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

Нержавеющая сталь СТ20 является распространенным материалом. Свойства его определяются на основании содержания углерода в составе, при увеличении концентрации повышаются твердость и хрупкость. Используется металл в машиностроительной отрасли благодаря высоким техническим характеристикам. Из него производят валы, трубы, подшипники скольжения и т.д.

Содержание составляющих регламентируется нормами, как и расшифровка наименования стали. У нее имеется несколько иностранных аналогов, которые схожи по составу и свойствам, но имеют другое название.

Вернуться к содержанию

Расшифровка

Расшифровка СТ20 позволяет получить информацию:

• сталь углеродистая обычного качества – СТ;
• номер состава – 20.

• Дополнительные индексы в конце названия указывают на состояние металла: «сп» — спокойная, «пс» — полуспокойная, «кп» — кипящая.
• 
• Вернуться к содержанию

Химический состав

Сталь относят к разряду конструкционных, высококачественных. К выплавке и разливке, а также исходным материалам предъявляются достаточно высокие требования. В состав материала входят:

• Fe;
• C – 0,02%;
• Si – 0,17-0,35%;
• Mg – 0,35-0,6%;
• Ni – 0,3%;
• Cr – 0,2%;
• Cu – 0,3%;
• P – 0,035%;
• S – 0,04%.

Углерод используется для повышения прочности и твердости сплава, но он негативно сказывается на пластичности. Кремний предназначен для связывания и выведения частиц водорода, кислорода и азота из нержавеющей стали СТ20. Это положительно влияет на уменьшение пористости и количество раковин, но отрицательно действует на прочность.

Марганец является раскислителем, используется в тех же целях, что и кремний. Он способен снизить количество свободной серы. Качество поверхности металла при добавлении марганца улучшается, снижается риск трещинообразования при термообработке, в том числе сварке и ковке.

Легирующие компоненты (Ni, Cr, Cu) улучшают эксплуатационные и антикоррозионные свойства. P и S в металле присутствуют в виде примесей, они повышают хрупкость, уменьшают вязкость и устойчивость к динамическим воздействиям.

В зависимости от степени раскисления сталь 20 разделяется на классы:

• спокойная;
• кипящая;
• полуспокойная.

Спокойная сталь не содержит кислорода за счет большого процента Si и Mg. О2 может присутствовать только в оксидах железа, что не способствует выделению газа при остывании. В результате материал характеризуется высокой плотностью и однородностью. На поверхности нержавеющей стали 20 может присутствовать небольшое количество газовых раковин, которые удаляют при мехобработке.

В кипящей стали присутствует только Mg, что обеспечивает увеличение количества закиси железа. При реакции с углеродом образуется углекислый газ, который активно выделяется при остывании металла. Это создает видимость кипения, откуда и появилось наименование «кипящая».

В сплаве образуются поры, которые приводят к уменьшению плотности и массы, эксплуатационных качеств, ухудшению свариваемости, неравномерному распределению компонентов состава, повышению риска трещинообразования.

К преимуществам относятся меньшая стоимость и отсутствие отходов при изготовлении.

Полуспокойная сталь обладает усредненными характеристиками по сравнению с вышеописанными металлами.

Вернуться к содержанию

Свойства материала

Течь марка стали СТ20 начинает при 1500 С, а переходит в жидкое состояние при повышении температуры на 100 С. Материал склонен к накоплению тепла и его передаче, при нагревании происходит расширение металла. Сплав характеризуется способностью передавать электрический ток, а также парамагнитными свойствами.

При работе в кислотной или щелочной среде происходит взаимодействие с элементами среды, что приводит к коррозии. Вода имеет аналогичное влияние на металл, при этом уменьшается привлекательность поверхности и эксплуатационные характеристики. Для снижения подобного воздействия предусматривается покрытие поверхности никелем, хромом и прочими элементами.

Сталь 20 является пластичной, но твердой и прочной. Она способна воспринимать нагрузку в 2,5 раза меньше, чем стандартная нержавейка.

При этом она устойчива к динамическим воздействиям, что обусловлено высокой вязкостью материала. При работе со знакопеременными нагрузками прочность ее снижается.

Для улучшения данных показателей предусматривается термообработка и мехобработка (наклеп, прокатка, нормализация, отжиг).

Сплав характеризуется высокой технологичностью, его можно обрабатывать с помощью давления и резки, штамповки любым способом. При этом на поверхности не образуются трещины. Для проведения сварочных работ не требуется нагрев элемента и термообработка. Шов характеризуется высоким качеством, прочность его в некоторых случаях аналогична показателю металла.

Нержавеющая сталь 20 принадлежит к цементируемым металлам, при этом происходит локализация углерода на поверхности. Для этого осуществляется нагрев в среде СО2, в результате твердость поверхностного слоя увеличивается. Это положительно сказывается на длительности безотказной службы конструкции при изменяющих направление нагрузках.

Вернуться к содержанию

Применение

Технические параметры материала позволяют использовать его в различных областях деятельности:

• машиностроительная отрасль – валы, кронштейны, крепежные элементы станков и червячных пар, шестеренки, муфты;
• изготовление труб и переходников;
• строительство – металлические конструкции (фермы, балки, колонны) и соединительные элементы.

Вернуться к содержанию

Технические характеристики

К основным характеристикам стали СТ20 относятся:

твердость поверхности/сердцевины при нагреве в среде СО2 по Роквеллу	62/35;
ударная вязкость	775 кДж/м2;
относительное удлинение/сужение при растяжении	25/55%;
электросопротивление	220 МОм/мм;
теплоемкость	485 Дж/кгК;
температура плавления	1500-1600 С;
предел выносливости	140 МПа;
предел текучести	210-270 МПа;
предел прочности	360-460 МПа;
модуль упругости	200 МПа;
линейное расширение	11,5 мкм;
коэффициент теплопроводности	47 Вт/мК;
плотность стали 20	7,85 т/м3.

Сваривается сталь без ограничений.

Вернуться к содержанию

Цена

Металл можно сдать в качестве лома, однако, стоимость его небольшая. Это обусловлено отсутствием дорогостоящих компонентов в составе. Автоматизация процесса производства позволила сократить затраты на изготовление. Лом стали 20 стоит порядка 28-30 тыс. руб. за тонну. При этом стоимость может быть ниже при наличии коррозии, или выше – при большом объеме металла.

Вернуться к содержанию

Прокат

Прокатная продукция пользуется высоким спросом во многих отраслях. Ее получают посредством:

• горячей деформации (t ? 4 мм);
• холодной деформации (t ? 4 мм).

В результате холодной обработки происходит дополнительное упрочнение за счет наклепа, а горячей – образуются окалины.

Прокат из марки стали СТ20 включает:

• проволоку, прутья;
• уголки, швеллеры, двутавры;
• листы, полосы;
• трубы, полученные волочением (прочные и более дорогие), и цельносварные холоднокатаные.

Вернуться к содержанию

Сортамент

Сортамент продукции из СТ20 включает:

• трубы;
• поковки и кованые заготовки;
• проволоку;
• ленты и листы разной толщины;
• калиброванные и шлифованные прутья;
• фасонки.

Вернуться к содержанию

Аналоги

К аналогам стали СТ20 относятся:

• китайская 20;
• французская 1С22;
• японская S20C;
• немецкая 1.0402;
• американские 1020, 1023.

Также рекомендуем посмотреть на следующие марки:

• AISI 321;
• AISI 304;
• 40Х13;
• 12Х18Н10Т.

Полезно? Сохраните себе на стену! Спасибо за лайк!

Источник: http://vse-postroim-sami.ru/materials/metal/10399_nerzhaveyushhaya-stal-st20/

Сталь 20

Во многом эксплуатационные качества металла зависят от концентрации углерода, так как с увеличением его концентрации повышается твердость поверхности, как и хрупкость. Довольно распространенным металлом можно назвать сталь 20.

Применяется она в машиностроительной области на протяжении длительного периода. Марка стали 20 обладает эксплуатационными качествами, которые подходят для создания подшипников скольжения, труб, валов и многих других изделий.

В других странах применяются собственные стандарты, но химический состав и эксплуатационные качества остаются схожими.

Сталь 20

Химический состав

Для обеспечения длительного срока службы химический состав оставляется сбалансированным. Кроме этого, в составе нет большого количества легирующих элементов, за счет чего обеспечивается простота производства. Состав стали 20 характеризуется следующим образом:

1. Основная часть металла представлена железом. Показатель его концентрации составляет 98%.
2. Как ранее было отмечено, основные эксплуатационные характеристики зависят от количества углерода и равномерности его распределения. При маркировке указывается именно этот элемент, в рассматриваемом случае его концентрация 0,2%. Стоит учитывать, что в нормативной документации указывается предел, которому должна соответствовать марка: от 0,17 до 0,24%.
3. В составе также отмечается большая концентрация магния и кремния: первый элемент в пределе 0,35-0,65%, второй 0,17-0,37%. Эти элементы также во многом определяют эксплуатационные характеристики металла.
4. В составе есть и другие химические элементы, в том числе вредные. Их концентрация выдерживается в строгом пределе, так как их наличие становится причиной снижения прочности и надежности, прочности и ухудшению других качеств.

Ст 20

Несмотря на то, что процесс легирования существенно повышает стоимость металла, этот процесс позволяет существенно увеличить характеристики материала. Примером назовем добавление в состав хрома, за счет которого структура становится более устойчивой к воздействию влаги. Все нержавеющие стали имеют высокий показатель концентрации хрома в составе.

Основные характеристики и свойства

При выборе металла уделяется много внимания основным характеристикам. К ним отнесем:

1. Показатель твердости. Он может варьировать в большом диапазоне и зависеть от того, была ли проведена термическая обработка. Твердость стали 20 выдерживается на уровне 163 МПа. Этого вполне достаточно для изготовления различных изделий, которые обладают высокой износостойкостью.
2. Также учитывается и плотность. Менее плотные материалы применяются для изготовления изделий, которые будут обладать небольшим весом. В рассматриваемом случае показатель составляет 7,85 к/см3.
3. Рассматривая основные характеристики учитывается предел текучести и предел прочности. Они рассматриваются при создании различных проектов. Металл Ст 20 может улучшаться для того, чтобы увеличить характеристики материала.
4. Структура характеризуется тем, что не склонна к отпускной хрупкости и образованию флокенов.
5. Проводимая термообработка стали 20 позволяет существенно увеличить срок службы изделия. Проводится она при определенных режимах. К примеру, для ковки структура нагревается до температуры 1 280 градусов Цельсия.
6. При необходимости есть возможность проводить сваривание деталей.
7. Ударная вязкость стали 20 определяет то, что металл часто применяется при изготовлении валов и других подобных изделий, которые могут использоваться при создании элементов, применяемых при создании различных механизмов. Модуль упругости также учитывается при рассмотрении основных свойств металла.
8. Средний коэффициент теплопроводности определяет то, что структура может нагреваться достаточно быстро, но при этом тепло отводится с высокой эффективностью.

Свойства Ст 20

Механические свойства стали 20 определяют довольно широкое распространение этой марки в машиностроительной и других область промышленности.

Как ранее было отмечено, технические характеристики могут улучшаться при проведении термической обработки или легировании.

Перестроение структуры металла позволяет повысить твердость поверхностного слоя, при добавлении других химических веществ могут придаваться особые качества, к примеру, коррозионная стойкость.

Скачать ГОСТ 1050-2013

Термическая обработка предусматривает изменение структуры за счет оказания воздействия определенной температуры. Критические точки выбираются в зависимости от особенностей химического состава. К особенностям подобной процедуры отнесем следующие моменты:

1. Для оказания требуемого воздействия применяется специальное оборудование. Примером можно назвать доменные и индукционные печи. На протяжении длительного периода использовали именно доменные печи, но они уступают индукционным. Второй вариант исполнения подходит для установки в небольших мастерских.
2. Критические точки учитываются при проведении рассматриваемой процедуры. Стоит учитывать, что они уже были выявлены для всех металлов, поэтому не нужно проводить исследования повторно.
3. Заготовка разогревается до требуемой температуры, после чего происходит первичное перестроение структуры. Время выдержки также является важным показателем, который должен учитываться, как и скорость нагрева.
4. Уделяется внимание и процессу охлаждения. Слишком большие заготовки охлаждаются на воздухе, так как возникают проблемы с созданием требующейся среды. На протяжении длительного периода охлаждение проводилось в воде, но это приводило к появлению окалины. Обеспечить более высокое качество термической обработки возможно за счет применения масла в качестве охлаждающей среды. Однако, при охлаждении в масле следует учитывать высокую вероятность образования токсичного дыма и воспламенения поверхности от высокой температуры.

Цвета закалки стали

Во многих случаях после термической обработки образуются поверхностные дефекты. Именно поэтому процедура применяется для заготовок или изделий, которые созданы с учетом припуска. После закалки часто проводится отпуск, который позволяет снять внутренние напряжения и снизить вероятность повреждения изделия при падении или возникновении ударной нагрузки.

Область применения

Низкая стоимость определяет то, что сталь 20, применение которой связано с изготовлением различных изделий, стали использовать для создания различного рода заготовок. Рассматривая особенности стали марки 20 и ее области применения, отметим следующие моменты:

1. Чаще всего применяется при котлостроении. Примером назовем изготовление труб и нагревательных элементов различного назначения.
2. В промышленность поставляются заготовки в виде прутка или листа.
3. Очень часто сталь улучшается путем цементации. Это позволяет увеличить твердость поверхности, но пластичную сердцевину. Примером можно назвать различные оси, кулачки и валики, пальцы и шпиндели, толкательные клапана, пальцы рессора и другие элементы, получившие широкое распространение в машиностроении.
4. На производственные площадки поставляется прокат с различным диаметром. При этом заготовка может обрабатываться резанием при применении токарного и фрезерного, сверлильного и другого оборудования.
5. Трубы изготавливаются при применении электросварки. Для этого применяется листовая сталь, которая сваривается в точке соприкосновения. При применении метода горячей деформации получают бесшовные трубы, которые обладают высокими эксплуатационными характеристиками.

Лист сталь 20

Подобные стали применяются на протяжении длительного периода. Стоит учитывать, что температура применения довольно низкая. Другими словами, структура может быстро нагреваться, за счет чего существенно повышается пластичность.

Также металл не может выдерживать воздействие низкой температуры, так как она делает структуру более хрупкой.

Существенно увеличить область применения стали 20 смогли при правильном проведении термической обработки, а также легировании структуры.

Как ранее было отмечено, рассматриваемые стандарты маркировки применяются исключительно при производстве металла на территории стран СНГ. Зарубежные производители проводят выпуск большого количества аналогов, которые обладают схожими эксплуатационными характеристиками. Производство стали 20 налажено в США, Германии, Японии и многих других европейских странах.

Зарубежные аналоги могут обладать несколько иным химическим составом, но эксплуатационные качества во многом схожи. Если рассматривать аналоги с другим химическим составом, то можно уделить внимание стали 30, 40Х и другим легированным сплавам. По своим основным качествам они несколько отличаются, но все же могут применяться при изготовлении идентичных изделий.

В заключение отметим, что низкая концентрация углерода определяет необходимость в проведении термической обработки. Очень часто выполняется закалка, а также отпуск, которые позволяют повысить твердость и износостойкость поверхности, но при этом снизить хрупкость.

Проводится цементация и другие процедуры внесения химических веществ в поверхностный слой. К примеру, цементация позволяет существенно увеличить твердость изделия. Многие процессы предусматривают применение специального оборудования.

Поэтому в домашних условиях провести улучшение металла не получится.

Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/stal-20.html

Сталь 20Х — конструкционная легированная

• Заменители
• Иностранные аналоги
• Вид поставки
• Назначение
• Расшифровка стали 20Х
• Применение стали 20Х корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)
• 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)
• Температура критических точек, °С
• Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)
• Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)
• Твердость (ГОСТ 4543-2016)
• Механические свойства проката (ГОСТ 4543-2016)
• Механические свойства проката
• Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)
• Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
• Механические свойств при повышенных температурах
• Предел выносливости при n = 107
• Ударная вязкость KCU
• Технологические свойства
• Свариваемость
• Критический диаметр d
• Физические свойства
• Узнать еще

Заменители

Стали 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ.

Иностранные аналоги

Германия DIN	20Cr4, 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 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. Трубы ГОСТ 8731 гр.В, ГОСТ 8733 гр.В	От -40 до 450	Для 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 стали	Закалка + отпуск при температуре, °С	Примерный уровень прочности, Н/мм2 (кгс/мм2)	Температура применения не ниже, °С	Использование в толщине не более, мм
20Х	200	900 (90)	-60	15

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

Ас1	Ас3	Аr3	Аr1	Mн
750	825	755	665	390

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 стали	Твердость HB, не более
   20Х	179

   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 стали	Твердость НВ, не более
   20Х	229

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/мм2	Временное сопротивление σв, Н/мм2	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/см2	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

Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)

Термообработка	Сечение, мм	КП	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %	KCU, Дж/см2	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/см2
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 = 107

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

Ударная вязкость KCU

Состояние поставки	KCU, Дж/см2, при температуре, °С
+20	-20	-40	-60
Пруток диаметром 115 мм; закалка + отпуск	280-286	280-289	277-287	261-274

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 — Kv тв.спл = 1,3 и Kv 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 HRC3	Количество мартенсита, %	d, мм, после закалки
в воде	в масле
32-36	50	26-48	8-24
38-42	90	12-28	3-9

Физические свойства

Плотность ρ кг/см3 при температуре испытаний, °С

Сталь	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
20Х	7830	7810	7780	—	7710	—	7640	—	—	—

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

Сталь	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
20Х	42	42	41	40	38	36	33	32	31	—

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

20-100	20-200	20-300	20-400	20-500	20-600	20-700	20-800	20-900	20-1000
10,5	11,6	12,4	13,1	13,6	14,0	—	—	—	—

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

20-100	20-200	20-300	20-400	20-500	20-600	20-700	20-800	20-900	20-1000
496	508	525	537	567	588	626	706	—	—

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

Сталь	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
20Х	216	213	198	193	181	171	165	143	133	—

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

Сталь	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
20Х	84	83	76	74	71	67	62	55	50	—

Источник: http://enginiger.ru/materials/konstruktsionnaya-legirovannaya/stal-20h-konstruktsionnaya-legirovannaya/

Сталь 20 — характеристики, применение, ГОСТ

Одна из самых востребованных сталей в производстве — сталь 20. Список ее использования займет не одну страницу. Строительство и машиностроение, гидравлика и станкостроение, металлоконструкции и тракторостроение. Все эти отрасли в той или иной степени используют её. Какие характеристики стали 20 не позволяют терять ей своей актуальности по сей день?

Расшифровка

Сталь 20 относится к группе высококачественных конструкционных сталей. Высококачественная означает более строгие требования к химическому составу шихты, процессам выплавки и разливки.

Сталь 20 включает в себя следующие химические элементы:

• Углерод (0,2%). Цифра 20 в названии сплава отображает содержание данного компонента в сотых долях процента. Углерод ответственен за упрочнение. Увеличение его в составе приводит к повышению твердости и прочности. Обратным эффектом является параллельное уменьшение пластичности.
• Кремний (0,17-0,35%). Основное назначение кремния – это удаление частиц водорода, кислорода и азота из состава сплава. Наличие данных газов в составе повышает пористость и количество газовых раковин, что сильно снижает прочность стали.
• Марганец (0,35-0,6%), как и кремний, — сильный раскислитель, но помимо этого активно способствует удалению серы. Он положительно влияет на качество поверхности сплава. Также снижает вероятность образования трещин во время горячей обработки давлением. Улучшает протекание процессов сварки и ковки.
• Никель (до 0,3%), хром (до 0,2%) и медь (до 0,3%) в целом положительно влияют как на механические, так и на коррозионностойкие характеристики стали. Но их содержание слишком мало, чтобы оказать какое-то серьезное воздействие на сплав.
• Фосфор (до 0,035%) и сера (до 0,04) относятся к вредным типам примесей. Их содержание является причиной повышенной хрупкости стали. Также сильно падает значение вязкости и, соответственно, устойчивости к ударным нагрузкам.
• Остальная часть химического состава приходится на железо.

По уровню раскисления сталь марки 20 делится на 3 категории: спокойная, полуспокойная и кипящая.

• Спокойная сталь 20 получается в результате полного удаления кислорода из состава сплава. Осуществляется это с помощью введения таких элементов как кремний и марганец. Данный тип стали включает минимальное количество оксидов железа, которое и способствует «спокойному» (без выделения газов) застыванию сплава в ковше. Сталь получается плотная и однородная по составу. Лишь в верхней части образуется газовая раковина, которая благополучно удаляется в процессе механической обработки.
• Кипящая сталь 20 раскисляется только марганцем. Как результат, это становится причиной повышенного содержания закиси железа. Данное соединение при взаимодействии с углеродом образует углекислый газ. Как следствие, на поверхности расплавленного сплава начинают появляться газовые пузыри, создавая впечатление, будто сплав кипит. Данная сталь имеет высокую пористость. Ее химические компоненты неравномерно распределены по всему объему сплава. Все это приводит к резкому снижению механических характеристик, увеличению риска образования трещин и ухудшение свариваемости. Среди плюсов кипящей стали стоит отметить меньшую стоимость и безотходность производства.

• Существует также полуспокойная сталь 20, которая по своим характеристикам представляет что-то среднее между двумя вышеописанными видами сталей.

Аналоги

Сталь 20 обладает большим количеством аналогов по всему миру. Среди них выделяются следующие марки:

• США 1020,1023.
• Германия 1.0402.
• Япония S20C.
• Франция 1С22.
• Китай 20.

Физические свойства

Плотность стали 20 составляет 7850 кгм3. Плавиться начинает при температуре 1500 ºС. Окончательный переход в жидкую фазу происходит при 1600 ºС. Сталь 20 хорошо проводит и накапливает тепло. Коэффициент теплопроводности равен 48 Втм*К, а удельная теплоемкость 490 Джкг *К. При увеличении температуры сталь расширяется. Коэффициент линейного расширения равен 11,6*10-6 1/град.

Проводит электрический ток. Удельное электрическое сопротивление составляет 220 МОм*мм. Парамагнитен.

Химические свойства

Сталь 20 не отличается высокой химической стойкостью к большинству кислот и щелочей. При взаимодействии с водой на ее поверхности начинают образовываться следы ржавчины, которые являются причиной резкого ухудшения внешнего вида и прочностных свойств.

Коррозионную стойкость повышают путем нанесения гальванических покрытий: цинка, хрома и т.д.

Механические свойства

Среди особенностей стали 20 выделяется высокая пластичность, умеренное значение твердости и прочности. Модуль упругости равен 200 МПа. Относительное удлинение при разрыве составляет 23-26%, а относительное сужение до 55%.

Предел прочности на разрыв колеблется в пределах 36-46 Кгмм2, что в 2,5 раза меньше чем у нержавейки. «Течь» (способность деформироваться без увеличения нагрузки) сталь начинает уже при 21-27 кгмм2.

Обладает повышенной вязкостью, что позволяет сплаву справляться с достаточными ударными воздействиями. Ударная вязкость равна 780 кДжм2. В условия знакопеременных нагрузок работает значительно хуже.

Прочностная характеристика стали может быть повышена проведением механического (наклеп и прокатывание роликами) или термического (нормализация и отжиг) упрочнения.

Технологические свойства

Сталь 20 является высокотехнологичным сплавом. Она хорошо поддается как обработке давлением так резанию. Штампуется как в горячем, так и в холодном состоянии. Не имеет предрасположенности к образованию трещин при обработке давлением.

Сплав относиться к первой группе свариваемости. Ее сварка не требует проведения предварительного нагрева и последующей термической обработки. Сварные швы получаются плотными и при сварке в стык по прочности не уступают цельному металлу.

Также сталь 20 относиться к цементируемой категории сплавов. Процесс цементации заключается в насыщение поверхности сплава частицами углерода. Для этого ее нагревают в специальной среде углекислого газа.

Как результат, твердость цементируемого слоя получается до 62 HRC, а сердцевина при этом остается «мягкой» 20-35 HRC.

Данная химикотермическая обработка сильно повышает долговечность изделия при воздействии переменных нагрузок.

Виды проката

Все вышеперечисленные описания делают марку стали 20 востребованной при изготовлении разного вида прокатного профиля. Прокат получают двумя основными способами:

• Горячее деформирование. Применяют к заготовкам, толщина которых более 4 мм. Недостатком такой обработки — образование окалины, являющейся дополнительным концентратором напряжения.
• Холодное деформирование. Используют при прокате заготовок толщиной до 4 мм. Основное преимущество данной обработки — дополнительное упрочнение сплава в результате наклепа.

Из стали 20 получают следующие изделия:

• Цельносварные холоднокатаные трубы. Листы сворачивают по радиусу и затем сваривают его края прямым швом.
• Бесшовные трубы. Получают методом горячего и холодного волочения. Особенности данных труб — повышенная прочность, по сравнению с их сварными аналогами и, соответственно, более высокая стоимость.
• Всевозможные виды профиля: пруток, лист, уголок, швеллер, двутавр, проволока и прочее.

Область применения

Особенности стали 20 позволили ей получить широкое распространение в разных отраслях промышленности.

• В машиностроении сталь 20 нашла применение как материал для изготовления соединительных муфт, шестерней и элементов червячных пар. Также из нее делают всевозможные приспособления для крепления инструмента на станочном оборудовании и соединительные элементы между звеньями механизмов (кронштейны, валы и прочее).
• Применение стали 20 при производстве трубопроводной арматуры. Из нее изготавливают как трубы, так и переходные элементы: крестовины, штуцера, ниппеля, накидные гайки и т.д.
• В строительстве применение стали 20 обосновано сочетанием сплавом таких свойств как отличная свариваемость, умеренная прочность и низкая цена. Используется, в первую очередь, при производстве металлоконструкций. Из не ее изготавливают разнообразные несущие фермы, поперечные перекладины и стойки, а также элементы крепежа: болты, гайки и т.д.

ГОСТ

Стандарты производства изделий из марки 20:

• 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.

Цена

Сталь 20 относится к черному металлолому. Она не содержит в себе никаких дорогостоящих химических элементов. Процесс выплавки давно отработан и не требует относительно крупных финансовых затрат. В связи с этим, цена на нее также не отличается высоким значением.

Одна тонна лома стоит ориентировочно 28 000 – 30 000 рублей. Значение цены зависит от двух факторов:

• Наличие следов коррозии.
• Объем партии. Как правило, пункты приема металлолома делают наценку при сдаче лома от 1000 тонны.

Источник: https://prompriem.ru/stati/stal-20.html

Конструкционная сталь характеристики, свойства

Конструкционная легированная сталь 20Х

Марка 20Х – назначение

Конструкционная легированная хромистая сталь 20Х используется для изготовления цементуемых деталей с высокой твердостью поверхности и низкой прочностью сердцевины, работающих при трении на износ – шестерни, втулки, гильзы, обоймы, плунжеры, диски, рычаги, другая продукция.

Сталь 20Х – отечественные аналоги

Марка металлопроката

Заменитель

20Х	12ХН2
15Х
18ХГТ
20ХН

Характеристики

Марка

ГОСТ

Зарубежные аналоги

Классификация

20Х	8731–87	есть	Сталь конструкционная легированная
4543–71
10702–78

Материал 20Х – технологические свойства

Флокеночувствительность

Свариваемость

Способы сварки

Склонность к отпускной хрупкости

малочувствительна	без ограничений	КТС, РДС	не склонна

Марка 20Х – химический состав

Массовая доля элементов не более, %:

Кремний

Марганец

Медь

Никель

Сера

Углерод

Фосфор

Хром

0,17–0,37	0,5–0,8	0,3	0,3	0,035	0,17–0,23	0,035	0,7–1

Сталь 20Х – механические свойства

Сортамент

ГОСТ

Размеры – толщина, диаметр

Термообработка

KCU

y

d5

sT

sв

мм	кДж/м2	%	%	МПа	МПа
Трубы	8731–87	16	431
Пруток	4543–71	15	Закалка. Отпуск	590	40	11	635	780

Материал – твердость, Мпа

Сортамент

ГОСТ

HB 10-1

Прокат после отжига	4543–71	179
нагартован.	229
Пруток горячекатан.	10702–78	163

Марка – температура критических точек, 0С

Критические точки

Ac1

Ac3

Ar1

Ar3

Mn

Температура

750	825	665	755	390

Сталь 20Х – физические свойства

Т

R 109

E 10-5

l

a 106

r

C

Град	Ом·м	МПа	Вт/(м·град)	1/Град	кг/м3	Дж/ (кг·град)
20	2.16	42	7830
100	2.13	42	10.5	7810	496
200	1.98	41	11.6	7780	508
300	1.93	40	12.4	525
400	1.81	38	13.1	7710	537
500	1.71	36	13.6	567
600	1.65	33	14	7640	588
700	1.43	32	626
800	1.33	31	706

Материал 20Х – точные и ближайшие зарубежные аналоги

Англия

Болгария

Венгрия

Германия

Евросоюз

Польша

США

Япония

BS	BDS	MSZ	DIN, WNr	EN	PN	—	JIS
5117 5120 5120H G51170 G51200 H51200

Условные обозначения

Механические свойства

HB

KCU

y

d5

sT

sв

МПа	кДж / м2	%	%	МПа	МПа
Твердость по Бринеллю	Ударная вязкость	Относительное сужение	Относительное удлинение при разрыве	Предел текучести	Предел кратковременной прочности

Свариваемость

Без ограничений

Сварка с ограничениями

Трудносвариваемая

Подогрев

Термообработка

нет	до 100–1200С	200–3000С
нет	есть	отжиг

Физические свойства

R

r

C

l

a

E

T

Ом·м	Удельное сопротивление
кг/м3	Плотность
Дж/(кг·град)	Удельная теплоемкость
Вт/(м·град)	Коэффициент теплопроводности
1/Град	Коэффициент линейного расширения
МПа	Модуль упругости
Град.	Температура

Купить металлопрокат из конструкционной легированной стали 20Х в Санкт-Петербурге Вы можете по телефону +7(812) 703-43-43. Специалисты компании «ЛенСпецСталь» оформят заказ, сориентируют по сортаменту, ценам, условиям доставки.

Продукция

Доставка

Контакты

Источник: https://www.lsst.ru/spravochnik-metalloprokata/konstruktsionnaya-stal/stal-20kh/