Описание стали 20Х и ее обработка

В настоящее время существует очень много различных видов стали. Каждому из них присваивается своя маркировка. Так, для производства многих конструкций, запчастей и деталей сегодня используется качественный сплав марки 20X. Описание данной стали, а также особенности ее обработки рассмотрим в этой статье.

Цифровое обозначение «20», которое присутствует в наименовании рассматриваемого металла, указывает на то, что в нем содержится углерод в объеме 0,2% от общего содержания. В названии стали есть и буквенное обозначение «X». Оно свидетельствует о том, что в таком материале содержится хром. Его количество составляет 1,5%.

Металл с маркировкой 20X является конструкционным, легированным и хромистым. Сегодня этот материал используется очень широко. Сталь марки 20Х содержит в себе такую комбинацию химических элементов:

• кремний – содержание этого компонента находится в пределах 0,17-0,37%;
• марганец – от 0,5 до 0,8% от общего состава;
• медь – не более 0,3%;
• никель – аналогично – не более 0,3%;
• сера – нежелательные компонент, который содержится в стали 20Х в объеме 0,035%;
• углерод – важный химический элемент, на который в рассматриваемом металле приходится от 0,17 до 0,23%;
• фосфор – не более 0,035%;
• хром – от 0,7 до 1%.

Сталь, которая соответствует маркировке 20Х, имеет состав полностью соответствующий и регулируемый настоящими ГОСТами. Благодаря своему химическому составу металл характеризуется малой чувствительностью к формированию флокенов.

Сталь марки 20Х относится к категории конструкционных и легированных металлов. Она обладает определенными механическими, технологическими и физическими особенностями, обусловленными химическими элементами, что присутствуют в ее составе. Ниже ознакомимся со всеми главными характеристиками рассматриваемого популярного сплава.

Сперва обозначим главные механические параметры и особенности, которые характерны для современного сплава с маркой 20Х.

• Показатели твердости материала могут варьироваться, исходя из температурных значений, оказывающих на него прямое воздействие. Так, степень твердости после отжига стали представляется такими значениями – HB 10 -1 = 179 Мпа. Нагартованный материал имеет другую твердость, составляющую HB 10 -1 = 229 Мпа. Если речь идет о горячекатанном прутке, сделанном из стали 20Х, то его твердость составит HB 10 -1 = 163 Мпа. Абсолютно все перечисленные значения соответствуют установленным ГОСТам.
• Материал марки 20Х не демонстрирует флокеночувствительности благодаря своему химическому составу.
• Рассматриваемый вид стали может быть подвергнут температурным обработкам при определенных значениях температур. Материал адаптирован под процедуру нормализации, закалки и отпуска.
• Если подробно рассматривать механические свойства стали 20Х, то стоит обозначить предел ее текучести, который ровняется 245 H/мм. кв.
• Временное сопротивление материала на разрыв находится в пределах 410 H/мм. кв.
• Показатели относительного удлинения рассматриваемого сплава ограничены в 25%.
• Параметр относительного сужения стали с маркировкой 20Х составляет не менее 20%.

Для рассматриваемой марки стали характерны свои технологические свойства и параметры. Выделим самые важные из них.

• В первую очередь, стоит обозначить свариваемость качественного сплава с маркой 20Х. Данный материал может свариваться без каких-либо ограничений. В качестве исключения выступают только те случаи, когда стальные детали ранее были подвергнуты определенной химической и термической обработке. Разрешенными являются такие техники сварки стали: РДС, КТС.
• Как указывалось выше, материал может подвергаться процедуре ковки. Эта операция может осуществляться при следующих температурных значениях: начало – 1260 градусов Цельсия, конец – 760 градусов Цельсия. Металлические заготовки, сечение которых составляет менее 200 мм, проходят этап охлаждения на открытом воздухе. Если же сечение достигает отметок от 201 до 700 мм, то изделиям требуется отжиг при условии низких температурных показателей.
• Есть возможность обработки материала резанием в различных условиях, а именно – Kv тв. спл = 1,3 и Kv б. ст = 1,7 в горячекатаном состоянии при НВ 131 σв = 460 МПа.
• Критическая твердость HRC3 может составлять от 32-36 при процентном соотношении мартенсита 50. Если же количество последнего составляет 90%, то критическая твердость материала равняется 38-42 HRC3.
• Деформация рассматриваемого сплава может начаться под действием температуры в 11000 градусов Цельсия, а заканчиваться при значениях от 875 до 950 градусов.
• Технологичность стали 20Х может проявляться как при горячей, так и при холодной деформации. Материал относится к мартенситной категории, поэтому для него характерны такие критические точки: Ac1 = 820, а также Ac3 = 950 градусов Цельсия.
• В закаленном виде микроскопическая структура сплава состоит из карбидов и мартенсита. Если же речь идет о сожженном состоянии, то материал составляется из комбинации карбида M236C6 и высокохромистого феррита.

Разберемся в главных физических особенностях популярного сплава с маркировкой 20Х.

• Значение модуля нормальной упругости у этого вида металла может изменяться, исходя из температурных воздействий. Так, при температурах испытаний, находящихся в рамках от 20 до 800 градусов, модуль упругости стали может составлять от 216 до 133 Е, ГПА.
• Что касается модуля упругости при сдвиге посредством кручения, то здесь возможны показатели 84-50 Гпа.
• Уровень плотности сплава с маркировкой 20Х также может изменяться в зависимости от температуры испытаний. Обычно этот показатель составляет от 7830 до 7640 кг/м. куб.
• Коэффициентные значения, касающиеся тепловой проводности материала, могут составлять от 42 до 31.
• Расширение линейного типа может ровняться от 10,5 до 14, исходя из влияющей на материал температуры.

Сплав с маркировкой 20Х в настоящее время представляется в таком сортаменте и видах проката:

• круглый прокат горячего катания;
• шестигранный горячекатанный круглый прокат;
• прокат круглый и калибровкой;
• шестигранный калиброванный вид проката;
• холоднотянутый шестигранный тип профиля;
• прокат, имеющий специальную отделку на своей поверхности;
• штампованные разновидности стальных заготовок;
• поковки;
• прокат фасонного типа;
• шлифованные прутки;
• калиброванный прутки;
• шлифованные прутки, а также серебрянка.

В настоящее время сталь, промаркированная значением 20Х, имеет достаточное количество материалов-заменителей и качественных аналогов. Так, в качестве замены рассматриваемому металлу можно задействовать сплавы следующих марок:

• 15X;
• 20XH;
• 12XH2;
• 18ХГТ.

Что касается аналогов, свойства и характеристики которых максимально схожи с металлом 20Х, то здесь можно выделить такие экземпляры зарубежного производства:

• 20Cr4 и 20CrS4 – марки, изготовление которых налажено на территории Германии;
• 5120, 5120H – качественные разновидности стали, которые производятся в США;
• 207 – марка стали, производимая в Великобритании;
• SCr420, SCr420H – японские аналоги сплава 20Х;
• 20CH – болгарский аналог рассматриваемой стали;
• 20H – похожий сплав, который производится в Польше;
• BC2 – венгерский аналог;
• Ck22 – Швейцарский аналог;
• SM20C, SM20CK, SM22C – качественные типы сталей из Южной Кореи;
• 20, 20G, 20R, 20Z – китайские аналоги стали с маркировкой 20Х.

В настоящее время сплав, соответствующий маркировке 20Х, широко используется во многих областях. Из него изготавливают множество изделий различных типов. Сталь очень часто применяется для производства деталей для арматуры, а также пневматических приводов, которые не работают под действием давления, не подлежат процедуре сварки. Речь идет о таких элементах, которые не предназначены для эксплуатации в условиях очень низких температурных значений.

В промышленности сплав является весьма востребованным. Из него изготавливают такие функциональные и важные составляющие:

• втулки;
• шестеренки;
• гильзовые и дисковые элементы;
• плунжеры;
• рычажные детали высокой прочности;
• обоймы;
• прочие цементируемые предметы, от которых требуется повышенная прочность поверхностей при не самой высокой прочности сердцевины.

Структура рассматриваемого материала может быть изменена в результате разных типов обработки. Рассмотрим основные особенности термообработки сплава с маркировкой 20Х.

• Так, закалка стального прутка осуществляется при 880 градусах Цельсия, для обработки используется или вода, или масло. Также закалка может проходить при температурах от 770 до 820 градусов с отпуском при 180 градусах, с остужением в масле или на воздухе.
• Обработка в виде цементации прутка стали 20Х реализуется при температурных значениях от 920 до 950 градусов Цельсия, закалка – при 800 градусов, а отпуск – при 900 градусов. При этом охлаждение может происходить с использованием воды, масла или открытого воздуха.