0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сталь 20х: расшифровка марки, эксплуатационные характеристики и область применения

Содержание

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.

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.

Особенности и область применения

Область применения рассматриваемой стали весьма обширна. Примером можно назвать получение скоб и шаблонов большой длины. Для повышения жесткости и твердости поверхностного слоя дополнительно проводится цементирование в масле.

Чаще всего сталь 20х применяется для получения:

При необходимости рассматриваемый металл заменяется аналогами 15Х или 18ХГТ. В других странах есть аналоги этой стали, которые маркируются по иным стандартам.

В качестве заготовки на заводы поставляют:

  1. Прокат после отжига;
  2. Горячекатаный прокат.
Читать еще:  Рекомендации по выбору отрезной пилы по металлу и работе с ней

Относительно невысокая прочность структуры и другие физико-химические качества определяют нижеприведенные особенности применения металла:

  1. При изготовлении измерительного инструмента, который при финишной обработке не подвергается процессу шлифования, рекомендуется проводить термическую обработку, представленную сочетанием закалки и отпуска.
  2. Рекомендуется выполнять цементацию при изготовлении ответственных инструментов. В зависимости от толщины самого инструмента выбирается наиболее подходящая глубина цементации.
  3. Для нагрева металла под закалку могут применяться камерные печи. Охлаждение выполняется в соляных или свинцовых ваннах. Если конфигурация детали сложная, то выполняется подогрев путем двукратного или трехкратного погружения с расплавленную соль. За счет этого обеспечивается равномерность разогрева структуры.
  4. Охлаждение можно проводить в масляной ванной или в расплавленной соли. За счет этого можно существенно уменьшить степень проявления дефектов.
  5. Целью проводимого отпуска становится снижение внутренних напряжений, которые могут возникать при проведении закалки. Подобные напряжения становятся причиной образования трещин и других дефектов на момент шлифования или выполнения чистовой обработки.

Довольно часто встречается ситуация, когда для сохранения размеров инструмента проводится его обработка холодом.

Вышеприведенная информация определяет то, что подобная сталь в большинстве случаев применима только при условии последующей химико-термической обработки. Поэтому в последнее время все чаще используют аналоги, которые обладают более высокими эксплуатационными качествами.

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 (рисунок слева).

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.

Читать еще:  Изделия из металла на продажу: как сделать своими руками с помощью сварки, необходимые материалы и инструменты

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.

Сталь 20.

Применение низкоуглеродистой Стали 20 при производстве приводных роликовых цепей.

Сталь 20. Применение в производстве.

Применение стали 20 в общем машиностроении является повсеместным. Из этого материала изготавливают грузозахватные детали кранов, различные пальцы, трубы, сменные элементы подшипников скольжения. Трубопроводная арматура, произведённая из стали 20, характеризуется устойчивостью к высокому рабочему давлению в магистралях.

Нам же интересно «профильное» применение стали 20. В некоторых источниках указано допустимым изготовление из Ст 20 элементов червячной передачи, а именно червяка. Это не совсем верное утверждение. В «чистом» виде эта сталь в редукторах не применяется. Изготовление червяков и шестерен для вновь произведённых приводных механизмов из низкоуглеродистых сталей, к которым и относится Сталь 20, допускается только при наличии в ней легирующих элементов. В составе в более значительных долях должны присутствовать хром, марганец и молибден. Если же деталь производится для ремонтных целей, то она должна пройти процесс цементации, потому что сталь 20 по своему первоначальному содержанию углерода не держит закалку. Но цементация требует наличия дорогостоящего химико-термического оборудования, которое могут себе позволить лишь специализированные узко профильные предприятия.

В массовом производстве деталей приводных механизмов применяется полоса из Стали 20. Из неё штампуются сборочные единицы приводных роликовых цепей, соединительных и переходных звеньев. Данная продукция имеет малые габариты и не требует больших размеров камеры печи для цементации.

Химический состав Стали 20.

Для всех углеродистых сталей наиболее значимым является процент содержания в общем составе углерода. Этот показатель и указывается в марке в сотых долях процента. Полный химический состав Стали 20 будет следующим:

  • железо (Fe) – до 98%;
  • углерод (C) – от 0,17 до 0,24%;
  • марганец (Mn) – от 0,35 до 0,65%;
  • никель (Ni) – до 0,25%;
  • сера (S) – до 0,04%;
  • фосфор (P) – до 0,04%;
  • хром (Cr) – до 0,25%;
  • медь (Cu) – до 0,25%;
  • мышьяк (As) – 0,08%.
Читать еще:  Модуль юнга: его физический смысл, таблица, формула расчета жесткости

Сталь 20 ГОСТ.

Производство всей наиболее значимой продукции из Стали 20 регламентируется нижеприведёнными стандартами (ГОСТ):

  • сортовой прокат, в том числе фасонный — ГОСТ 1050-88, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8240-97, ГОСТ 8239-89;
  • калиброванный пруток — ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78;
  • шлифованный пруток и серебрянка — ГОСТ 14955-77;
  • лист толстый — ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74;
  • лист тонкий — ГОСТ 16523-97;
  • лента — ГОСТ 6009-74, ГОСТ 10234-77, ГОСТ 103-2006, ГОСТ 82-70;
  • проволока — ГОСТ 5663-79, ГОСТ 17305-91;
  • поковки и кованые заготовки — ГОСТ 8479-70;
  • трубы — ГОСТ 10704-91, ГОСТ 10705-80, ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 5654-76, ГОСТ 550-75.

Сталь 20Х — конструкционная легированная

Заменители

Стали 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ.

Иностранные аналоги

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)

Сортовой прокат
ГОСТ 4543.

Листы ГОСТ 1577,
категории 2, 3.

Трубы ГОСТ 8731
гр.В, ГОСТ 8733
гр.В

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)

  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.

к содержанию ↑

Температура критических точек, °С

Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)

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

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.

  • Ссылка на основную публикацию
    Статьи c упоминанием слов:

    Adblock
    detector