Сталь марки 20Х

Марка: 20Х (заменители: 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ) Класс: Сталь конструкционная легированная Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 10702-78, ГОСТ 2879-2006. 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 103-2006. Поковки и кованные заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70. Трубы ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 13663-86. Использование в промышленности: 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.

Химический состав в % стали 20Х
C	0,17 - 0,23
Si	0,17 - 0,37
Mn	0,5 - 0,8
Ni	до 0,3
S	до 0,035
P	до 0,035
Cr	0,7 - 1
Cu	до 0,3
Fe	~97

Зарубежные аналоги марки стали 20Х
США	5117, 5120, 5120H, G51170, G51200, H51200
Германия	20Cr4, 20CrS4
Япония	SCr420, SCr420H
Англия	207
Евросоюз	20Cr4
Болгария	20Ch
Венгрия	BC2
Польша	20H

Дополнительная информация и свойства

Удельный вес: 7830 кг/м3 Термообработка: Нормализация Твердость материала: HB 10 -1 = 179 МПа Температура критических точек: Ac1 = 750 , Ac3(Acm) = 825 , Ar3(Arcm) = 755 , Ar1 = 665 , Mn = 390 Температура ковки, °С: начала 1260, конца 750. Заготовки сечением до 200 мм охлаждаются на воздухе, 201-700 мм подвергаются низкотемпературному отжигу. Обрабатываемость резанием: в горячекатанном состоянии при HB 131 и σв=460 МПа, К υ тв. спл=1,3 и Кυ б.ст=1,7 Свариваемость материала: без ограничений кроме химико-термически обработанных деталей. Способы сварки: РДС, КТС без ограничений. Флокеночувствительность: малочувствительна. Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.

Механические свойства стали 20Х
ГОСТ	Состояние поставки, режим термообработки	Сечение, мм	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)	НВ, не более
ГОСТ 4543-71	Пруток. Закалка 880 °С, вода или масло; закалка 770-820 °С, вода или масло; отпуск 180 °С, воздух или масло	15	640	780	11	40	59
ГОСТ 10702-78	Сталь нагартованная калиброванная и калиброванная со специальной отделкой без термообработки			590	5	45		207
	Пруток. Цементация 920-950 °С, воздух; закалка 800 °С, масло; отпуск 190 °С, воздух	60	390	640	13	40	49	250 (поверхности 55-63)

Механические свойства поковок из стали 20Х
Термообработка	Сечение, мм	КП	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)	НВ, не более
Нормализация	до 100 100-300 300-500	195	195	390	26 23 20	55 50 45	59 54 49	111-156
	до 100 100-300	215	215	430	24 20	53 48	54 49	123-167
	до 100	245	245	470	22	48	49	143-179
Закалка. Отпуск	100-300	245	245	470	19	42	39	143-179
	до 100 100-300	275	275	530	20 17	40 38	44 34	156-197
	100-300 100-300	315 345	315 345	570 590	14 17	35 40	34 54	167-207 174-217

Механические свойства стали 20Х в зависимости от температуры отпуска
Температура отпуска, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)
Пруток диаметром 25 мм. Закалка 900 °С, масло
200 300 400 500 600	650 690 690 670 610	880 880 850 780 730	18 16 18 20 20	58 65 70 71 70	118 147 176 196 225

Механические свойства стали 20Х при повышенных температурах
Температура испытаний, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)
Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм кованый и нормализованный. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,009 1/с
700 800 900 1000 1100 1200	120 63 51 33 21 14	150 93 84 51 33 25	48 56 64 78 98	89 74 88 97 100

Предел выносливости стали 20Х
σ-1, МПА	n	Термообработка
	107	σ4001/10000=137 МПа, σ4001/100000=88 МПа, σ5001/10000=59 МПа
235		Нормализация. σ0,2=295-395 МПа, σв=450-590 МПа, HB=143-179
395		Закалка. Высокий отпуск. σ0,2=490 МПа, σв=690 МПа, HB=217-235
412		Цементация. Закалка. Низкий отпуск. σ0,2=790 МПа, σв=930 МПа, HRC=57-63

Ударная вязкость стали 20Х KCU, (Дж/см2)
Т= +20 °С	Т= -20 °С	Т= -40 °С	Т= -60 °С	Термообработка
280-586	280-289	277-287	261-274	Пруток диаметром 115 мм. Закалка. Отпуск

Прокаливаемость стали 20Х (ГОСТ 4543-71)
Расстояние от торца, мм										Примечание
1,5	3	4,5	6	7,5	9	10,5	12	13,5	18	Закалка 860 °С
38,5-49	34-46,5	29-44	24,5-40	22-35,5	32,5	30	28,5	27	24,5	Твердость для полос прокаливаемости, HRC

Количество мартенсита, %	Критическая твердость, HRCэ	Критический диаметр в воде	Критический диаметр в масле
50 90	32-36 38-42	26-48 12-28	8-24 3-9

Физические свойства стали 20Х
T (Град)	E 10- 5 (МПа)	a 10 6 (1/Град)	l (Вт/(м·град))	r (кг/м3)	C (Дж/(кг·град))	R 10 9 (Ом·м)
20	2.16		42	7830
100	2.13	10.5	42	7810	496
200	1.98	11.6	41	7780	508
300	1.93	12.4	40		525
400	1.81	13.1	38	7710	537
500	1.71	13.6	36		567
600	1.65	14	33	7640	588
700	1.43		32		626
800	1.33		31		706

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.

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.

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 R_с = 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 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.