Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 20ХМ

Сталь конструкционная легированная 20ХМ: описание, свойства, применение

Сталь 20ХМ – это конструкционная легированная сталь, обладающая оптимальным сочетанием прочности, пластичности и свариваемости. Благодаря своему химическому составу и термообработке, она широко применяется в различных отраслях промышленности для изготовления ответственных деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и температур.

Основные свойства стали 20ХМ:

• Высокая прочность: Обеспечивает надежную работу деталей в условиях статических и динамических нагрузок.
• Хорошая пластичность: Позволяет подвергать сталь различным видам обработки, включая ковку, штамповку и гибку.
• Удовлетворительная свариваемость: Дает возможность изготавливать сварные конструкции без значительного ухудшения механических свойств.
• Повышенная устойчивость к отпускной хрупкости: Важное свойство для деталей, работающих при повышенных температурах.
• Прокаливаемость: Обеспечивает возможность получения высокой твердости и прочности в закаленном состоянии.

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

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.17 - 0.24
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.40 - 0.70
Хром (Cr)	0.70 - 1.00
Никель (Ni)	до 0.30
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.025
Фосфор (P)	до 0.025

Расшифровка обозначения стали 20ХМ:

• 20: Указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0.20%).
• Х: Обозначает наличие хрома в качестве легирующего элемента.
• М: Обозначает наличие молибдена в качестве легирующего элемента (молибдена в данной стали немного, поэтому цифра после буквы отсутствует).

Механические свойства стали 20ХМ (ГОСТ 4543-71):

Механические свойства стали 20ХМ зависят от способа термообработки. Приводятся значения для различных состояний поставки:

• Нормализация:
  • Предел текучести (σт): ≥ 345 МПа
  • Предел прочности (σв): ≥ 580 МПа
  • Относительное удлинение (δ5): ≥ 21%
  • Относительное сужение (ψ): ≥ 50%
  • Ударная вязкость (KCU): ≥ 78 Дж/см²
• Закалка и высокий отпуск:
  • Предел текучести (σт): ≥ 440 МПа
  • Предел прочности (σв): ≥ 630 МПа
  • Относительное удлинение (δ5): ≥ 19%
  • Относительное сужение (ψ): ≥ 50%
  • Ударная вязкость (KCU): ≥ 78 Дж/см²
• Закалка и средний отпуск: (для толстолистового проката)
  • Предел текучести (σт): ≥ 685 МПа
  • Предел прочности (σв): ≥ 835 МПа
  • Относительное удлинение (δ5): ≥ 12%
  • Относительное сужение (ψ): ≥ 40%
  • Ударная вязкость (KCU): ≥ 39 Дж/см²

Физические свойства стали 20ХМ:

• Плотность: 7850 кг/м³
• Модуль упругости: 206 ГПа
• Коэффициент линейного расширения (20-100°C): 11.7 x 10^-6 / °C
• Теплопроводность: 44 Вт/(м*К)
• Удельная теплоемкость: 480 Дж/(кг*К)
• Электрическое сопротивление: 0.24 мкОм*м

Области применения стали 20ХМ:

Сталь 20ХМ широко используется в различных отраслях промышленности благодаря своим свойствам:

• Машиностроение: Изготовление зубчатых колес, валов, шестерней, крепежных деталей, осей и других деталей, работающих при средних и высоких нагрузках.
• Автомобилестроение: Производство деталей двигателей, трансмиссий, подвески, рулевого управления, требующих высокой прочности и износостойкости.
• Энергетика: Изготовление деталей паровых турбин, компрессоров, насосов, работающих при повышенных температурах и давлениях.
• Нефтегазовая промышленность: Производство бурового оборудования, трубопроводной арматуры, деталей насосов и компрессоров, работающих в агрессивных средах.
• Авиационная промышленность: Изготовление деталей авиационных двигателей и шасси, требующих высокой прочности и надежности.

Виды металлопроката из стали 20ХМ:

Сталь 20ХМ поставляется в различных видах металлопроката:

• Сортовой прокат: Круг, квадрат, полоса, шестигранник.
• Листовой прокат: Листы, плиты.
• Трубы: Бесшовные и сварные трубы.
• Поковки и штамповки: Заготовки деталей различной формы, изготовленные методом ковки или штамповки.

ГОСТы, регламентирующие сталь 20ХМ и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 4543-71: Сталь конструкционная легированная. Марки.
• 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 2879-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент.
• ГОСТ 19281-2014: Прокат толстолистовой и широкополосный из сталей общего назначения.
• ГОСТ 8734-75: Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент.
• ГОСТ 8733-74: Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент.
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной легированной стали. Общие технические условия.

Операции в цехах, использующие материалы из стали 20ХМ:

Сталь 20ХМ находит применение в различных цехах металлургических и машиностроительных предприятий, где проводятся следующие операции:

• Заготовительный цех:
  • Резка металлопроката (круга, квадрата, листа) на заготовки требуемой длины и формы с использованием ленточнопильных, дисковых пил, гильотинных ножниц, плазменной и лазерной резки.
  • Сортировка и складирование заготовок.
• Кузнечный цех:
  • Ковка заготовок на молотах и прессах для придания им требуемой формы и размеров.
  • Термическая обработка поковок (нормализация, отжиг) для снятия внутренних напряжений и улучшения механических свойств.
• Термический цех:
  • Закалка деталей для повышения твердости и прочности.
  • Отпуск закаленных деталей для снятия внутренних напряжений и придания требуемых механических свойств (высокий, средний или низкий отпуск).
  • Цементация и азотирование для повышения твердости поверхности деталей.
• Механический цех:
  • Токарная обработка: обработка заготовок на токарных станках для придания им точных размеров и формы.
  • Фрезерная обработка: обработка заготовок на фрезерных станках для получения плоских и фасонных поверхностей.
  • Шлифовальная обработка: окончательная обработка деталей для достижения высокой точности и гладкости поверхности.
  • Сверление и растачивание: создание отверстий различных диаметров и форм.
  • Нарезание резьбы: создание наружной и внутренней резьбы на деталях.
• Сварочный цех:
  • Сварка деталей из стали 20ХМ с использованием различных методов сварки (ручная дуговая сварка, полуавтоматическая сварка, автоматическая сварка под флюсом).
  • Контроль качества сварных швов (визуальный, ультразвуковой, рентгеновский).
  • Термическая обработка сварных конструкций для снятия сварочных напряжений.
• Инструментальный цех:
  • Изготовление технологической оснастки (штампы, пресс-формы, кондукторы, приспособления) для различных операций.
• Ремонтный цех:
  • Восстановление изношенных деталей и узлов оборудования с использованием деталей из стали 20ХМ.
  • Изготовление запасных частей.

Использование стали 20ХМ в данных операциях позволяет создавать прочные, надежные и долговечные изделия, отвечающие требованиям современной промышленности. Правильный выбор режима термообработки и технологии обработки обеспечивает оптимальное сочетание механических свойств и эксплуатационных характеристик деталей.