Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 20Х

Сталь конструкционная легированная 20Х: описание, свойства, применение

Сталь 20Х – это конструкционная легированная сталь, широко применяемая в машиностроении и других отраслях промышленности для изготовления деталей, работающих в условиях повышенных нагрузок, износа и требующих высокой прочности и твердости поверхности после цементации или закалки. Эта сталь обладает хорошей свариваемостью, обрабатываемостью и устойчивостью к отпускной хрупкости.

 

Основные характеристики стали 20Х:

• Высокая прочность и твердость после термообработки: Легирование хромом (Х) повышает прокаливаемость и обеспечивает получение высокой твердости поверхности после цементации и закалки.
• Хорошая свариваемость: Благодаря низкому содержанию углерода, сталь 20Х хорошо сваривается различными способами без предварительного подогрева и последующей термообработки.
• Обрабатываемость: Сталь хорошо поддается механической обработке резанием в отожженном состоянии.
• Устойчивость к отпускной хрупкости: Легирование хромом снижает склонность стали к отпускной хрупкости, что позволяет использовать ее для изготовления деталей, работающих при повышенных температурах.
• Износостойкость: После цементации и закалки поверхность стали 20Х приобретает высокую износостойкость, что позволяет использовать ее для изготовления деталей, подверженных трению и износу.
• Коррозионная стойкость: Сталь не является коррозионностойкой и требует защиты от коррозии в агрессивных средах.

Расшифровка обозначения стали 20Х:

• 20 – указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0,20%).
• Х – указывает на наличие в составе стали легирующего элемента – хрома (Cr). Цифра после буквы (отсутствует в данном случае) указывает на содержание хрома в целых процентах (около 1%).

 

Химический состав стали 20Х (ГОСТ 4543-71):

 

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.17 - 0.23
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.35 - 0.65
Никель (Ni)	до 0.30
Хром (Cr)	0.80 - 1.10
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.035
Фосфор (P)	до 0.035
Мышьяк (As)	до 0.08

 

Механические свойства стали 20Х (ГОСТ 4543-71) (после нормализации и отпуска):

 

Свойство	Значение	Единица измерения
Предел текучести (σт)	≥ 314	МПа
Предел прочности (σв)	≥ 490	МПа
Относительное удлинение (δ5)	≥ 22	%
Относительное сужение (ψ)	≥ 50	%
Ударная вязкость (KCU)	≥ 78	Дж/см2
Твердость по Бринеллю (HB)	≤ 179

 

Механические свойства стали 20Х (после цементации, закалки и низкого отпуска):

 

Свойство	Значение	Единица измерения
Твердость поверхности (HRCэ)	58-62
Твердость сердцевины (HRCэ)	30-45
Предел прочности (σв)	≥ 780	МПа

 

Физические свойства стали 20Х:

 

Свойство	Значение	Единица измерения
Плотность (ρ)	7850	кг/м3
Модуль упругости (E)	2.06 x 105	МПа
Коэффициент линейного расширения (α)	11.7 x 10-6	1/°C (в диапазоне 20-100°C)
Теплопроводность (λ)	46.5	Вт/(м·°C)
Удельная теплоемкость (c)	480	Дж/(кг·°C)
Электрическое сопротивление (ρэл)	0.24 x 10-6	Ом·м

 

Применение стали 20Х:

Сталь 20Х широко используется для изготовления цементируемых деталей, к которым предъявляются требования высокой твердости поверхности, износостойкости и прочности:

• Шестерни и валы: Для производства шестерен, валов, зубчатых колес и других деталей трансмиссий, работающих в условиях высоких нагрузок и износа.
• Кулачки и распределительные валы: Для изготовления кулачков и распределительных валов двигателей внутреннего сгорания.
• Поршневые пальцы: Для изготовления поршневых пальцев двигателей.
• Втулки и подшипники: Для производства втулок, подшипников скольжения и других деталей, работающих в условиях трения и износа.
• Крепежные детали: Для изготовления высокопрочных болтов, гаек, шпилек и других крепежных деталей.
• Детали автомобилей и тракторов: Различные детали автомобилей и тракторов, подверженные высоким нагрузкам и износу, такие как детали рулевого управления, тормозной системы и подвески.
• Детали станков и оборудования: Для изготовления деталей металлообрабатывающих станков и другого промышленного оборудования, требующих высокой прочности и износостойкости.

 

Виды металлопроката из стали 20Х:

Сталь 20Х поставляется в виде различных видов металлопроката:

• Круг: Используется для изготовления валов, осей, шпилек, болтов и других деталей.
• Квадрат: Используется для изготовления различных деталей и заготовок.
• Полоса: Используется для изготовления деталей, требующих высокой прочности и износостойкости.
• Лист: Используется для изготовления различных конструкций и деталей.
• Трубы: Используются для изготовления трубопроводов и других конструкций.
• Поковки и штамповки: Используются для изготовления деталей сложной формы.

 

ГОСТы, регламентирующие сталь 20Х и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 4543-71: Сталь легированная конструкционная. Марки.
• ГОСТ 1050-2013: Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия. (В части требований к химическому составу и механическим свойствам).
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент.
• ГОСТ 103-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент.
• ГОСТ 19903-2015: Прокат листовой горячекатаный. Сортамент.
• ГОСТ 19904-90: Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент.
• ГОСТ 8734-75: Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент.
• ГОСТ 8732-78: Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент.
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия.
• Другие ГОСТы на конкретные виды продукции, в которых используется сталь 20Х.

 

Операции в цехах с использованием стали 20Х:

В различных цехах предприятий, использующих сталь 20Х, выполняются следующие операции:

• Заготовительный цех:
  • Резка металла (ленточнопильная, газовая, плазменная, лазерная).
  • Рубка металла (гильотинные ножницы).
  • Правка и гибка металла.
• Механический цех:
  • Токарная обработка (обточка, расточка, нарезание резьбы).
  • Фрезерная обработка (фрезерование плоскостей, пазов, уступов).
  • Сверление и растачивание отверстий.
  • Шлифование (плоское, круглое, внутреннее).
  • Зуборезные работы (нарезание зубьев шестерен).
• Термический цех:
  • Нормализация (для снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости).
  • Отжиг (для снижения твердости и повышения пластичности).
  • Закалка (для повышения твердости и прочности).
  • Отпуск (для снятия внутренних напряжений после закалки и улучшения пластичности).
  • Цементация (насыщение поверхности углеродом для повышения твердости и износостойкости).
  • Азотирование (насыщение поверхности азотом для повышения твердости, износостойкости и коррозионной стойкости).
• Сварочный цех:
  • Сварка различных видов (ручная дуговая, полуавтоматическая, автоматическая).
  • Сборка и сварка металлоконструкций.
• Инструментальный цех:
  • Изготовление и ремонт технологической оснастки (штампы, пресс-формы, приспособления).
• Кузнечный цех:
  • Горячая объемная штамповка.
  • Ковка.
• Гальванический цех:
  • Нанесение защитных покрытий (цинкование, хромирование, никелирование) для защиты от коррозии.
• Лаборатория (ОТК):
  • Контроль качества продукции на всех этапах производства.
  • Механические испытания (на растяжение, изгиб, ударную вязкость).
  • Химический анализ.
  • Металлографический анализ.
  • Измерение твердости.
  • Ультразвуковой контроль.
  • Рентгеновский контроль.

 

Технологические особенности обработки стали 20Х:

• Свариваемость: Сталь 20Х хорошо сваривается, однако при сварке необходимо соблюдать технологию, чтобы избежать образования трещин. Рекомендуется использовать электроды с основным покрытием.
• Термообработка: Для достижения оптимальных механических свойств сталь 20Х подвергают термообработке, включающей цементацию, закалку и отпуск. Режимы термообработки зависят от требований к конкретной детали.
• Механическая обработка: Сталь 20Х хорошо поддается механической обработке резанием в отожженном состоянии. После термообработки обрабатываемость ухудшается.
• Штамповка: При горячей штамповке необходимо учитывать склонность стали к обезуглероживанию поверхности.

Выбор стали 20Х:

Выбор стали 20Х для изготовления конкретной детали зависит от следующих факторов:

• Требования к прочности и твердости поверхности: Если требуется высокая твердость поверхности и износостойкость, то сталь 20Х является оптимальным выбором.
• Условия эксплуатации: Необходимо учитывать условия эксплуатации детали (нагрузки, температура, агрессивность среды).
• Технологические возможности предприятия: Необходимо учитывать возможности предприятия по термообработке, сварке и механической обработке.
• Экономические факторы: Необходимо учитывать стоимость стали и затраты на ее обработку.

 

Сталь 20Х – это универсальный конструкционный материал, широко используемый в различных отраслях промышленности. Благодаря своим высоким механическим свойствам, хорошей свариваемости и обрабатываемости, сталь 20Х позволяет изготавливать детали, работающие в условиях высоких нагрузок и износа. Правильный выбор режимов термообработки и соблюдение технологических требований позволяют обеспечить надежную и долговечную работу деталей из стали 20Х.