпущенном состоянии твёрдость 38Х2МЮА по ГОСТ 4543-2016 — не более 229 HB. Значение 255 HB, которое встречается как «твёрдость стали», относится к нагартованному калиброванному прокату и прокату со специальной отделкой поверхности диаметром или толщиной свыше 5 мм (таблица 2).
Встречается и утверждение «38Х2МЮА — 65–70 HRC». Нормы ГОСТ 4543-2016 для самой стали — не более 229 HB в отожжённом состоянии и σв не менее 980 Н/мм² для контрольных образцов после закалки и отпуска. Высокая твёрдость относится только к азотированному слою: по РД 50-186-80 — не менее 800 или 850 HV в зависимости от режима.
Режимы газового азотирования 38Х2МЮА по РД 50-186-80 лежат в интервале 510–560 °C (таблица 4). Двухступенчатые режимы в аммиаке: 510 °C 15 ч и затем 550 °C 25 ч — слой 0,50–0,60 мм с твёрдостью не менее 800 HV; 520 °C 25 ч и затем 540 °C 40 ч — 0,60–0,75 мм, не менее 850 HV. При азотировании в аммиаке, разбавленном азотом, при 560 °C за 25 ч получают 0,30–0,50 мм и не менее 700 HV. Жидкостное азотирование за 1–5 ч даёт тонкий слой 0,08–0,20 мм с твёрдостью не менее 800 HV.
Общие закономерности по РД 50-186-80: чем выше температура азотирования, тем толще слой, но ниже твёрдость поверхности и больше деформация (п. 4.4); двухступенчатый режим сокращает длительность процесса, но твёрдость получается несколько ниже, чем при постоянной температуре (п. 4.5). Степень диссоциации аммиака для конструкционных сталей по тем же указаниям приведена в таблице 5.
Данные Lucefin для аналога 41CrAlMo7-10 показывают, как растёт слой (таблица 6): на глубине 0,15 мм твёрдость 960–1004 HV почти не зависит от времени, а 500 HV на глубине 0,45 мм получены только после 120 ч. В технической карте Lucefin твёрдость поверхности после азотирования указана около 1150 HV в описании режима и 950 HV1 — в таблице свойств.
По монографии Ю. М. Лахтина и Я. Д. Когана «Азотирование стали» (1976), наивысшая твёрдость HV 1100–1200 достигается при температуре азотирования 500–520 °C, а увеличение продолжительности более 90–100 ч практически не увеличивает техническую толщину слоя; максимальная толщина слоя на стали 38ХМЮА не превышает 1,0 мм. Эти данные приведены по электронной перепечатке и с печатным изданием не сверены; данные разных источников получены при разных режимах и напрямую не сопоставимы. Для конструкторской документации ориентироваться следует на значения методических указаний РД 50-186-80: не менее 800 HV для слоя 0,50–0,60 мм и не менее 850 HV для слоя 0,60–0,75 мм.
По Лахтину и Когану, сталь 38ХМЮА склонна к обезуглероживанию, а обезуглероженный слой недопустим: он служит причиной «шелушения» азотированной поверхности. Поэтому заготовки должны иметь припуски 2–3 мм. ГОСТ 4543-2016 не допускает обезуглероживания на обточенном прокате и прокате со специальной отделкой поверхности; для неободранного проката по заказу общий слой ограничивают 1,5 % диаметра.
Для 41CrAlMo7-10 Lucefin указывает снятие напряжений после механической обработки при 550–570 °C (таблица 8).
Перед азотированием изделия подвергают термообработке (п. 1.5.1 РД 50-186-80). Контрольный режим ГОСТ 4543-2016 для образцов — закалка с 940 °C в воде или масле и отпуск при 640 °C; для 41CrAlMo7-10 Lucefin указывает закалку с 870–930 °C в масле или полимере и отпуск при 580–700 °C (таблица 8). РД 50-186-80 указывает назначать температуру отпуска после закалки на 20–30 °C выше температуры азотирования.
Критические точки приведены в таблице 9: по справочным данным марочника для 38Х2МЮА Ac1 — 800 °C, Ac3 — 940 °C; по данным Lucefin для 41CrAlMo7-10 — 790 и 920 °C.
Азотирование ведут ниже критических точек, без фазовой перекристаллизации. По РД 50-186-80 (п. 1.6) азотирование обеспечивает высокую точность изготовления, а деформация изделий после него минимальна. Цементация, в отличие от азотирования, требует закалки после насыщения.
Deutsche Edelstahlwerke оценивает аналог 41CrAlMo7-10 (1.8509) как трудносвариваемую сталь и не рекомендует её для сварных конструкций; по справочным данным марочника 38Х2МЮА для сварных конструкций не применяется. В технической карте Lucefin для 41CrAlMo7-10 указаны подогрев около 300 °C и снятие напряжений после сварки при 550 °C.
Горячую деформацию 41CrAlMo7-10 Lucefin указывает при 950–1050 °C; для 38Х2МЮА марочник приводит интервал ковки 1240–800 °C (справочно). При механической обработке заготовок под азотирование учитывают припуск на удаление обезуглероженного слоя (раздел 8). Режимы под свой станок и инструмент можно подобрать в тренажёре режимов резания.
38Х2МЮА применяют для деталей, которые подвергают азотированию. Для аналога 1.8509 Deutsche Edelstahlwerke называет улучшаемые детали среднего сечения, работающие на износ, например штоки поршней и шпиндели клапанов. В РД 50-186-80 упоминается азотирование гильз, коленчатых валов, штоков, плунжеров и крупных шестерён — без привязки к конкретной марке.
Ближайший европейский аналог — 41CrAlMo7-10 (1.8509) по EN 10085 (таблица 10): по всем основным элементам её пределы немного выше, чем у 38Х2МЮА. Deutsche Edelstahlwerke прямо указывает для 1.8509 соответствие ГОСТ 38Х2МЮА, а также AMS 6470 — это американская Nitralloy 135M с номинальным содержанием алюминия 1,20 % (данные Carpenter).
Обе стали можно азотировать, но результат разный (таблица 11). По РД 50-186-80 на 38Х2МЮА получают слой 0,50–0,60 мм с твёрдостью не менее 800 HV или 0,60–0,75 мм — не менее 850 HV, на 40ХН2МА — 0,50–0,60 мм, не менее 500 HV. По варианту 1 ГОСТ 4543-2016 у 40ХН2МА σт не менее 930 Н/мм² против 835 у 38Х2МЮА (по варианту 2 — тоже 835). Если главное — твёрдость азотированного слоя, выбирают 38Х2МЮА; если нужна более высокая прочность сечения — 40ХН2МА по варианту 1.
Теоретическая масса в таблице 12 рассчитана при плотности 7850 кг/м³, принятой в ГОСТ 2590-2006. Для сталей этого типа приводят меньшую плотность: для 41CrAlMo7-10 Lucefin указывает 7730 кг/м³, для 38Х2МЮА марочник — 7710 кг/м³ (справочно). С такой плотностью масса получается примерно на 1,5–1,8 % меньше.
Круг: m = 0,00785·π·d²/4, кг/м (при 7850 кг/м³); при 7710 кг/м³ (справочно) — m = 0,00771·π·d²/4 (d в мм).
Пример. Круг 60 мм длиной 1 м: 0,00785 × 3,1416 × 60² / 4 ≈ 22,20 кг; при плотности 7710 кг/м³ (справочно) — около 21,80 кг.
Для деталей, которые азотируют. По РД 50-186-80 азотированный слой на ней имеет твёрдость не менее 800 HV (слой 0,50–0,60 мм) или 850 HV (0,60–0,75 мм), а деформация изделий после азотирования минимальна. Для аналога 1.8509 производитель называет штоки поршней и шпиндели клапанов.
В отожжённом состоянии — не более 229 HB по ГОСТ 4543-2016 (255 HB — норма для нагартованного калиброванного проката). Азотированный слой по РД 50-186-80 — не менее 800 или 850 HV в зависимости от режима; σв контрольных образцов после закалки и отпуска — не менее 980 Н/мм².
По РД 50-186-80, например, двухступенчатый: 510 °C 15 ч и 550 °C 25 ч — слой 0,50–0,60 мм, не менее 800 HV; или 520 °C 25 ч и 540 °C 40 ч — 0,60–0,75 мм, не менее 850 HV. Температуру отпуска перед азотированием РД 50-186-80 указывает назначать на 20–30 °C выше температуры азотирования.
По РД 50-186-80 двухступенчатым азотированием в аммиаке — 0,50–0,75 мм. По монографии Лахтина и Когана максимальная толщина слоя на стали 38ХМЮА не превышает 1,0 мм, а увеличение продолжительности более 90–100 ч практически не увеличивает техническую толщину слоя.
Не рекомендуется: Deutsche Edelstahlwerke оценивает аналог 1.8509 как трудносвариваемый и не рекомендует его для сварных конструкций; по справочным данным марочника 38Х2МЮА для сварных конструкций не применяется. В карте Lucefin для аналога указаны подогрев около 300 °C и снятие напряжений после сварки при 550 °C.
Ближайший зарубежный аналог — 41CrAlMo7-10 (1.8509) по EN 10085. Из отечественных улучшаемых сталей азотировать можно, например, 40ХН2МА, но её слой мягче — не менее 500 HV по РД 50-186-80.
Обозначения 38ХМЮА в ГОСТ 4543-2016 нет; марка действующего стандарта — 38Х2МЮА. Обозначение 38ХМЮА встречается в литературе прошлых лет, например в монографии Лахтина и Когана (1976). Если 38ХМЮА указана в старом чертеже, соответствие проверяйте по химическому составу.
Одна из причин — обезуглероженный слой на поверхности. По Лахтину и Когану, сталь 38ХМЮА склонна к обезуглероживанию, обезуглероженный слой недопустим, поэтому заготовки должны иметь припуски 2–3 мм.
Статья носит ознакомительный характер и предназначена для технических специалистов. Нормы приведены по стандартам, режимы азотирования — по методическим указаниям РД 50-186-80; справочные данные марочников, монографий и производителей отмечены в тексте и не являются нормами. Режимы термообработки и азотирования изделий назначает технолог с учётом формы и размеров детали. Перед применением сверяйтесь с актуальными редакциями документов и сертификатами на конкретную продукцию. Автор и администрация сайта не несут ответственности за последствия использования информации без такой проверки.
ООО «Иннер Инжиниринг»