Сталь ст 20 аналог

Обновлено: 24.04.2024

Цифра 20 указывает среднее содержание углерода в стали в сотых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали 20К составляет 0,20%.

Согласно ГОСТ 5520-2017 буква К указывает основное назначение стали — для изготовления деталей и частей котлов и сосудов, работающих при повышенной температуре и под давлением.

Характеристики и применение

  • фланцы,
  • днища,
  • цельнокованые и сварные барабаны паровых котлов,
  • полумуфты,
  • корпуса аппаратов и другие детали котлостроения и сосудов, работающие под давлением и при температуре до 450 °С.

В нефтедобывающей и нефтехимической промышленности сталь 20К применяется для изготовления элементов котлов с рабочим давлением 60 атм при температуре стенки не выше 450°C, а также для изготовления сосудов и их элементов [1]:

  • обечаек цилиндров,
  • крышек,
  • трубных решеток.

Для изготовления сосудов, работающих при отрицательных температурах, разрешается применение стали 20К при условии проведения испытаний основного металла и сварных соединений сосудов на ударную вязкость при рабочих температурах. Испытания считаются удовлетворительными, если ни один из образцов не дал результатов менее 2 кГ*м/см 2 [1]

Температура критических точек, °С

Химический состав, % (ГОСТ 5520-79)

C Si Mn S Р Cr Ni Cu As
не более
0,16-0,24 0,15-0,30 0,35-0,65 0,04 0,04 0,30 0,30 0,30 0,08

Химический состав, % (ГОСТ 5520-2017)

Массовая доля элементов, %
C Si Mn S Р Cr Ni Cu Mo V
не более не более
0,16-0,24 0,15-0,30 0,35-0,65 0,025 0,035 не более
0,30		 0,30 0,30 не более
0,08		 не более
0,05

Категории проката из стали 20К (ГОСТ 5520-2017)

Нормируемые характеристики стали 20К в зависимости от категории проката (ГОСТ 5520-2017)

Нормируемые
характеристики		 Категория проката для стали 20К
1 2 3 4 5 10 11 16 18 19 20 21 23 24
Химический
состав		 + + + + + + + + + + + + + +
Механические
свойства при
растяжении
и испытание
на изгиб при
температуре
20°C (-10/+15)		 + + + + + + + + + + + + +
Ударная
вязкость
KCU при
температуре
испытания
20°C (-10/+15)		 + + + + +
Ударная
вязкость
KCU после
механического
старения при
температуре
испытания
20°C (-10/+15)		 + + + + +
Ударная
вязкость
KCU при
температуре
испытания
20°C (-10/+15)		 + + +
-20°C (-10/+15) + +
-40°C (-10/+15)
-50°C (-10/+15)
-60°C (-10/+15)
-70°C (-10/+15)
Предел
текучести
при повышенной
температуре
испытания*		 + + +
Предел
текучести
при повышенной
температуре
испытания*,
ударная
вязкость
KCU при
одной из
минусовых
температур*
и после
механического
старения
Ударная
вязкость
KCU при
температуре
испытания
20°C (-10/+15)		 + +
0°C +
-20°C +
-40°C

*Температуру испытания указывают в заказе.

Механические свойства (ГОСТ 5520-79)

Состояние
поставки		 Сечение, мм σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % KCU, Дж/см 2
в состоянии
поставки		 после
механического
старения
не менее
Лист
категорий
2-5, 10, 11, 16, 18		 До 20
21-40
41-60		 245
235
225		 400-510 25
24
23		 59
54
49		 29
24
24

Механические свойства проката (ГОСТ 5520-2017)

Толщина
проката, мм		 Механические свойства
Предел
текучести
σ0,2, МПа,
не менее		 Временное
сопротивление
σв, МПа,
не менее		 Относительное
удлинение
δ5, %,
не менее		 Ударная вязкость KCU,
Дж/см 2 ,
не менее
при температуре, °C после
механического
старения при
температуре
20°C(-10/+15)
при температуре 20°C(-10/+15) 20(-10/+15) -40 -70
Менее 5 245 400-510 25 — — — —
От 5 до 20 включ. 245 400-510 25 59 — — 29*
Св. 20 >> 40 >> 235 400-510 24 54 — — 24*
>> 40 >> 60 >> 225 400-510 23 49 — — 24*

ПРИМЕЧАНИЕ. Нормы, отмеченные знаком «*», применяют по согласованию изготовителя с заказчиком и указывают в заказе.

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.

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.

Сталь 20 - конструкционная углеродистая качественная

Сталь 20 относится к разряду обогащенных углеродом конструкционным сталям высокого уровня качества. На производства поставляется в нескольких вариациях – серебрянка, калиброванная, кованная или горячекатаная. Можно выделить пять типов данной разновидности стали по требованиям к ее механическим свойствам.

Типы стали по требованию к механическим свойствам:

  • Первый тип представляет собой сталь всех используемых видов обработки, но без проведенных испытаний по растяжению и ударной вязкости.
  • Второй тип – это образцы нормализованной стали всех типов обработки размеров в двадцать пять миллиметров, которые подвергаются испытаниям на растяжение и ударную вязкость.
  • Третий тип представляет собой все те же образцы, на которых проводятся вышеупомянутые испытания. Единственное отличие – это их размер. В этом типе он составляет от двадцати шести до ста миллиметров.
  • Четвертый тип представляет собой образцы из заготовок с размером - до сотни миллиметров, которые были обработаны термическим путем. Они также применяются для проведения испытаний над материалом.
  • Пятый тип – это также образцы, которые изготовлены из отожженных или выскоопущенных сталей. Еще одно технологическое решение – это образцы из нагартованной стали.

Сталь 20 может быть при необходимости заменена схожими материалами марок 15 и 25.

Технологические свойства стали 20

Для начала процесса ковки достаточно разогреть сталь до +1280 градусов Цельсия, а завершаться процесс должен при температуре -750 градусов Цельсия, при том что охлаждение поковки производится воздушным способом. Сталь марки 20 относится с типу нефлокеночувствительных, а также она не склонна к отпускной способности. Возможность сваривания данного типа стали ничем не ограничена, за исключением тех деталей, которые подвергались химико-термической обработке.

Сталь 20 зачастую используется в процессе производства тех деталей, которые работают со сравнительно небольшим нагружением. Это могут быть оси, пальцы или шестерни, а также и те детали, которые будут подвергаться цементированию для продления срока службы. Помимо всего, такой тип стали может быть использован в процессе изготовления особо тонких деталей, в большинстве своем работающих на истирание. Без термической обработки этот вид стали используется в производстве крюков подъемных кранов, а также прочих деталей, эксплуатация которых производится под некоторым давлением в диапазоне температур от -40 до +450 градусов Цельсия. Химико-термическая обработка наделяет сталь 20 всеми необходимыми свойствами для использования ее в качестве основы для деталей, главной особенностью которых является высокий уровень прочности поверхности.

Химический состав стали 20

Состав марки стали 20 очень разнообразен, ведь в нем представлен углерод, марганец, кремний, медь, мышьяк, никель, фосфор и сера. По сути своей данный тип стали представляет собой очень интересную смесь, в составе которой имеется феррит и перлит. В процессе термической обработки структуру материала можно изменить до пакетного мартенсита. Стоит отметить, что данные преобразования структуры приведут к тому, что прочность стали увеличиться, а ее пластичность, наоборот, уменьшиться. Если сталь 20 подвергнуть термической обработке, после этого она может быть использована в процессе изготовления особой продукции метизного типа.

Сталь марки 20 конструкционная углеродистая

Сталь 20 относится к конструкционным углеродистым качественным сталям. Применяется для изготовления деталей, требующих большой вязкости и не подвергающихся при эксплуатации напряжениям. В частности эта сталь применяется для изготовления неогневой аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов: реакционных камер, эвапораторов, ректификационных колонн, газосепараторов, корпусов теплообмеников и других сосудов, а также приварных фланцев. В нефтяном машиностроении изготавливают сердечники поршней грязевых насосов, сухари кованных бурильных ключей, оси, соединительные муфты, пальцы крецкопфов и шестерни привода насоса компрессоров, различные болты, гайки, винты, шпильки, вилки, рычаги, шайбы и т.д.

После нормализации или без термообработки из стали 20 изготавливают крюки кранов, муфты, вкладыши подшипников и другие детали, работающие при температуре от -40 до 450 °С под давлением, после ХТО — шестерни, червяки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины.

Расшифровка стали 20

Число 20 указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента, т.е. содержание углерода в стали 20 равно 0,2%.

Если сталь имеет обозначение 20А, то буква «А» в конце марки указывает, что сталь относится к категории высококачественной

Заменители и аналоги

  • С22 — Германия DIN
  • 1.0402 — Евронормы (EN)
  • 1020 — США (AISI, ASTM)
  • XC18, AF 40 C20, AF 42 — Франция (AFNOR)
  • 050A20- Великобритания BS
  • S 20 — Япония JIS
  • 12024 — Чехия (CSN)
  • 20 — Польша(PN/H)

Химический состав, % (ГОСТ 19281-2014)

C, углерод Mn, марганец Si, кремний P, фосфор S, сера Cr, хром Ni, никель Cu, медь As, мышьяк
не более
0,17-0,24 0,17-0,37 0,35-0,65 0,25 0,04 0,035 0,25 0,25 0,08

Термообработка Стали 20

Для повышения поверхностной твердости и, следовательно, увеличения стойкости против износа детали, изготовленные из стали 20, в ряде случаев подвергаются цементации или цианированию (например, пальцы крейцкопфов, шестерни, оси).

Цементация производится при температуре 910—930 °С; цементованные изделия закаливаются с температуры 780—800° С в воде и отпускаются при 150—180 °С. Цианируют, как правило, в ваннах из расплавленных солей, содержащих 20—25% цианистого натрия, при температуре 820—850 °С в течение 20-40 мин. При таком режиме цианирования можно получить цианированный глубиной 0,2—0,3 мм. После цианирования и закалки с отпуском при 150-180 °С изделия имеют твердость на поверхности HRC 62—64.

Механические свойства

Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)

Механические свойства стали после ХТО

Предел выносливости (n = 10 7 )

Характеристики прочности σ-1, МПа τ-1, МПа
σ0,2 = 320 МПа, σв = 500 МПа, 206 —
σ0,2 = 310 МПа, σв = 520 МПа, 245 —
σ0,2 = 280 МПа, σв = 490 МПа, 225 —
— 127 *1 —
σ0,2 = 280 МПа, σв = 420 МПа, 193 —
— 255 127 *2

*1 — Нормализация при 910 °С, отпуск при 620 °С.
*2 — Цементация при 930 °С, отпуск при 190 °С.

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/см 2
20 280 430 34 67 218
200 230 405 28 67 186
300 170 415 29 64 188
400 150 340 39 81 100
500 140 245 40 86 88
700 — 130 39 94 —
800 — 89 51 96 —
900 — 75 55 100 —
1000 — 47 3 100 —
1100 — 30 59 100 —
1200 — 20 64 100 —

Ударная вязкость KCU

Термообработка KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С
+20 -20 -40 -60
Отжиг 110 68 47 10
Нормализация 157 109 86 15-38

Примечание. σ 400 1/10000 = 98 МПа;
σ 475 1/100000 = 35 МПа;
σ 450 1/10000 = 120 МПа;
σ 475 1/1000000 = 78 МПа;
σ 450 1/1000 = 59 МПа;

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1280, конца 750. Охлаждение на воздухе.
Свариваемость — сваривается без ограничений, кроме деталей после ХТО.
Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС.
Обрабатываемость резанием — Kv тв.сп = 1,7 и Kv б.ст = 1,6 в горячекатаном состоянии при НВ 126—131 и σв =450—490 МПа.
Флокеночувствительность — не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

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.

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
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
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

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.

Читайте также: