НАЦИОНАЛЬНЫЕ СТАНДАРТЫ
СТАЛЬ КАЧЕСТВЕННАЯ И ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННАЯ
Сортовой и фасонный прокат, калиброванная сталь
Часть 1
Москва ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ 2004
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
| ПРОКАТ ИЗ ЛЕГИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ Технические условия Structural alloy steel bars. Specifications | ГОСТ 4543-71 |
Дата введения 01.01.73
Настоящий стандарт распространяется на прокат горячекатаный и кованый диаметром или толщиной до 250 мм, калиброванный и со специальной отделкой поверхности из легированной конструкционной стали, применяемый в термически обработанном состоянии.
В части норм химического состава стандарт распространяется на все другие виды проката, слитки, поковки и штамповки.
(Измененная редакция, Изм. № 2, 5).
КЛАССИФИКАЦИЯ
1.1. В зависимости от химического состава и свойств конструкционная сталь делится на категории:
качественную;
высококачественную — А;
особовысококачественную — Ш.
Примечания:
1. К особовысококачественной стали относят сталь электрошлакового переплава.
2. (Исключен, Изм. № 2).
1.2. В зависимости от основных легирующих элементов сталь делится на группы: хромистую, марганцовистую, хромомарганцовую, хромокремнистую, хромомолибденовую и хромомолибденованадиевую, хромованадиевую, никельмолибденовую, хромоникелевую и хромоникелевую с бором, хромокремнемарганцовую и хромокремнемарганцовоникелевую, хромомарганцовоникелевую и хромомарганцовоникелевую с титаном и бором, хромоникельмолибденовую, хромоникельмолибденованадиевую и хромоникельванадиевую, хромоалюминиевую и хромоалюминиевую с молибденом, хромомарганцовоникелевая с молибденом и титаном.
(Измененная редакция, Изм. № 4).
1.3. По видам обработки прокат делят на:
горячекатаный и кованый (в том числе с обточенной или ободранной поверхностью);
калиброванный;
со специальной отделкой поверхности.
1.4. В зависимости от качества поверхности горячекатаный и кованый прокат изготовляют групп: 1, 2, 3.
1.5. По состоянию материала прокат изготовляют:
без термической обработки;
термически обработанный — ТО;
нагартованный — Н (для калиброванного и со специальной отделкой поверхности проката).
1.3 — 1.5 (Измененная редакция, Изм. № 5)
.
Сталь марки 20Х
| Марка: 20Х (заменители: 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ) Класс: Сталь конструкционная легированная Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 10702-78, ГОСТ 2879-2006. Калиброванный пруток ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Лист толстый ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74. Полоса ГОСТ 82-70, ГОСТ 103-2006. Поковки и кованные заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70. Трубы ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 13663-86. Использование в промышленности: втулки, шестерни, обоймы, гильзы, диски, плунжеры, рычаги и другие цементуемые детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины, детали, работающие в условиях износа при трении. |
| Химический состав в % стали 20Х | ||
| C | 0,17 — 0,23 | |
| Si | 0,17 — 0,37 | |
| Mn | 0,5 — 0,8 | |
| Ni | до 0,3 | |
| S | до 0,035 | |
| P | до 0,035 | |
| Cr | 0,7 — 1 | |
| Cu | до 0,3 | |
| Fe | ~97 | |
| Зарубежные аналоги марки стали 20Х | |
| США | 5117, 5120, 5120H, G51170, G51200, H51200 |
| Германия | 20Cr4, 20CrS4 |
| Япония | SCr420, SCr420H |
| Англия | 207 |
| Евросоюз | 20Cr4 |
| Болгария | 20Ch |
| Венгрия | BC2 |
| Польша | 20H |
| Дополнительная информация и свойства |
| Удельный вес: 7830 кг/м3 Термообработка: Нормализация Твердость материала: HB 10 -1 = 179 МПа Температура критических точек: Ac1 = 750 , Ac3(Acm) = 825 , Ar3(Arcm) = 755 , Ar1 = 665 , Mn = 390 Температура ковки, °С: начала 1260, конца 750. Заготовки сечением до 200 мм охлаждаются на воздухе, 201-700 мм подвергаются низкотемпературному отжигу. Обрабатываемость резанием: в горячекатанном состоянии при HB 131 и σв=460 МПа, К υ тв. спл=1,3 и Кυ б.ст=1,7 Свариваемость материала: без ограничений кроме химико-термически обработанных деталей. Способы сварки: РДС, КТС без ограничений. Флокеночувствительность: малочувствительна. Склонность к отпускной хрупкости: не склонна. |
| Механические свойства стали 20Х | ||||||||
| ГОСТ | Состояние поставки, режим термообработки | Сечение, мм | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) | НВ, не более |
| ГОСТ 4543-71 | Пруток. Закалка 880 °С, вода или масло; закалка 770-820 °С, вода или масло; отпуск 180 °С, воздух или масло | 15 | 640 | 780 | 11 | 40 | 59 | |
| ГОСТ 10702-78 | Сталь нагартованная калиброванная и калиброванная со специальной отделкой без термообработки | 590 | 5 | 45 | 207 | |||
| Пруток. Цементация 920-950 °С, воздух; закалка 800 °С, масло; отпуск 190 °С, воздух | 60 | 390 | 640 | 13 | 40 | 49 | 250 (поверхности 55-63) | |
| Механические свойства поковок из стали 20Х | ||||||||
| Термообработка | Сечение, мм | КП | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) | НВ, не более |
| Нормализация | до 100 100-300 300-500 | 195 | 195 | 390 | 26 23 20 | 55 50 45 | 59 54 49 | 111-156 |
| до 100 100-300 | 215 | 215 | 430 | 24 20 | 53 48 | 54 49 | 123-167 | |
| до 100 | 245 | 245 | 470 | 22 | 48 | 49 | 143-179 | |
| Закалка. Отпуск | 100-300 | 245 | 245 | 470 | 19 | 42 | 39 | 143-179 |
| до 100 100-300 | 275 | 275 | 530 | 20 17 | 40 38 | 44 34 | 156-197 | |
| 100-300 100-300 | 315 345 | 315 345 | 570 590 | 14 17 | 35 40 | 34 54 | 167-207 174-217 | |
| Механические свойства стали 20Х в зависимости от температуры отпуска | ||||||
| Температура отпуска, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) | |
| Пруток диаметром 25 мм. Закалка 900 °С, масло | ||||||
| 200 300 400 500 600 | 650 690 690 670 610 | 880 880 850 780 730 | 18 16 18 20 20 | 58 65 70 71 70 | 118 147 176 196 225 | |
| Механические свойства стали 20Х при повышенных температурах | |||||
| Температура испытаний, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) |
| Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм кованый и нормализованный. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,009 1/с | |||||
| 700 800 900 1000 1100 1200 | 120 63 51 33 21 14 | 150 93 84 51 33 25 | 48 56 64 78 98 | 89 74 88 97 100 | |
| Предел выносливости стали 20Х | ||
| σ-1, МПА | n | Термообработка |
| 107 | σ4001/10000=137 МПа, σ4001/100000=88 МПа, σ5001/10000=59 МПа | |
| 235 | Нормализация. σ0,2=295-395 МПа, σв=450-590 МПа, HB=143-179 | |
| 395 | Закалка. Высокий отпуск. σ0,2=490 МПа, σв=690 МПа, HB=217-235 | |
| 412 | Цементация. Закалка. Низкий отпуск. σ0,2=790 МПа, σв=930 МПа, HRC=57-63 | |
| Ударная вязкость стали 20Х KCU, (Дж/см2) | ||||
| Т= +20 °С | Т= -20 °С | Т= -40 °С | Т= -60 °С | Термообработка |
| 280-586 | 280-289 | 277-287 | 261-274 | Пруток диаметром 115 мм. Закалка. Отпуск |
| Прокаливаемость стали 20Х (ГОСТ 4543-71) | ||||||||||
| Расстояние от торца, мм | Примечание | |||||||||
| 1,5 | 3 | 4,5 | 6 | 7,5 | 9 | 10,5 | 12 | 13,5 | 18 | Закалка 860 °С |
| 38,5-49 | 34-46,5 | 29-44 | 24,5-40 | 22-35,5 | 32,5 | 30 | 28,5 | 27 | 24,5 | Твердость для полос прокаливаемости, HRC |
| Количество мартенсита, % | Критическая твердость, HRCэ | Критический диаметр в воде | Критический диаметр в масле |
| 50 90 | 32-36 38-42 | 26-48 12-28 | 8-24 3-9 |
| Физические свойства стали 20Х | ||||||
| T (Град) | E 10- 5 (МПа) | a 10 6 (1/Град) | l (Вт/(м·град)) | r (кг/м3) | C (Дж/(кг·град)) | R 10 9 (Ом·м) |
| 20 | 2.16 | 42 | 7830 | |||
| 100 | 2.13 | 10.5 | 42 | 7810 | 496 | |
| 200 | 1.98 | 11.6 | 41 | 7780 | 508 | |
| 300 | 1.93 | 12.4 | 40 | 525 | ||
| 400 | 1.81 | 13.1 | 38 | 7710 | 537 | |
| 500 | 1.71 | 13.6 | 36 | 567 | ||
| 600 | 1.65 | 14 | 33 | 7640 | 588 | |
| 700 | 1.43 | 32 | 626 | |||
| 800 | 1.33 | 31 | 706 | |||
Расшифровка марки 20Х: простое обозначение говорит, что перед нами конструкционная сталь с 0,20% углерода и повышенным содержанием хрома, но так как после Х нет цифры это свидетельствует о том, что хрома менее 1,5 %.
Применение стали 20Х и термообработка изделий: скобы и шаблоны разных типов изготовляют из цементуемых сталей, причём в случае изготовления инструментов большой длины и сложной конфигурации применяются стали 15Х, 20Х, 15ХГ, закаливаемые после цементации в масле.
При изготовлении измерительного инструмента, не подвергающегося шлифованию, следует после черновой механической обработки производить улучшение (закалку с высоким отпуском). Инструмент, подвергшийся улучшению, при механической обработке позволяет получать чистую поверхность и значительно уменьшает деформацию при закалке.
Инструмент, изготовляемый из малоуглеродистой стали, подвергается цементации. Глубина цементации, в зависимости от толщины инструмента, находится в пределах от 0,4 до 0,6 мм для мелкого инструмента и до 1,2-1,3 для крупного.
Нагрев под закалку производят как в камерных печах, так и в соляных и свинцовых ваннах. Инструмент сложной конфигурации из высокоуглеродистых и легированных сталей при нагреве в ваннах подогревают путём двукратного или трёхкратного погружения в расплавленную соль. Охлаждают в горячем масле или расплавленной соли, что значительно уменьшает степень деформации.
Уменьшение поводки достигают закалкой только рабочих поверхностей калибров.
Отпуск измерительного инструмента производят в пределах 120-200°. Целью отпуска является снятие внутренних напряжений, возникших во время закалки. Эти напряжения служат одной из причин появления трещин при шлифовании, а также являются основной причиной самопроизвольного изменения размеров калибров при хранении (естественное старение). Явление естественного старения связано с весьма напряжённым состоянием структуры закалённой стали.
Появившийся в результате закалки тетрагональный мартенсит, имеющий искажённую решётку, неустойчив и стремится перейти в более устойчивую форму кубического мартенсита. Этот переход влечёт за собой изменение объёмов атомной решётки, а следовательно, и деформацию измерительного инструмента. При комнатной температуре этот переход происходит очень медленно, в течение нескольких месяцев и даже лет, а при повышенной температуре в течение нескольких часов или десятков минут. В заводской практике отпуск измерительного инструмента производят обычно в два приёма: вначале производят низкотемпературный отпуск после закалки в пределах 150-180° в течение 1-2 час., затем искусственное старение после шлифования путём нагрева при температуре 120-160° в течение 2-5 час.
Для старения инструмента, изготовленного из углеродистой стали, применяют нижний предел температур, а из легированной стали — верхний. Наилучшей средой для старения является масляная ванна. Длительный нагрев в электросушильном шкафу при 150° вызывает появление цвета побежалости.
На некоторых заводах для сохранения размеров измерительный инструмент подвергают обработке холодом.
Твёрдость измерительного инструмента должна быть в пределах Rс = 56-64.
При термической обработке резьбовых колец оправдывает себя практика закалки пробного кольца. Перед окончанием токарной обработки партии колец одно кольцо передают для закалки и по степени его деформации определяют припуск для доводки всей партии. Важно, чтобы весь режим закалки пробного кольца, как-то: температура нагрева и охлаждающей среды и продолжительность выдержки, — был записан и повторен без каких-либо изменений для всей партии.
Потерявшие свой размер калибры пробки, изготовленные из легированной и высокоуглеродистой сталей, можно восстановить отпуском их в масляной ванне при температуре 210- 230°. Диаметр увеличивается за счёт разложения остаточного аустенита.
Калибры кольца, как гладкие так и резьбовые, восстанавливают так называемым способом посадки в такой последовательности: 1) кольцо зажимают в приспособлении; 2) кольцо с приспособлением нагревают в свинцовой ванне с таким расчётом, чтобы прогрелся только поверхностный слой наружного диаметра (время можно определить опытным путём); 3) кольцо вместе с приспособлением охлаждают.
Этот способ значительно упрощается при нагреве кольца токами высокой частоты. Поверхность наружного диаметра нагревают в кольцевом индукторе высокочастотной установки и следят, чтобы на рабочей части не появился цвет побежалости выше жёлтого.
2а. СОРТАМЕНТ
2а.1. Сортамент проката должен соответствовать требованиям ГОСТ 2591, ГОСТ 2590, ГОСТ 2879, ГОСТ 103, ГОСТ 1133, ГОСТ 7417, ГОСТ 8559, ГОСТ 8560, ГОСТ 14955 и другой нормативно-технической документации.
Примеры условных обозначений
Прокат горячекатаный, квадратный, со стороной квадрата 46 мм, обычной точности прокатки В по ГОСТ 2591, из стали марки 18ХГТ, группы качества поверхности 2, термически обработанный ТО:
То же, круглый, диаметром 80 мм, обычной точности прокатки В по ГОСТ 2590, из стали марки 18Х2Н4МА, группы качества поверхности 1, вариант механических свойств 2, термически обработанный ТО:
То же полосовой, толщиной 20 мм, шириной 75 мм по ГОСТ 103, из стали марки 25ХГТ, группы качества поверхности 3, вариант механических свойств 1, без термической обработки:
Прокат калиброванный, круглый, диаметром 15 мм, с предельными отклонениями по h11 по ГОСТ 7417, из стали марки 40ХН2МА, качества поверхности группы Б по ГОСТ 1051, с контролем механических свойств М, нагартованный Н:
Прокат со специальной отделкой поверхности, круглый, диаметром 8,5 мм, с предельными отклонениями по h9 и качеством поверхности группы В по ГОСТ 14955, из стали марки 12ХН3А, с нормированной прокаливаемостью П, термически обработанный ТО:
(Измененная редакция, Изм. № 5).
Легированные стали. Классификации легированных сталей
Элементы, специально вводимые в сталь в определенных концентрациях с целью изменения ее строения и свойств, называются легирующими элементами, а стали – легированными.
В конструкционных сталях легирование осуществляется с целью улучшения механических свойств (прочности, пластичности). Кроме того меняются физические, химические, эксплуатационные свойства.
Легирующие элементы повышают стоимость стали, поэтому их использование должно быть строго обоснованно.
Легированная сталь обладает ценнейшими свойствами, которых нет у углеродистой стали, и не имеет ее недостатков. Применение легированной стали повышает долговечность изделий, экономит металл, увеличивает производительность, упрощает проектирование и потому в прогрессивной технике приобретает решающее значение.
Например, сталь 11Х11Н2В2МФ
С = 0,11%, C r = 11%, Ni = 2%, W = 2%, Mo и V = 1 % остальное Fe.
— легированная, низкоуглеродистая, высоколегированная, качественная, спокойная, конструкционная, деформируемая, хромоникельмолибденовая, семикомпонентная.
азот ( N ) – А алюминий ( Аl ) — Ю бериллий ( Be ) — Л бор ( B ) — Р ванадий ( V ) — Ф висмут ( Вi ) — Ви вольфрам ( W ) — В галлий ( Ga ) — Гл иридий ( Ir ) — И кадмий ( Cd ) — Кд кобальт ( Co ) — К кремний ( Si ) — C магний ( Mg ) — Ш марганец ( Mn ) — Г свинец ( Pb ) — АС медь ( Cu ) — Д молибден ( Mo ) — М никель ( Ni ) — Н ниобий ( Nb) — Б селен ( Se ) — Е титан ( Ti ) — Т углерод ( C ) — У фосфор ( P ) — П хром ( Cr ) — Х цирконий ( Zr ) — Ц
Дополнительная информация
| Английское название | |
| Введен в действие | 01.01.1973 |
| Взамен | ГОСТ 4543-61 |
| Заменяющий | ГОСТ 4543-2016 |
| Взамен в части | ГОСТ 1050-60 в части марок 15Г, 20Г, 25Г, 30Г, 35Г, 40Г, 45Г, 50Г |
| Заменяющий в части | ГОСТ 1050-2013 в части стали марок 15Г, 20Г, 25Г, 30Г, 35Г, 40Г, 45Г, 50Г, 10Г2, 30Г2, 35Г2, 40Г2, 45Г2, 50Г2 |
| Дата завершения срока действия | 30.09.2017 |
| Дата издания | 01.07.2008 переиздание с изм. 1 |
Легированные стали. Классификации легированных сталей
Элементы, специально вводимые в сталь в определенных концентрациях с целью изменения ее строения и свойств, называются легирующими элементами, а стали – легированными.
В конструкционных сталях легирование осуществляется с целью улучшения механических свойств (прочности, пластичности). Кроме того меняются физические, химические, эксплуатационные свойства.
Легирующие элементы повышают стоимость стали, поэтому их использование должно быть строго обоснованно.
Легированная сталь обладает ценнейшими свойствами, которых нет у углеродистой стали, и не имеет ее недостатков. Применение легированной стали повышает долговечность изделий, экономит металл, увеличивает производительность, упрощает проектирование и потому в прогрессивной технике приобретает решающее значение.
Например, сталь 11Х11Н2В2МФ
С = 0,11%, C r = 11%, Ni = 2%, W = 2%, Mo и V = 1 % остальное Fe.
— легированная, низкоуглеродистая, высоколегированная, качественная, спокойная, конструкционная, деформируемая, хромоникельмолибденовая, семикомпонентная.
азот ( N ) – А алюминий ( Аl ) — Ю бериллий ( Be ) — Л бор ( B ) — Р ванадий ( V ) — Ф висмут ( Вi ) — Ви вольфрам ( W ) — В галлий ( Ga ) — Гл иридий ( Ir ) — И кадмий ( Cd ) — Кд кобальт ( Co ) — К кремний ( Si ) — C магний ( Mg ) — Ш марганец ( Mn ) — Г свинец ( Pb ) — АС медь ( Cu ) — Д молибден ( Mo ) — М никель ( Ni ) — Н ниобий ( Nb) — Б селен ( Se ) — Е титан ( Ti ) — Т углерод ( C ) — У фосфор ( P ) — П хром ( Cr ) — Х цирконий ( Zr ) — Ц
Литейные легированные стали.
В соответствии с ГОСТ 977-88 обозначаются по тем же правилам, что и углеродистыелитейные стали.
Также в конце наименований литейных сталей приводится буква Л, например, 15Л, 20Г1ФЛ, 35 ХГЛ и др.
Для изготовления отливок применяют низколегированные, среднелегированные и высоколегированные стали.
Но легированные стали обладают плохими литейными свойствами.
8. По составу: никелевые, хромистые, хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и так далее (признак – наличие тех или иных легирующих элементов).
9. По числу легирующих элементов:
— трехкомпонентные (железо, углерод, легирующий элемент);
— четырехкомпонентные (железо, углерод, два легирующих элемента) и так далее.
Сочетания букв и цифр дают характеристику легированной стали. Если впереди марки стоят две цифры, они указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Одна цифра впереди марки указывает среднее содержание углерода в десятых долях процента. Если впереди марки нет цифры, это значит, что углерода в ней либо 1%, либо выше 1%. Цифры, стоящие за буквами, указывают среднее содержание данного элемента в процентах, если за буквой отсутствует цифра – значит содержание данного элемента около 1% (не более 1,5%). Буква А в конце марки, как и в углеродистой, так и в легированной стали, обозначает высококачественную сталь, т.е. сталь, содержащую меньше серы и фосфора.
Указанная система маркировки охватывает большинство существующих легированных сталей. Исключение составляют отдельные группы сталей, которые дополнительно обозначаются определенной буквой:
Р – быстрорежущие,
Е – магнитные,
Ш – шарикоподшипниковые,
Э – электротехнические.
Пример расшифровки марки стали
Другие ГОСТы
ГОСТ Р 52927-2008 Прокат для судостроения из стали нормальной, повышенной и высокой прочности. Технические условия ГОСТ Р 52927-2015 Прокат для судостроения из стали нормальной, повышенной и высокой прочности. Технические условия ГОСТ 7566-81 Прокат и изделия дальнейшего передела. Правила приемки, маркировки, упаковки, транспортирования и хранения ГОСТ 10702-78 Прокат из качественной конструкционной углеродистой и легированной стали для холодного выдавливания и высадки. Технические условия ГОСТ 1414-75 Прокат из конструкционной стали высокой обрабатываемости резанием. Технические условия ГОСТ Р 51394-99 Прокат из коррозионностойкой стали для хирургических имплантатов. Технические условия ГОСТ 31622-2012 Прокат из коррозионно-стойкой стали для хирургических имплантатов. Технические условия ГОСТ 1051-73 Прокат калиброванный. Общие технические условия ГОСТ 8560-78 Прокат калиброванный шестигранный. Сортамент ГОСТ 23570-79 Прокат из стали углеродистой свариваемой для строительных металлических конструкций. Технические условия ГОСТ 19281-89 Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия ГОСТ Р 55374-2012 Прокат из стали конструкционной легированной для мостостроения. Общие технические условия ГОСТ 14959-79 Прокат из рессорно-пружинной углеродистой и легированной стали. Технические условия ГОСТ Р 56299-2014 Прокат из подшипниковой стали. Технические условия
