Стальной круг 20ХГСА: конструкционная хромомарганцево-кремнистая сталь для нагруженных деталей
Круг стальной 20ХГСА — горячекатаный или кованый сортовой прокат из конструкционной легированной стали хромомарганцево-кремнистой группы. Марка 20ХГСА содержит углерод в пределах 0,17–0,23 %, хром 0,8–1,1 %, марганец 0,8–1,1 %, кремний 0,9–1,2 %. Такое сочетание обеспечивает сквозную прокаливаемость в сечениях до 40–50 мм и высокий комплекс механических свойств после термической обработки. Круг поставляется по ГОСТ 4543-2016 в диапазоне диаметров 12–200 мм; предельные отклонения, кривизна и овальность регламентируются категориями точности.
Термическая обработка и механические свойства
Оптимальный режим — закалка от 880–900 C в масле с последующим высоким отпуском при 550–650 C. После улучшения достигается сочетание прочности и ударной вязкости, необходимое для динамически нагруженных деталей. Сталь склонна к отпускной хрупкости второго рода, поэтому охлаждение после высокого отпуска проводят в масле или воде. Для снятия внутренних напряжений после черновой механообработки применяют нормализацию при 900–930 C.
| Состояние | в, МПа | 0,2, МПа | 5, % | KCU, Дж/см |
|---|---|---|---|---|
| Нормализация | 780–880 | 590–690 | 12–14 | 59–78 |
| Закалка + отпуск 600 C | 980–1180 | 835–980 | 10–12 | 59–88 |
| Закалка + отпуск 550 C | 1180–1370 | 980–1180 | 8–10 | 49–69 |
Технологические характеристики
- Температура ковки — 1180–850 C, охлаждение замедленное.
- Свариваемость ограниченная: требуется подогрев 150–200 C и последующая термообработка.
- Обрабатываемость резанием в улучшенном состоянии — удовлетворительная.
- Склонность к обезуглероживанию при нагреве без защитной атмосферы.
- Прокаливаемость — сквозная в сечениях до 50 мм.
Области применения
Круг 20ХГСА востребован в узлах, работающих при знакопеременных и ударных нагрузках. Из него изготавливают:
- валы, оси и торсионные валы грузоподъёмных механизмов;
- крепежные детали ответственного назначения — шпильки, болты, штифты;
- зубчатые колёса и валы редукторов прокатных станов;
- детали бурового и нефтегазового оборудования;
- элементы шасси и подвески спецтехники;
- пружинные и рессорные элементы после соответствующей термообработки.
Вопросы и ответы
Чем 20ХГСА отличается от 20ХГНМ?
20ХГСА легирована кремнием вместо никеля и молибдена, что снижает прокаливаемость и ударную вязкость при отрицательных температурах, но уменьшает стоимость. Для сечений свыше 50 мм предпочтительна 20ХГНМ.
При какой температуре проводится закалка круга 20ХГСА?
Нагрев под закалку — 880–900 C, охлаждение в масле. Отпуск выбирается в зависимости от требуемого уровня прочности: 550–650 C для улучшения.
Возможна ли сварка круга 20ХГСА?
Свариваемость ограниченная. Необходим предварительный подогрев 150–200 C, сварочные материалы с низким содержанием водорода и последующая термообработка для предотвращения трещин.
Какой диаметр круга поставляется по ГОСТ 4543-2016?
Стандарт охватывает сортовой прокат диаметром от 5 до 250 мм в зависимости от способа производства. Наиболее распространены диаметры 20–120 мм.
