Стальной пруток 20Х: конструкционная легированная сталь для деталей повышенной прочности
Стальной пруток 20Х — сортовой прокат из конструкционной легированной хромистой стали, поставляемый по ГОСТ 4543-2016. Марка содержит 0,8–1,1 % хрома при содержании углерода 0,17–0,23 %, что обеспечивает сквозную прокаливаемость в сечениях до 25–30 мм и предел прочности после улучшения 880–1080 МПа. Пруток выпускают горячекатаным, кованым и калиброванным, в термически обработанном или без термообработки состоянии, диаметром от 5 до 250 мм.
Сортамент и состояние поставки
Прутки 20Х производят в виде круглого профиля, квадрата и шестигранника. Калиброванный прокат проходит волочение с последующим отжигом, обеспечивая шероховатость Ra 1,25 мкм и предельные отклонения по h11–h12, что позволяет использовать его без предварительной механической обработки на автоматах продольного точения. Горячекатаный пруток поставляется с обточенной или необточенной поверхностью, кривизна не превышает 0,5 % длины для калиброванного сортамента.
- Круглый горячекатаный пруток — диаметр 12–250 мм, ГОСТ 2590
- Калиброванный круглый пруток — диаметр 5–80 мм, ГОСТ 7417, группа В и Б
- Квадрат горячекатаный — 12–100 мм, ГОСТ 2591
- Шестигранник калиброванный — 8–70 мм, ГОСТ 8560
- Пруток со специальной отделкой поверхности — ГОСТ 14955
Химический состав и механические свойства
Сталь 20Х относится к группе улучшаемых хромистых сталей перлитного класса. Хром повышает прокаливаемость и устойчивость против отпуска, но не вызывает склонности к отпускной хрупкости второго рода. После закалки от 880 C в масле и высокого отпуска при 500–540 C формируется структура сорбита, обеспечивающая сочетание прочности и ударной вязкости KCU не ниже 60 Дж/см.
| Показатель | Значение | Условие испытания | Термообработка | Твёрдость, HB |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности в | 880–1080 МПа | растяжение | закалка 880 C, масло; отпуск 500 C | 241–285 |
| Предел текучести т | 640 МПа | растяжение | улучшение | 241–285 |
| Относительное удлинение | 12 % | растяжение | улучшение | — |
| Ударная вязкость KCU | 60 Дж/см | изгиб с надрезом | улучшение | — |
| Твёрдость горячекатаного прутка | 217 HB | по Бринеллю | без термообработки | 170–217 |
Технологические особенности обработки
Пруток 20Х обладает удовлетворительной обрабатываемостью резанием в улучшенном состоянии — коэффициент обрабатываемости составляет 0,7–0,8 относительно стали 45. Свариваемость ограниченная: сварка возможна с предварительным подогревом до 150–200 C и последующей нормализацией для снятия внутренних напряжений. Прокаливаемость — критический диаметр 25–30 мм в масле и 12–18 мм в воде, что определяет область применения деталей с сечением, работающим на изгиб и кручение.
Материал склонен к образованию трещин при закалке в воде для сечений свыше 30 мм, поэтому охлаждающую среду подбирают по массе и конфигурации детали. Обработка на станках с ЧПУ токарной группы ведётся твердосплавным инструментом без СОЖ при скоростях резания 120–180 м/мин.
Области применения
- Валы, оси, шпиндели и зубчатые колёса редукторов общего машиностроения
- Крепёжные изделия повышенной прочности — болты, шпильки, гайки для металлургического оборудования
- Детали гидро- и пневмоцилиндров, штоки, пальцы шарнирных соединений
- Кулачки, рычаги, толкатели в механизмах подачи станков-автоматов
- Детали нефтегазовой арматуры, работающие при температуре до 450 C
- Заготовки для холодной объёмной штамповки после сфероидизирующего отжига
Вопросы и ответы
Чем сталь 20Х отличается от стали 40Х?
Сталь 20Х содержит 0,17–0,23 % углерода против 0,36–0,44 % у 40Х. Меньшее содержание углерода даёт более высокую пластичность и ударную вязкость, но снижает прокаливаемость и достижимый уровень прочности после закалки. Пруток 20Х применяют для деталей, работающих с ударными нагрузками, где требуется вязкая сердцевина при цементированной или улучшенной поверхности.
Применяется ли пруток 20Х для цементации?
Да, низкое содержание углерода позволяет проводить цементацию на глубину 0,8–1,5 мм с последующей закалкой. Хром в составе увеличивает твёрдость цементированного слоя до 58–62 HRC и повышает его износостойкость. Такая обработка характерна для пальцев, втулок и зубчатых деталей.
Какой диаметр прутка 20Х прокаливается насквозь?
Сквозная прокаливаемость обеспечивается в сечениях до 25–30 мм при закалке в масле. Для диаметров свыше 30 мм применяют закалку в воде или водополимерных средах, однако возрастает риск образования закалочных трещин, требующий контроля скорости охлаждения.
Поставляется ли пруток 20Х в калиброванном виде?
Калиброванный пруток 20Х выпускается по ГОСТ 7417 диаметром 5–80 мм с полями допусков h11 и h12. Он проходит волочение и отжиг, обеспечивая точность размеров и низкую шероховатость поверхности для использования на токарных автоматах без черновой обработки.
