Сталь 20х расшифровка стали

Обновлено: 15.05.2024

Описание стали 20: В целом сталь 20 находит широкое применение в котлостроении, для труб и нагревательных трубопроводов различного назначения, кроме того промышленность выпускает пруток, лист. После цементации и цианирования из этой стали можно изготавливать детали, от которых требуется высокая твердость поверхности и допускается невысокая прочность сердцевины: кулачковые валики, оси, крепежные детали, шпиндели, пальцы, звездочки, шпильки, вилки тяг и валики переключения передач, толкатели клапанов, валики масляных насосов, пальцы рессор, малонагруженные шестерни и другие детали автотракторного и сельскохозяйственного машиностроения.

Из стали 20 изготавливается богатый ассортимент проката, конечно при этом учитываются оссобености стали этой марки. Так поковки из этой марки могут быть изготовлены категории прочности только 175, 195, 215, 245 при толщине поковок от 100 до 300 мм, для получения поковок с большей категорией прочностью необходимо уже использовать другую сталь. Для изготовления поковок используют блюмсы или слитки стали, ккатаные или кованые заготовки, либо заготовки отлитые на линии непрерывной разливки стали и какие-либо другие виды проката.

Труба прямошовная из марки 20 создается методом электросварки из листов или рулонов стали, при этом при обозначении такой трубы пишется ее диаметр, толщина стенки, длина, класс точности, ГОСТ, например: труба прямошовная толщиной 89 мм, стенкой 4 мм, мерной длины 6 метров II класса точности, которая была изготовлена по группе Б ГОСТ 10507-80 обозначается следующим образом:

89х4х6000 II ГОСТ 10704-91

Б-20 ГОСТ 10507-80

Методом горячего деформирования изготавливаются бесшовные трубы, при этом они должны обладать следующими свойствами: временное сопротивление разрыву 412 МПа, предел текучести 245 МПа, относительное удлинение 21%, твердость по Бринеллю 4,8.

Краткие обозначения:
σв - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа
 ε - относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ0,05 - предел упругости, МПа
 Jк - предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ0,2 - предел текучести условный, МПа
 σизг - предел прочности при изгибе, МПа
δ5,δ4,δ10 - относительное удлинение после разрыва, %
 σ-1 - предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σсж0,05 и σсж - предел текучести при сжатии, МПа
 J-1 - предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν - относительный сдвиг, %
 n - количество циклов нагружения
s в - предел кратковременной прочности, МПа R и ρ - удельное электросопротивление, Ом·м
ψ - относительное сужение, %
 E - модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV - ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см 2 T - температура, при которой получены свойства, Град
s T - предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа l и λ - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С)
HB - твердость по Бринеллю
 C - удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o - T ), [Дж/(кг·град)]
HV
 - твердость по Виккерсу pn и r - плотность кг/м 3
HRCэ
 - твердость по Роквеллу, шкала С
 а - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o - T ), 1/°С
HRB - твердость по Роквеллу, шкала В
 σ t Т - предел длительной прочности, МПа
HSD
 - твердость по Шору G - модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Сталь 20Х — конструкционная легированная

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.

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/мм 2
(кгс/мм 2 )		 Температура
применения не ниже, °С		 Использование в
толщине не более, мм
20Х 200 900 (90) -60 15
  1. 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.
  2. Максимальная толщина, указанная в графе 5, обусловлена необходимостью получения сквозной прокаливаемости и однородности свойств по сечению.

Температура критических точек, °С

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)

  1. 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 сталиТвердость HB, не более
    20Х179

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/мм 2 Временное сопротивление σв, Н/мм 2 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/см 2 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; HRC5 55-63

Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)

Термообработка Сечение, мм КП σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2 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/см 2
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 = 10 7

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/см 2 , 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 — Kv тв.спл = 1,3 и Kv б.ст = 1,7 в горячекатаном состоянии при НВ 131 σв = 460 МПа.

Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

Свариваемость

Сталь 20Х сваривается без ограничений(кроме химико-термических обработанных деталей). Способы сварки: РДС, КТС без ограничений.

Сталь марки 20Х

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.

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 (рисунок справа) 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.

Описание стали 20Х и ее обработка

В настоящее время существует очень много различных видов стали. Каждому из них присваивается своя маркировка. Так, для производства многих конструкций, запчастей и деталей сегодня используется качественный сплав марки 20X. Описание данной стали, а также особенности ее обработки рассмотрим в этой статье.



Состав и расшифровка

Цифровое обозначение «20», которое присутствует в наименовании рассматриваемого металла, указывает на то, что в нем содержится углерод в объеме 0,2% от общего содержания. В названии стали есть и буквенное обозначение «X». Оно свидетельствует о том, что в таком материале содержится хром. Его количество составляет 1,5%.

Металл с маркировкой 20X является конструкционным, легированным и хромистым. Сегодня этот материал используется очень широко. Сталь марки 20Х содержит в себе такую комбинацию химических элементов:

  • кремний – содержание этого компонента находится в пределах 0,17-0,37%;
  • марганец – от 0,5 до 0,8% от общего состава;
  • медь – не более 0,3%;
  • никель – аналогично – не более 0,3%;
  • сера – нежелательные компонент, который содержится в стали 20Х в объеме 0,035%;
  • углерод – важный химический элемент, на который в рассматриваемом металле приходится от 0,17 до 0,23%;
  • фосфор – не более 0,035%;
  • хром – от 0,7 до 1%.

Сталь, которая соответствует маркировке 20Х, имеет состав полностью соответствующий и регулируемый настоящими ГОСТами. Благодаря своему химическому составу металл характеризуется малой чувствительностью к формированию флокенов.

Кроме того, наличие перечисленных выше элементов делает сталь 20Х не склонной к возможной хрупкости при отпуске.



Характеристики и свойства

Сталь марки 20Х относится к категории конструкционных и легированных металлов. Она обладает определенными механическими, технологическими и физическими особенностями, обусловленными химическими элементами, что присутствуют в ее составе. Ниже ознакомимся со всеми главными характеристиками рассматриваемого популярного сплава.

Механические

Сперва обозначим главные механические параметры и особенности, которые характерны для современного сплава с маркой 20Х.

  • Показатели твердости материала могут варьироваться, исходя из температурных значений, оказывающих на него прямое воздействие. Так, степень твердости после отжига стали представляется такими значениями – HB 10 -1 = 179 Мпа. Нагартованный материал имеет другую твердость, составляющую HB 10 -1 = 229 Мпа. Если речь идет о горячекатанном прутке, сделанном из стали 20Х, то его твердость составит HB 10 -1 = 163 Мпа. Абсолютно все перечисленные значения соответствуют установленным ГОСТам.
  • Материал марки 20Х не демонстрирует флокеночувствительности благодаря своему химическому составу.
  • Рассматриваемый вид стали может быть подвергнут температурным обработкам при определенных значениях температур. Материал адаптирован под процедуру нормализации, закалки и отпуска.
  • Если подробно рассматривать механические свойства стали 20Х, то стоит обозначить предел ее текучести, который ровняется 245 H/мм. кв.
  • Временное сопротивление материала на разрыв находится в пределах 410 H/мм. кв.
  • Показатели относительного удлинения рассматриваемого сплава ограничены в 25%.
  • Параметр относительного сужения стали с маркировкой 20Х составляет не менее 20%.

Технологические

Для рассматриваемой марки стали характерны свои технологические свойства и параметры. Выделим самые важные из них.

Коррозийная стойкость при этом снижается, а уровень пластичности растет под действием температуры свыше 450 градусов.

Физические

Разберемся в главных физических особенностях популярного сплава с маркировкой 20Х.

  • Значение модуля нормальной упругости у этого вида металла может изменяться, исходя из температурных воздействий. Так, при температурах испытаний, находящихся в рамках от 20 до 800 градусов, модуль упругости стали может составлять от 216 до 133 Е, ГПА.
  • Что касается модуля упругости при сдвиге посредством кручения, то здесь возможны показатели 84-50 Гпа.
  • Уровень плотности сплава с маркировкой 20Х также может изменяться в зависимости от температуры испытаний. Обычно этот показатель составляет от 7830 до 7640 кг/м. куб.
  • Коэффициентные значения, касающиеся тепловой проводности материала, могут составлять от 42 до 31.
  • Расширение линейного типа может ровняться от 10,5 до 14, исходя из влияющей на материал температуры.

Сортамент

Сплав с маркировкой 20Х в настоящее время представляется в таком сортаменте и видах проката:

  • круглый прокат горячего катания;
  • шестигранный горячекатанный круглый прокат;
  • прокат круглый и калибровкой;
  • шестигранный калиброванный вид проката;
  • холоднотянутый шестигранный тип профиля;
  • прокат, имеющий специальную отделку на своей поверхности;
  • штампованные разновидности стальных заготовок;
  • поковки;
  • прокат фасонного типа;
  • шлифованные прутки;
  • калиброванный прутки;
  • шлифованные прутки, а также серебрянка.

Абсолютно весь сортамент сплава марки 20Х подчиняется конкретным ГОСТам, соответствует установленным требованиям и нормам.



Аналоги

В настоящее время сталь, промаркированная значением 20Х, имеет достаточное количество материалов-заменителей и качественных аналогов. Так, в качестве замены рассматриваемому металлу можно задействовать сплавы следующих марок:

Что касается аналогов, свойства и характеристики которых максимально схожи с металлом 20Х, то здесь можно выделить такие экземпляры зарубежного производства:

  • 20Cr4 и 20CrS4 – марки, изготовление которых налажено на территории Германии;
  • 5120, 5120H – качественные разновидности стали, которые производятся в США;
  • 207 – марка стали, производимая в Великобритании;
  • SCr420, SCr420H – японские аналоги сплава 20Х;
  • 20CH – болгарский аналог рассматриваемой стали;
  • 20H – похожий сплав, который производится в Польше;
  • BC2 – венгерский аналог;
  • Ck22 – Швейцарский аналог;
  • SM20C, SM20CK, SM22C – качественные типы сталей из Южной Кореи;
  • 20, 20G, 20R, 20Z – китайские аналоги стали с маркировкой 20Х.

Необходимо учитывать, что возможность замены основного сплава может быть определена только в каждом конкретном случае, после проведения оценки сравнения параметров разных материалов.



Применение

В настоящее время сплав, соответствующий маркировке 20Х, широко используется во многих областях. Из него изготавливают множество изделий различных типов. Сталь очень часто применяется для производства деталей для арматуры, а также пневматических приводов, которые не работают под действием давления, не подлежат процедуре сварки. Речь идет о таких элементах, которые не предназначены для эксплуатации в условиях очень низких температурных значений.

В промышленности сплав является весьма востребованным. Из него изготавливают такие функциональные и важные составляющие:

  • втулки;
  • шестеренки;
  • гильзовые и дисковые элементы;
  • плунжеры;
  • рычажные детали высокой прочности;
  • обоймы;
  • прочие цементируемые предметы, от которых требуется повышенная прочность поверхностей при не самой высокой прочности сердцевины.

20Х может применяться в производстве тех деталей, которые будут работать в условиях сильного износа от регулярного трения.



Обработка

Структура рассматриваемого материала может быть изменена в результате разных типов обработки. Рассмотрим основные особенности термообработки сплава с маркировкой 20Х.

  • Так, закалка стального прутка осуществляется при 880 градусах Цельсия, для обработки используется или вода, или масло. Также закалка может проходить при температурах от 770 до 820 градусов с отпуском при 180 градусах, с остужением в масле или на воздухе.
  • Обработка в виде цементации прутка стали 20Х реализуется при температурных значениях от 920 до 950 градусов Цельсия, закалка – при 800 градусов, а отпуск – при 900 градусов. При этом охлаждение может происходить с использованием воды, масла или открытого воздуха.

Обработка рассматриваемого материала во многом зависит от сечения заготовок. Во время подобных процедур обязательно будут изменяться физические и механические свойства сплава с маркировкой 20Х.

Читайте также: