Сталь 20х: маркировка, характеристики и применение

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:

  1. Содержание углерода составляет от 0,17 до 0,23%. Этот элемент определяет твердость и хрупкость металла.
  2. 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.
  3. 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.

20Х

  • Товары из стали 20Х в наличии:
    Круг
  • Лист
  • Полоса
  • Квадрат
  • Шестигранник
  • Поковка

сделать заявку

Сталь 20Х конструкционная легированная хромистая

Заменители: Сталь 18ХГТ, Сталь 20ХН, Сталь 12ХН2, Сталь 15Х

Сталь 20Х применяется: для изготовления горячекатаного толстолистового проката; втулок, шестерен, обойм, гильз, дисков, плунжеров, рычагов и других цементируемых деталей, к которым предъявляется требование высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины; деталей, работающих в условиях износа при трения; деталей трубопроводной арматуры из сортового проката; штампованных заготовок и поковок (требуется термообработка: закалка в воду и отпуск на воздухе).

Технические характеристики

Химический состав в %
НТДCSPMnCrWVTiSiNiMoCu
ТУ 14-1-3238-810,17-0,23≤0,030≤0,0300,50-0,800,70-1,00≤0,20≤0,050≤0,0300,17-0,37≤0,30≤0,15≤0,30
ГОСТ 10702-780,17-0,23≤0,035≤0,035≤0,600,70-1,00≤0,20≤0,050≤0,030≤0,20≤0,30≤0,15≤0,30
ТУ 14-1-4118-86, ГОСТ 4543-710,17-0,23≤0,035≤0,0350,50-0,800,70-1,00≤0,20≤0,050≤0,0300,17-0,37≤0,30≤0,15≤0,30

По ГОСТ 4543-71 регламентировано содержание в высококачественной стали: P≤0,025%; S≤0,025%; Сu≤0,30%; в особовысококачественной стали: P≤0,025%; S≤0,015%; Сu≤0,25%. В соответствии с заказом может быть установлено содержание Si=0,10-0,37%, Mn=0,4-0,8%. По ТУ 14-1-3238-81 химический состав приведен для стали марки 20ХА. Для стали марки 20ХА-СШ содержание S≤0,015%.

Механические свойства
Механические свойства при 20°С
Состояние поставкиСечение (мм)t испыт.
(°C)
t отпуска
(°C)
sТ | s0,2
(МПа)
sB
(МПа)
d5
(%)
d4dd10y
(%)
KCU
(кДж/м2)
HBHRCHRBHVHSh
Заготовки деталей трубопроводной артматуры. Закалка в воду от 880-900 °C (выдержка 2,5-4,0 ч, в зависимости от толщины и массы заготовки) + Отпуск, охлаждение на воздухе
max 80500-560≥345≥590≥16≥45≥588174-217
Сортовой прокат (пруток). Закалка в воду или масло с 880 °С + Закалка в воду или масло с 770-820 °С + Отпуск при 180 °С, охлаждение в воздухе или масле
≤15≥635≥780≥11≥40≥579
Сортовой прокат (пруток). Цементация при 920-950 °С, охлаждение на воздухе + Закалка в масло с 800 °С + Отпуск при 190 °С, охлаждение на воздухе
40-60≥390≥640≥13≥40≥481≥25055-63
Трубы бесшовные горячедеформированные в состоянии поставки
Образец≥431≥16
Трубы бесшовные холоднодеформированные в состоянии поставки термообработанные (НВ — для стенки > 10 мм)
Образец≥431≥17≤179
Механические свойства прутка
Состояние поставкиСечение
(мм)
t испыт.
(°C)
t отпуска
(°C)
sТ | s0,2
(МПа)
sB
(МПа)
d5
(%)
d4dd10y
(%)
KCU
(кДж/м2)
HBHRCHRBHVHSh
Сталь горячекатаная и горячекатаная со специальной отделкой поверхности термообработанная
Образец≤163
Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой поверхности
Нагартованная (без т/о)≥590≥5≥45≤207
После отжига (отпуска)≤550≥60≤179
После сфероидезирующего отжига360-470≥60≤179
Механические свойства поковок
Состояние поставкиСечение
(мм)
t испыт.
(°C)
t отпуска
(°C)
sТ | s0,2
(МПа)
sB
(МПа)
d5
(%)
d4dd10y
(%)
KCU
(кДж/м2)
HBHRCHRBHVHSh
Поковки. Закалка + Отпуск
КП 245100-300≥245≥470≥19≥42≥383143-179
КП 275100-300≥275≥530≥17≥38≥333156-197
КП 275<100≥275≥530≥20≥40≥432156-197
КП 315100-300≥315≥570≥14≥35≥333167-207
КП 345100-300≥345≥590≥17≥40≥530174-217
Поковки. Нормализация
КП 195100-300≥195≥390≥23≥50≥530111-156
КП 195300-500≥195≥390≥20≥45≥481111-156
КП 195<100≥195≥390≥26≥55≥579111-156
КП 215100-300≥215≥430≥20≥48≥481123-167
КП 215<100≥215≥430≥24≥53≥530123-167
КП 245<100≥245≥470≥22≥48≥481143-179
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
Состояние поставкиСечение
(мм)
t испыт.
(°C)
t отпуска
(°C)
sТ | s0,2
(МПа)
sB
(МПа)
d5
(%)
d4dd10y
(%)
KCU
(кДж/м2)
HBHRCHRBHVHSh
Пруток диаметром 25 мм. Закалка в масло с 900 °С + Отпуск
200≥650≥880≥18≥58
300≥690≥880≥16≥65
400≥690≥850≥18≥70
500≥670≥780≥20≥71
600≥610≥730≥20≥70
Механические свойства при повышенных температурах
Состояние поставкиСечение
(мм)
t испыт.
(°C)
t отпуска
(°C)
sТ | s0,2
(МПа)
sB
(МПа)
d5
(%)
d4dd10y
(%)
KCU
(кДж/м2)
HBHRCHRBHVHSh
Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм кованый и нормализованный. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,009 1/с
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
Технологические свойства
СвариваемостьСваривается без ограничений (кроме химико-термически обработанных деталей). Способы сварки: РДС, КТС.
Склонность к отпускной хрупкостиНе склонна.
Температура ковкиНачала — 1260 °C, конца — 760 °C. Заготовки сечением до 200 мм охлаждаются на воздухе, 201-700 мм подвергаются низкотемпературному отжигу.
ФлокеночувствительностьМалочувствительна.
Температура критических точек
Критическая точкаТемпература °C
AC1750
AC3825
AR3755
AR1665
MN390
Ударная вязкость
Состояние поставки температура+20-20-40-60
Пруток диаметром 115 мм. Закалка. Отпуск.280-286280-289277-287261-274
Предел выносливости
Термообработка, состояние сталиs-1 (МПа)t-1
(МПа)
nsB
(МПа)
s0,2
(МПа)
Нормализация. НВ 143-1792351Е+7450-590295-395
Закалка. Высокий отпуск. НВ 217-2352951Е+7690490
Цементация. Закалка. Низкий отпуск. HRCэ 57-634121Е+7930790
Прокаливаемость

Закалка 860 °C. Твердость для полос прокаливаемости HRCэ.
Расстояние от торца, мм/HRCэ

1.534.567.5910.513.518
38,5-4934-46,529-4424,5-4022-35,532,5302724,5
ТермообработкаКоличество мартенсита, %Крит. диам. в водеКрит. диам. в маслеКрит. твердость, HRCэРасст. от охлаждаемого конца, мм
5026-488-2432-36
9012-283-938-42
Физические свойства
Температура испытания, °С0201002003004005006007008001000
Модуль нормальной упругости (Е, ГПа)216216213198193181171165143133
Модуль упругости при сдвиге кручением (G, ГПа)848376747167625550
Плотность (r, кг/м3)783078307810778077107640
Коэффициент теплопроводности (l, Вт/(м · °С))42424241403836333231
Уд. электросопротивление (R, НОм · м)
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)10,511,612,413,113,613,614
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))496508525537567588626626706
Обозначения
Механические свойства:
  • sв — Предел кратковременной прочности, [МПа]
  • sТ — Предел текучести, [МПа]
  • s0,2 — Предел пропорциональности (допуск на остаточную деформацию — 0,2%), [МПа]
  • d5 — Относительное удлинение при разрыве, [ % ]
  • y — Относительное сужение, [ % ]
  • KCU — Ударная вязкость, [ кДж / м2]
  • HB — Твердость по Бринеллю, [МПа]
  • HV — Твердость по Виккерсу, [МПа]
  • HSh — Твердость по Шору, [МПа]

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:

  1. Часто в качестве термической обработки проводится нормализация. Она позволяет сделать материал более устойчивым к механическому воздействию.
  2. Удельный вес составляет 7830 килограмм на метр кубический.
  3. Твердость поверхности относительно невысокая, но зачастую этого вполне достаточно для изготовления различных неответственных деталей.
  4. Есть возможность проводить обработку резанием, для чего проводится предварительный нагрев металла.
  5. 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.
  6. 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 DIN20Cr4, 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 сталиНД на поставкуТемпература рабочей среды (стенки), °СДополнительные указания по применению
20X ГОСТ 4543Поковки ГОСТ 8479.
Сортовой прокат ГОСТ 4543.

Листы ГОСТ 1577, категории 2, 3.

Трубы ГОСТ 8731 гр.В, ГОСТ 8733 гр.В

От -40 до 450Для 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 сталиЗакалка + отпуск при температуре, °СПримерный уровень прочности, Н/мм2 (кгс/мм2)Температура применения не ниже, °СИспользование в толщине не более, мм
20Х200900 (90)-6015

ПРИМЕЧАНИЕ

  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

Ас1Ас3Аr3Аr1
750825755665390

Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

СSiMnCrNiCuSP
не более
0,17-0,230,17-0,370,5-0,80,7-1,00,300,300,0350,035

Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)

Марка сталиМассовая доля элементов, %
СSiMnCrNiMoAlTiVB
20Х0,17-0,230,17-0,370,5-0,80,7-1,0

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

    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.

  2. Твердость горячекатаной и кованой металлопродукции, поставляемой без термической обработки, не нормируют и не контролируют.
  3. 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 сталиТвердость НВ, не более
    20Х229

Механические свойства проката (ГОСТ 4543-2016)

Марка сталиРежим термической обработкиМеханические свойства, не менееРазмер сечения заготовок для термической обработки (диаметр круга или сторона квадрата), мм
ЗакалкаОтпускПредел текучести σт, Н/мм2Временное сопротивление σв, Н/мм2ОтносительноеУдарная вязкость КС U, Дж/см2
Температура, °ССреда охлажде- нияТемпера- тура, °ССреда охлажденияудлинение δ5,%сужение Ψ, %
1-й закалки или нор- мализации2-й за- калки
20Х880770— 820Вода или масло180Воздух или масло63578011405915

Механические свойства проката

ГОСТСостояние поставки, режим термообработкиСечение, ммσ0,2, МПаσв, МПаδ5, %Ψ, %KCU, Дж/см2Твердость, не более
не более
ГОСТ 4543-71Пруток. 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 масле15640780114059
ГОСТ 10702-78Сталь нагартованная -калиброванная и калиброванная со специальной отделкой без термообработки590545HB
207
Пруток. Цементация при 920-950 °С, охл. на воздухе; закалка с 800 °С в масле; отпуск при 190 °С, охл. на воздухе60390640134049HB
250;
HRC
5 55-63

Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)

ТермообработкаСечение, ммКПσ0,2, МПаσв, МПаδ5, %Ψ, %KCU, Дж/см2Твердость HB
, не более
не менее
НормализацияДо 100195195390265559111-156
100-300235054
300-500204549
До 100215215430245354123-167
100-300204849
До 100245245470224849143-179
Закалка+отпуск100-300194239143-179
До 100275275530204044156-197
100-300275275530173834156-197
100-300315315570143534167-207
100-300345345590174054174-217

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

tотп. °Сσ0,2, МПаσв, МПаδ5, %Ψ, %KCU, Дж/см2
2006508801858118
3006908801665147
4006908501870176
5006707802071196
6006107302070225

Примечание: Пруток диаметром 25 мм; закалка с 900 °С, в масле.

Механические свойств при повышенных температурах

tисп. °Сσ0,2, МПаσв, МПаδ5, %Ψ, %
7001201504889
80063935674
90051846488
100033517897
1100213398100
12001425

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

Термообработкаσ-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 поставкиKCU
, Дж/см2, при температуре, °С
+20-20-40-60
Пруток диаметром 115 мм; закалка + отпуск280-286280-289277-287261-274

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 HRC3Количество мартенсита, %d, мм, после закалки
в водев масле
32-365026-488-24
38-429012-283-9

Физические свойства

Плотность ρ кг/см3 при температуре испытаний, °С

Сталь20100200300400500600700800900
20Х78307810778077107640

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К) при температуре испытаний, °С

Сталь20100200300400500600700800900
20Х424241403836333231

Коэффициент линейного расширения α*106, К-1, при температуре испытаний, °С

20-10020-20020-30020-40020-50020-60020-70020-80020-90020-1000
10,511,612,413,113,614,0

Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С

20-10020-20020-30020-40020-50020-60020-70020-80020-90020-1000
496508525537567588626706

Модуль нормальной упругости Е, ГПа, при температуре испытаний, °С

Сталь20100200300400500600700800900
20Х216213198193181171165143133

Модуль упругости при сдвиге на кручением G, ГПа, при температуре испытаний °С

Сталь20100200300400500600700800900
20Х848376747167625550

Узнать еще

Сталь 10Х17Н13М2Т (ЭИ448) коррозионностойкая аусте…

Сталь 60 конструкционная углеродистая сталь…

Сталь 20ХНР конструкционная легированная…

Сталь марки 03Х18Н11 хромисто-никелевая, аустенитн…

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Для любых предложений по сайту: [email protected]