Круг 20Х
Марка: 20Х (заменители: 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ)
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
| 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 Rс = 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.
