Для изменения основных эксплуатационных качеств металлов довольно часто проводиться процесс легирования. Он предусматривает включение в основной состав металла дополнительных химических элементов, которые способны изменить определенные свойства. Процесс легирования настолько распространен, что большинство современных металлов относится именно к этой группе. Примером можно назвать сталь 20х. Она является представителем группы конструкционных сталей, но при этом в состав был добавлен хром для изменения некоторых эксплуатационных качеств металла. Рассмотрим сталь 20х, характеристики, применение и многие другие качества подробнее.
Расшифровка марки
Проводить расшифровку маркировки конструкционных сталей достаточно просто. Рассматриваемый металл имеет следующий состав:
- Содержание углерода составляет от 0,17 до 0,23%. Этот элемент определяет твердость и хрупкость металла.
- Легирование в этом случае проводится путем добавления в состав хрома. Тот момент, что после буквы, обозначающей элемент, не стоит цифра указывает на концентрацию хрома в составе не более одного процента.
- Присутствуют и другие элементы, свойственные конструкционным сталям.
Легирование рассматриваемого металла проводится для того, чтобы повысить твердость поверхностного слоя, оставив сердцевину менее прочной и более гибкой.
20Г2
Скачать полный прайс-лист ООО «ПрофПрокат»
Характеристика материала.
Сталь 20Х2Н4А.Марка
| Сталь20Х2Н4А | |
| Классификация | Сталь конструкционная легированная хромоникелевая |
| Заменитель | Сталь 20ХГНР, Сталь 20ХГНТР |
| Прочие обозначения | Сталь 20Х2Н4А; ст.20X2H4A; 20Х2Н4А; 20Х2Н4А-ВД |
| Иностранные аналоги | США 3120,3316H;Германия(DIN,WNr) 19CrNi8;Франция(AFNOR) 20NC6;Англия(BS) 822M17;Италия(UNI) 20CrNi4;Болгария(BDS) 20Ch2N4A;Польша(PN) 20H2N4A;Чехия(CSN) 16231. |
| Общая характеристика | Высококачественнаяхромоникелеваяцементируемаясталь. |
| Применение | Сталь20Х2Н4А применяется: для изготовления шестерней, вал-шестеней, пальцев, цельнокатаных колец и других цементируемых, особо ответственных, высоконагруженных деталей, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающих под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах. |
| Видпоставки | |
| Сортовой и фасонный прокат | ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8319.0-75, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006 |
| Листы и полосы | ГОСТ 103-2006 |
| Сортовой и фасонный прокат | ГОСТ 1051-73, ГОСТ 4543-71, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 14955-77, ТУ 14-1-2118-77, ТУ 14-136-367-2008, ТУ 14-1-1271-75, ТУ 14-11-245-88, ТУ 3-173-83, ТУ 14-1-1433-75, ТУ 14-1-1732-76, ТУ 14-1-1885-85, ТУ 1-83-77-90 |
| Классификация, номенклатура и общие нормы | ОСТ 1 90005-91, ГОСТ 4543-71 |
| Болванки. Заготовки. Слябы | ОСТ 3-1686-90, ТУ 14-1-4944-90 |
Химический
составв%материала20Х2Н4А.
| Химический элемент | По ГОСТ 4543-71 , в % | По ТУ 14-1-1885-85, в % |
| Углерод (С) | 0,16 — 0,22 | 0,16 — 0,22 |
| Хром (Cr) | 1,25 — 1,65 | 1,25 — 1,65 |
| Никель (Ni) | 3,25 — 3,65 | 3,25 — 3,65 |
| Марганец (Mn) | 0,30 — 0,60 | 0,30 — 0,60 |
| Кремний (Si) | 0,17 — 0,37 | 0,17 — 0,37 |
| Медь (Cu), не более | 0,30 | 0,25 |
| Молибден (Mo) | 0,15 | — |
| Фосфор (P), не более | 0,025 | 0,025 |
| Сера (S), не более | 0,025 | 0,015 |
| Вольфран (W), не более | 0,20 | — |
| Ванадий (V), не более | 0,05 | |
| Титан (Ti), не более | 0,03 | |
| Железо (Fe) | основа | основа |
| По ГОСТ 4543-71 регламентировано содержание в особовысококачественной стали: P≤0,025%; S≤0,015%; Сu≤0,25%. По ТУ 14-1-1885-85 химический состав приведен для стали марки 20X2H4A-ВД. Для обеспечения требуемой величины зерна разрешается при выплавке стали вводить ванадий из расчета содержания его в стали не более 0,10 %, содержание которого в стали не определяется. Наличие вольфрама до 0,20 %, молибдена до 0,15 %, титана до 0,030 % не является браковочным признаком. Допустимое отклонение по содержанию марганца в стали ±0,010 %. | ||
Краткая
характеристика.
Цементацией (науглероживанием) называется химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом при нагреве в науглероживающей среде (карбюризаторе). Окончательные свойства цементированных изделий приобретают после закалки и низкого отпуска. Назначение цементации и последующей термической обработки — придать поверхностному слою высокую твердость и износостойкость, повысить предел контактной выносливости и предел выносливости при изгибе при сохранении вязкой сердцевины. Цементация широко применяется для упрочнения среднеразмерных зубчатых колес, валов коробки передач автомобилей, отдельных деталей рулевого управления, валов быстроходных станков, шпинделей и многих других деталей машин. На цементацию детали поступают после механической обработки с припуском на грубое и окончательное шлифование 0,05-0,010 мм. Во многих случаях цементации подвергается только часть детали, тогда участки, не подлежащие упрочнению, покрывают тонким слоем малопористой меди (0,02-0,04 мм), которую наносят электролитическим способом, или изолируют специальными обмазками, состоящими из смеси огнеупорной глины, песка и асбеста, замешанных на жидком стекле. Для обеспечения стабильности и качества рекомендуют детали перед цементацией подвергнуть промывке в 3 — 5% содовом растворе. Цементируемые хромоникелевые стали(12ХН3А,20ХН3А, 20Х2Н4А), хромомарганцетитановые (18ХГТ, 25ХГТ), хромоникельмолибденовые (18Х2Н4МА, 18Х2Н4ВА). применяют для деталей средних и больших размеров, работающих на износ при высоких нагрузках (зубчатые колёса, поршневые пальцы, оси, ролики и др.).Хромоникелевые стали мало чувствительны к перегреву, хорошо прокаливаются, но их применяют ограниченно из-за дефицитности никеля. Поэтому во всех случаях, когда нет крайней необходимости, хромоникелевые стали заменяют сталями без никеля. Для изготовления деталей, крупногабаритных подшипников (диаметром более 400 мм.), работающих в тяжёлых условиях при больших ударных нагрузках, применяют цементуемую сталь 20Х2Н4А. Детали крупногабаритных подшипников (кольца, ролики), изготовляемые из стали 20Х2Н4А, подвергают цементации при температуре 930-9500С в течение 50-170 часов с получением слоя глубиной 5-10мм.. Одновременное легирование хромом и никелем повышает прочность, пластичность и вязкость сердцевины. Никель, кроме, того, повышает прочность и вязкость цементированного слоя. Хромоникелевые стали малочувствительны к перегреву при длительной цементации и не склонны к пересыщению поверхностных слоев углеродом. Большая устойчивость переохлажденного аустенита в области перлитного и промежуточного превращений обеспечивает высокую прокаливаемость хромоникелевой стали. 20Х2Н4А – конструкционная легированная сталь, малочувствительна к перегреву при длительной цементации и не склонна к пересыщению поверхностных слоев углеродом. Большая устойчивость переохлажденного аустенита в области перлитного превращения обеспечивает высокую прокаливаемость хромоникелевой стали. Критический диаметр при закалке в масле 25-70 мм. После цементации и закалки в масле сердцевина детали имеет структуру низкоуглеродистого мартенсита, что обеспечивает сочетание повышенной прочности сердцевины (σ в = 800 − 1300МПа) и вязкости.
Механические
свойствастали20Х2Н4А при температуре 200С
| Состояние поставки | Сечение, мм | σ т/σ0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/м2 | HB | HRC |
| Закалка в масло с 860 °С + закалка в масло с 780 °С + отпуск при 180 °С, охлаждение на воздухе или в масле | ||||||||
| Сортовой прокат (пруток) | ≤15 | ≥1080 | ≥1270 | ≥9 | ||||
| Прутки из стали 20X2H4A по ТУ 14-1-1885-85. Закалка в масло с 850-870 °С + Закалка в масло с 770-790 °С + Отпуск при 180 °С, охлаждение на воздухе или в масле. В графе KCU указаны значения KCU вдоль волокна/KCU поперек волокна | ||||||||
| Образец 15х15 | ≥1080 | ≥1270 | ≥9 | ≥45 | ≥784 | 363-444 | ||
| Цементация при 900-920 °С, охлаждение на воздухе + закалка в масло с 780-810 °С + отпуск при 180-200 °С, охлаждение на воздухе | ||||||||
| Сортовой прокат (пруток) | 20-50 | ≥1050 | ≥1220 | ≥12 | ≥45 | ≥1158 | 360 | 57-64 |
| Цементация при 920-950 °С + нормализация при 900-920 °С, охлаждение на воздухе или закалка в масло с 880-920 °С + отпуск при 630-660 °С, охлаждение на воздухе. Закалка в масло с 780-820 °С + отпуск при 150-200 °С, охлаждение на воздухе | ||||||||
| Прокат, поковки | 150 | ≥830 | ≥1080 | ≥9 | ≥35 | ≥765 | 321-420 | 57-64 |
Механические
свойствамарки20X2H4Aвзависимостиотсечениякруглогопроката
| Термообработка | Сечение (мм) | σ т/σ0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | ψ, % | HB |
| Закалка + Отпуск | 120-160 | ≥760 | ≥880 | ≥12 | ≥50 | ≥262 |
| 15-30 | ≥820 | ≥940 | ≥12 | ≥50 | ≥277 | |
| 160-200 | ≥740 | ≥860 | ≥12 | ≥50 | ≥262 | |
| 200-240 | ≥720 | ≥860 | ≥12 | ≥50 | ≥255 | |
| 30-50 | ≥820 | ≥940 | ≥12 | ≥50 | ≥277 | |
| 50-80 | ≥820 | ≥940 | ≥12 | ≥50 | ≥269 | |
| 80-120 | ≥780 | ≥900 | ≥12 | ≥50 | ≥262 |
Механические
свойствастали20Х2Н4Авзависимостиоттемпературыотпуска
| Термообработка | t отпуска (°C) | σ т/σ0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | ψ, % |
| Закалка в масло с 840 °С + Отпуск | 200 | ≥1360 | ≥1500 | ≥7 | ≥56 |
| 300 | ≥1280 | ≥1400 | ≥7 | ≥60 | |
| 400 | ≥1140 | ≥1300 | ≥7 | ≥63 | |
| 500 | ≥970 | ≥1170 | ≥10 | ≥67 | |
| 600 | ≥790 | ≥1000 | ≥11 | ≥72 |
Механические
свойствастали20Х2Н4Апри повышенных температурах
| t испытания,°С | σ т/σ0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | ψ, % |
| Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин. Скорость деформации 0,002 1/с. | ||||
| 700 | ≥63 | ≥120 | ≥56 | ≥78 |
| 800 | ≥45 | ≥56 | ≥64 | ≥95 |
| 900 | ≥36 | ≥56 | ≥58 | ≥100 |
| 1000 | ≥22 | ≥37 | ≥63 | ≥100 |
| 1100 | ≥20 | ≥27 | ≥59 | ≥100 |
| 1150 | ≥16 | ≥26 | ≥65 | ≥100 |
| 1220 | ≥16 | ≥22 | ≥71 | ≥100 |
Технологические свойства стали 20Х2Н4А
| Температура ковки | Начала — 1200 °C, конца — 800 °C. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101-350 мм — в яме. |
| Свариваемость | трудносвариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка. |
| Обрабатываемость резанием | После нормализации и отпуска при НВ 259 σ В=880 МПа Kn тв.спл.=0.72 Kn б.ст.=0.63 |
| Склонность к отпускной способности | малосклонна |
| Флокеночувствительность | Чувствительна. |
| Макроструктура и загрязненность | Макроструктура стали при проверке на изломах в продольном направлении и поперечных темплетах, отобранных от готового проката, не должна иметь усадочной раковины, рыхлости, пузырей, трещин, расслоений, шлаковых включений и флокенов, а также дефектов излома, перечисленных в приложении 3 ГОСТ 10243. Центральная пористость, точечная неоднородность и ликвационный квадрат не должны превышать 1 балла; послойная кристаллизация и светлый контур — 3 балла эталонных шкал ГОСТ 10243. Все другие дефекты, предусмотренные ГОСТ 10243, не допускаются. Загрязненность стали неметаллическими включениями должна быть по среднему баллу не выше (в баллах): по оксидам точечным 1,5, по оксидам строчечным 2,0, по силикатам хрупким 1,0, по силикатам пластичным 1,0, по силикатам недеформирующимся 2,5, по сульфидам 2,5, по нитридам строчечным и точечным 1,0. |
Температура
критическихточекстали20Х2Н4А
| Критическая точка | Ar1 | Ac1 | Ac3 |
| °С | 640 | 710 | 800 |
Ударная вязкость стали KCU, Дж/см2 стали 20Х2Н4А
| Состояние поставки, термообработка | +20 | -20 | -40 | -70 |
| Закалка в масло с 820 °C + отпуск при 500 °C | 1442 | 1442 | 1540 | |
| Образцы продольные из поковки (Закалка в масло с 880 °C + закалка в масло с 780 °C + отпуск при 200 °C) | 638 | 598 | 618 | 608 |
| Образцы поперечные из поковки (Закалка в масло с 880 °C + закалка в масло с 780 °C + отпуск при 200 °C) | 314 | 324 | 343 | 294 |
Твердость
Твердость проката из стали 20Х2Н4А после отжига: HB=269
Предел выносливости стали 20Х2Н4А
| Характеристики прочности | σ-1, МПа | t-1, МПа | ||
| σB, МПа | σ т/σ0,2, МПа | HB | ||
| 1220 | 1050 | 360 | 617 | 372 |
| 730 | 610 | 238 | 333 | 230 |
| 960 | 680 | 322 | 382 | |
| 940 | 850 | 421 | ||
Твердость для полос прокаливаемости HRCэ стали 20Х2Н4А по
ГОСТ 4543-71 с термообработкой по режиму: нормализация при 850 °C + закалка в масло с 840 °C.
| Расстояние от торца, мм | 3 | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| Твёрдость HRCэ | 41.5-49.5 | 40.5-48.5 | 35.5-45.5 | 31-40 | 28-36.5 | 25-33 | 23.5-31 | 23-30.5 | 22.5-30.5 |
Физические свойства стали 20Х2Н4А
| Температура испытания,°С | 0 | 20 | 100 | 400 |
| Модуль нормальной упругости, Е, ГПа | 203 | 203 | ||
| Плотность стали, pn, кг/см3 | 7850 | 7850 | ||
| Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) | 24 | 18 |
Обозначения:
| Механические свойства: | ||
| σв | — Предел кратковременной прочности (временное сопротивление разрыву, предел прочности при растяжении), [МПа] | |
| σT | — Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа] | |
| σ0,05 | — предел упругости, МПа | |
| σ0,2 | — предел текучести условный, МПа | |
| σсж0,05 и σсж | — предел текучести при сжатии, МПа | |
| ν | — относительный сдвиг, % | |
| δ 5 | — Относительное удлинение при(после) разрыве(а) , [ % ] | |
| ψ | — Относительное сужение , [ % ] | |
| KCU | — ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами вида U, [ кДж / м2] | |
| KCV | — ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами V, [ кДж / м2] | |
| HB | — Твердость по Бринеллю , [МПа] | |
| HV | твердость по Виккерсу | |
| HRCэ | — твердость по Роквеллу, шкала С | |
| HRB | — твердость по Роквеллу, шкала В | |
| HSD | — твердость по Шору | |
| σtТ | — предел длительной прочности, МПа | |
| G | — модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа | |
| ε | — относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
| J | — предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа | |
| σизг | — предел прочности при изгибе, МПа | |
| σ-1 | — предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| σ | — предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| n | — количество циклов нагружения | |
| Физические свойства: | ||
| T | — Температура, при которой получены данные свойства , [Град] | |
| E | — Модуль упругости первого рода , [МПа] | |
| ά | — Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ) , [1/Град] | |
| l | — Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)] | |
| p | — Плотность материала , [кг/м3] | |
| C | — Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)] | |
| R | — Удельное электросопротивление, [Ом·м] | |
| Свариваемость: | ||
| безограничений | — сварка производится без подогрева и без последующей термообработки | |
| ограниченносвариваемая | — сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке | |
| трудносвариваемая | — для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки — отжиг | |
Купитьсталь20Х2Н4А.
Конструкционная высококачественная хромоникелевая легированная сталь со средним содержанием углерода 0,20%, хрома 1,5% , никеля 3,4%, марганца 0,4; и кремния 0,25%.Труба Уголок Швеллер Полоса Круг Шестигранник Арматура Квадрат Балка Лист
Нормативная документация
ГОСТ 103-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент. Сталь 20Х2Н4А.
ГОСТ 1051-73. Прокат калиброванный. Общие технические условия. Сталь 20Х2Н4А.
ГОСТ 1133-71. Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент. Сталь 20Х2Н4А.
ГОСТ 2590-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. Сталь 20Х2Н4А.
ГОСТ 2591-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. Сталь 20Х2Н4А.
ГОСТ 2879-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент. Сталь 20Х2Н4А.
ГОСТ 4543-71. Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия. Сталь 20Х2Н4А.
ГОСТ 7417-75. Сталь калиброванная круглая. Сортамент. Сталь 20Х2Н4А.
ГОСТ 8319.0-75. Профили стальные горячекатаные периодические продольной прокатки. Технические условия. Сталь 20Х2Н4А.
ГОСТ 8559-75. Сталь калиброванная квадратная. Сортамент. Сталь 20Х2Н4А.
ГОСТ 8560-78. Прокат калиброванный шестигранный. Сортамент. Сталь 20Х2Н4А.
ГОСТ 14955-77. Сталь качественная круглая со специальной отделкой поверхности. Технические условия. Сталь 20Х2Н4А.
ТУ 14-1-1433-75. Прутки из стали марки 20Х2Н4А-Ш электрошлакового переплава. Технические условия.
ТУ 14-1-1271-75. Профили стальные фасонные высокой точности. Технические условия. Сталь 20Х2Н4А.
ТУ 14-1-1732-76. Прутки из стали. Марка 20Х2Н4А. Технические условия.
ТУ 14-1-1885-85. Прутки горячекатаные, кованые и калиброванные из конструкционной легированной стали вакуумно-дугового переплава. Технические условия.
ТУ 14-1-2118-77. Прокат горячекатаный сортовой в профилях размером 250 мм и более из конструкционной углеродистой и легированной стали. Технические условия. Сталь 20Х2Н4А.
ТУ 14-1-4944-90. Заготовка непрерывнолитая квадратная для труб и сортового проката. Технические условия. Сталь 20X2H4A.
ТУ 14-11-245-88. Профили стальные фасонные высокой точности. Технические условия. Сталь 20Х2Н4А.
ТУ 14-136-367-2008. Прокат сортовой горячекатаный обточеный круглого сечения размером более 200мм. Технические условия. Сталь 20X2H4A.
ТУ 1-83-77-90. Кольца цельнонакатные из стали марок 20X2H4A, ШХ15СГ, ШХ20СГ, 20X2H4A-Ш. Технические условия.
ТУ 3-173-83. Сталь горячекатаная марки 20Х2Н4А. Технические условия.
ОСТ 1 90005-91. Стали и сплавы. Показатели временного сопротивления и твердости готовых деталей. Глубина слоя при химико-термической обработке цементуемых, нитроцементуемых, азотируемых сталей. Сталь 20X2H4A.
ОСТ 3-1686-90. Заготовки из конструкционной стали для машиностроения. Общие технические условия. Сталь 20Х2Н4А.
Дополнительная информация.
Соответствие советских и российских марок стали.
Международные аналоги сталей
Таблица соответствия HB — HRC.
Инструментальные материалы.
Влияние основных легирующих элементов на свойства стали.
Основные свойства
Распространение рассматриваемого металла связано с тем, что он имеет относительно небольшую стоимость и подходит для изготовления самых различных деталей. Основными свойствами можно назвать нижеприведенную информацию:
- Часто в качестве термической обработки проводится нормализация. Она позволяет сделать материал более устойчивым к механическому воздействию.
- Удельный вес составляет 7830 килограмм на метр кубический.
- Твердость поверхности относительно невысокая, но зачастую этого вполне достаточно для изготовления различных неответственных деталей.
- Есть возможность проводить обработку резанием, для чего проводится предварительный нагрев металла.
- За счет добавления в состав хрома существенно повышается степень свариваемости. Исключением можно назвать случай, когда нужно провести сваривание деталей, которые предварительно прошли процесс химико-термической обработки.
- Нет склонности к отпускной хрупкости.
Кроме этого, не стоит забывать, что присутствие небольшого количества хрома в составе не приводит к повышению коррозионной стойкости. Поэтому сталь не подходит для изготовления деталей, которые будут эксплуатироваться в агрессивной среде.
Сталь 20Х — конструкционная легированная
Заменители
Стали 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ.
Иностранные аналоги
| Германия DIN | 20Cr4, 20CrS4 | |
| США (AISI, SAE, ASTM) | 5120, 5120H | |
| Великобритания (BS) | 207 | |
| Япония (JIS) | SCr420, SCr420H | |
ВАЖНО!!! Возможность замены определяется в каждом конкретном случае после оценки и сравнения свойств сталей
Вид поставки
Cортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543—71, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 10702-78, ГОСТ 2879-88.
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—76.
Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.
Трубы ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 13663-86.
Назначение
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.
Расшифровка стали 20Х
Цифра 20 обозначает, что содержание углерода в стали составляет 0,2%.
Буква Х означает, что в стали содержится хром в количестве до 1,5%.
Применение стали 20Х корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)
| Марка стали | НД на поставку | Температура рабочей среды (стенки), °С | Дополнительные указания по применению |
| 20X ГОСТ 4543 | Поковки ГОСТ 8479. Сортовой прокат ГОСТ 4543. Листы ГОСТ 1577, категории 2, 3. Трубы ГОСТ 8731 гр.В, ГОСТ 8733 гр.В | От -40 до 450 | Для сварных узлов арматуры, работающих в неагрессивных средах |
Применение стали 20Х для деталей арматуры и пневмоприводов, не работающих под давлением и не подлежащих сварке, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур (ГОСТ 33260-2015)
| Марка стали | Закалка + отпуск при температуре, °С | Примерный уровень прочности, Н/мм2 (кгс/мм2) | Температура применения не ниже, °С | Использование в толщине не более, мм |
| 20Х | 200 | 900 (90) | -60 | 15 |
ПРИМЕЧАНИЕ
- При термической обработке на прочность ниже указанной в графе 3 или при использовании в деталях с толщиной стенки менее 10 мм температура эксплуатации может быть понижена.
- Максимальная толщина, указанная в графе 5, обусловлена необходимостью получения сквозной прокаливаемости и однородности свойств по сечению.
Температура критических точек, °С
| Ас1 | Ас3 | Аr3 | Аr1 | Mн |
| 750 | 825 | 755 | 665 | 390 |
Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)
| С | Si | Mn | Cr | Ni | Cu | S | P |
| не более | |||||||
| 0,17-0,23 | 0,17-0,37 | 0,5-0,8 | 0,7-1,0 | 0,30 | 0,30 | 0,035 | 0,035 |
Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)
| Марка стали | Массовая доля элементов, % | |||||||||
| С | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | Al | Ti | V | B | |
| 20Х | 0,17-0,23 | 0,17-0,37 | 0,5-0,8 | 0,7-1,0 | — | — | — | — | — | — |
ПРИМЕЧАНИЕ: знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если не указано иное.
Твердость (ГОСТ 4543-2016)
- Твердость по Бринеллю металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенной (ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим высоким отпуском (Н+ВО), диаметром или толщиной свыше 5 мм должна соответствовать нормам, указанным в таблице
Марка стали Твердость HB, не более 20Х 179 ПРИМЕЧАНИЕ Твердость калиброванной металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенном (ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим высоким отпуском (Н+ВО), может быть на 15 НВ более указанной в таблице выше.
- Твердость горячекатаной и кованой металлопродукции, поставляемой без термической обработки, не нормируют и не контролируют.
- Твердость калиброванной металлопродукции и металлопродукции со специальной отделкой поверхности диаметром или толщиной свыше 5 мм, поставляемой в нагартованном состоянии (НГ), должна соответствовать нормам, указанным в таблице ниже.
Марка стали Твердость НВ, не более 20Х 229
Механические свойства проката (ГОСТ 4543-2016)
| Марка стали | Режим термической обработки | Механические свойства, не менее | Размер сечения заготовок для термической обработки (диаметр круга или сторона квадрата), мм | ||||||||
| Закалка | Отпуск | Предел текучести σт, Н/мм2 | Временное сопротивление σв, Н/мм2 | Относительное | Ударная вязкость КС U, Дж/см2 | ||||||
| Температура, °С | Среда охлажде- ния | Темпера- тура, °С | Среда охлаждения | удлинение δ5,% | сужение Ψ, % | ||||||
| 1-й закалки или нор- мализации | 2-й за- калки | ||||||||||
| 20Х | 880 | 770— 820 | Вода или масло | 180 | Воздух или масло | 635 | 780 | 11 | 40 | 59 | 15 |
Механические свойства проката
| ГОСТ | Состояние поставки, режим термообработки | Сечение, мм | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см2 | Твердость, не более |
| не более | ||||||||
| ГОСТ 4543-71 | Пруток. Закалка с 880 °С в воде или масле, закалка с 770-820 °С в воде или масле; отпуск при 180 °С, охл. в воде или в масле | 15 | 640 | 780 | 11 | 40 | 59 | — |
| ГОСТ 10702-78 | Сталь нагартованная -калиброванная и калиброванная со специальной отделкой без термообработки | — | — | 590 | 5 | 45 | — | HB 207 |
| Пруток. Цементация при 920-950 °С, охл. на воздухе; закалка с 800 °С в масле; отпуск при 190 °С, охл. на воздухе | 60 | 390 | 640 | 13 | 40 | 49 | HB 250; HRC 5 55-63 | |
Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)
| Термообработка | Сечение, мм | КП | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см2 | Твердость HB , не более |
| не менее | ||||||||
| Нормализация | До 100 | 195 | 195 | 390 | 26 | 55 | 59 | 111-156 |
| 100-300 | 23 | 50 | 54 | |||||
| 300-500 | 20 | 45 | 49 | |||||
| До 100 | 215 | 215 | 430 | 24 | 53 | 54 | 123-167 | |
| 100-300 | 20 | 48 | 49 | |||||
| До 100 | 245 | 245 | 470 | 22 | 48 | 49 | 143-179 | |
| Закалка+отпуск | 100-300 | 19 | 42 | 39 | 143-179 | |||
| До 100 | 275 | 275 | 530 | 20 | 40 | 44 | 156-197 | |
| 100-300 | 275 | 275 | 530 | 17 | 38 | 34 | 156-197 | |
| 100-300 | 315 | 315 | 570 | 14 | 35 | 34 | 167-207 | |
| 100-300 | 345 | 345 | 590 | 17 | 40 | 54 | 174-217 | |
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| tотп. °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см2 |
| 200 | 650 | 880 | 18 | 58 | 118 |
| 300 | 690 | 880 | 16 | 65 | 147 |
| 400 | 690 | 850 | 18 | 70 | 176 |
| 500 | 670 | 780 | 20 | 71 | 196 |
| 600 | 610 | 730 | 20 | 70 | 225 |
Примечание: Пруток диаметром 25 мм; закалка с 900 °С, в масле.
Механические свойств при повышенных температурах
| tисп. °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % |
| 700 | 120 | 150 | 48 | 89 |
| 800 | 63 | 93 | 56 | 74 |
| 900 | 51 | 84 | 64 | 88 |
| 1000 | 33 | 51 | 78 | 97 |
| 1100 | 21 | 33 | 98 | 100 |
| 1200 | 14 | 25 | — | — |
ПРИМЕЧАНИЕ: Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм, кованый и нормализованный; скорость деформирования 16 мм/мин; скорость деформации 0,009 1/с.
Предел выносливости при n = 107
| Термообработка | σ-1, МПа |
| Нормализация, σ0,2 = 295-395 МПа, σв = 450-590 МПа, HB 143-179 | 235 |
| Закалка + высокий отпуск, σ0,2 = 490 МПа, σв = 690 МПа, HB 217-235 | 295 |
| Цементация + закалка + низкий отпуск, σ0,2 = 790 МПа, σв = 930 МПа, HRCэ 57-63 | 412 |
Ударная вязкость KCU
| Состояние поставки | KCU , Дж/см2, при температуре, °С | |||
| +20 | -20 | -40 | -60 | |
| Пруток диаметром 115 мм; закалка + отпуск | 280-286 | 280-289 | 277-287 | 261-274 |
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1260, конца 750. Заготовки сечением до 200 мм охлаждаются на воздухе, сечением 201-700 мм подвергаются низкотемпературному отжигу.
Обрабатываемость резанием — K
v тв.спл = 1,3 и
K
v б.ст = 1,7 в горячекатаном состоянии при НВ 131 σв = 460 МПа.
Флокеночувствительность — малочувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
Свариваемость
Сталь 20Х сваривается без ограничений(кроме химико-термических обработанных деталей). Способы сварки: РДС, КТС без ограничений.
Критический диаметр d
| Критическая твердость HRC3 | Количество мартенсита, % | d, мм, после закалки | |
| в воде | в масле | ||
| 32-36 | 50 | 26-48 | 8-24 |
| 38-42 | 90 | 12-28 | 3-9 |
Физические свойства
Плотность ρ кг/см3 при температуре испытаний, °С
| Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| 20Х | 7830 | 7810 | 7780 | — | 7710 | — | 7640 | — | — | — |
Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К) при температуре испытаний, °С
| Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| 20Х | 42 | 42 | 41 | 40 | 38 | 36 | 33 | 32 | 31 | — |
Коэффициент линейного расширения α*106, К-1, при температуре испытаний, °С
| 20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | 20-900 | 20-1000 |
| 10,5 | 11,6 | 12,4 | 13,1 | 13,6 | 14,0 | — | — | — | — |
Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С
| 20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | 20-900 | 20-1000 |
| 496 | 508 | 525 | 537 | 567 | 588 | 626 | 706 | — | — |
Модуль нормальной упругости Е, ГПа, при температуре испытаний, °С
| Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| 20Х | 216 | 213 | 198 | 193 | 181 | 171 | 165 | 143 | 133 | — |
Модуль упругости при сдвиге на кручением G, ГПа, при температуре испытаний °С
| Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| 20Х | 84 | 83 | 76 | 74 | 71 | 67 | 62 | 55 | 50 | — |
Узнать еще
Сталь 40ХН конструкционная легированная…
Сталь 30ХН2МФА конструкционная легированная…
Сталь 8X3 инструментальная штамповая…
Рессорно-пружинная сталь 70
