Хим состав 20 стали – 20

alexxlab | 10.08.2020 | 0 | Вопросы и ответы

Содержание

Сталь 20хн3а и ее характеристики

В этой статье речь пойдет об одной из наиболее распространенных и широко используемых марок стали. Мы вкратце опишем то, для чего она применяется, расскажем об одной крайне любопытной термической процедуре, даже посоветуем вам ознакомиться с несколькими документами, такими как ГОСТ 8479-70, а также поведаем о химическом составе стали и расскажем, как он влияет на ее характеристики.

Применение

Итак, начнем с самого, на наш взгляд, очевидного, но не менее важного вопроса, а именно с того, для чего используется сталь 20хн3а. Чаще всего из этого сорта стали изготавливаются детали, которые в дальнейшем подвергаются процессу цементации. Это значит, что подобного рода деталям необходимо будет в дальнейшем совмещать в себе поверхностную твердость и внутреннюю пластичность.

Подобные требования обычно предъявляются изделиям, которые за время своей эксплуатации так или иначе будут подвержены нагрузкам, в том числе и ударным. В данном случае твердый поверхностный слой будет препятствовать деформации детали, а внутренний мягкий слой будет принимать на себя все физические последствия удара и поглощать их без вреда для детали. В данную категорию можно зачислить валы, шпильки, болты, зубчатые колеса и втулки, а также многое другое.

Цементация стали

И раз уж мы упомянули цементацию стали 20хн3а, то стоит рассказать вам, пусть и вкратце, о том, что собой представляет данный процесс. Сама суть процесса состоит в том, чтобы заведомо низкоуглеродистую (обычно до 0,2 % С) сталь насытить этим самым углеродом, тем самым придав ей твердости. Однако надо понимать, что подобный процесс науглеродит только поверхностный слой металлоизделия в пределах от 0,5 до 2 миллиметров, оставив середину мягкой и податливой.

Сам же процесс цементации, который и придает стали 20хн3а характеристики повышенной прочности, протекает при повышенных температурах (850-950 °С) в углеродсодержащей среде. На предприятиях обычно применяется газовая цементация с использованием метана или окиси углерода, однако подобную процедуру можно проводить и с использованием древесного угля или раствором углекислой натриевой соли.

При нагреве до вышеупомянутой температуры сталь переходит в активную фазу и адсорбирует в себя углерод из внешней среды. Однако этот процесс довольно медленный. Для науглероживания слоя в один миллиметр тратится от 4 до 10 часов, в зависимости от способа цементации.

Химический состав

Как известно, характеристики абсолютно всех марок стали зависят в первую очередь от легирующих элементов в ее конечном составе. Именно добавки химических элементов в итоге и придают стали необходимые свойства, будь то твердость или, наоборот, пластичность, устойчивость к коррозии либо ударным нагрузкам. Именно поэтому так важно порой бывает изучить состав стали. Проще всего это сделать, заглянув в соответствующий ГОСТ. Сталь 20хн3а упоминается во множестве ГОСТов, поэтому, дабы облегчить вам поиски, мы приведем перечень всех элементов и значения их массовой доли в составе стали прямо в этой статье.

Выглядит он следующим образом:

  • Углерод – 0,2 %.
  • Хром – 0,75 %.
  • Никель – 2,95 %.
  • Марганец – 0,45 %.
  • Кремний – 0,27 %.
  • Медь – 0,3 %.
  • Сера и фосфор – 0,025 %.

Характеристики

Все основные свойства любой из марок стали неминуемо исследуются, далее проверяются и в конечном итоге заносятся в нормативно-технический документ, то бишь ГОСТ. К примеру, дабы лучше разобраться в теме статьи и в теме металлургии в целом, советуем вам обратить внимание на ГОСТ 8479-70, а также на ГОСТы 4543-71, 7417-75 и 103-2006. Изучая эти документы, вам, скорее всего, будут встречаться непонятные термины и обозначения, с которыми вам тоже не мешало бы ознакомиться, чтобы изучение подобных документов не давалось так тяжело.

Однако мы немного отвлеклись от темы. Так как мы уже ознакомились с химическим составом стали 20хн3а, то можем довольно точно определить основные ее свойства. Данная сталь, благодаря примесям никеля, хрома и меди, наделена неплохой устойчивостью к коррозии, что весьма важно для многих деталей, изготавливаемых из этого сорта стали. Помимо этого, повышенное содержание никеля повышает прокаливаемость, что, несомненно, облегчит процесс цементации.

За твердость здесь отвечает в первую очередь углерод, которого, несомненно, крайне мало для обеспечения изначальной твердости стали 20хн3а. Незначительно улучшает ситуацию кремний и хром, однако их воздействие на прочность и твердость стали крайне малозначительно.

fb.ru

Сталь 20Х - характеристика, химический состав, свойства, твердость

Доска объявлений

Сталь 20Х - характеристика, химический состав, свойства, твердость

Сталь 20Х

Общие сведения

Заменитель

стали: 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ.

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7414-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Лист толстый ГОСТ 1577-81, ГОСТ 19903-74. Полоса ГОСТ 82-70, ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70, ГОСТ 1131-71. Трубы ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-87, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 13663-68.

Назначение

втулки, шестерни, обоймы, гильзы, диски, плунжеры, рычаги и другие цементируемые детали, к которым предъявляется требование высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины, детали, работающие в условиях износа при трении.

Химический состав

Химический элемент

%

Кремний (Si)0.17-0.37
Медь (Cu), не более0.30
Марганец (Mn)0.50-0.80
Никель (Ni), не более0.30
Фосфор (P), не более0.035
Хром (Cr)0.70-1.00
Сера (S), не более0.035

Механические свойства

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °Cs0,2, МПаs
B
, МПа
d5, %y, %

Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм кованый и нормализованный. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,009 1/с.

700 120 150 48 89 
800 63 93 56 74 
900 51 84 64 88 
1000 33 51 78 97 
1100 21 33 98 100 
1200 14 25   

Механические свойства проката

Термообработка, состояние поставкиСечение, ммs0,2, МПаsB, МПаd5, %y, %KCU, Дж/м2HBHRCэ
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   
Сталь нагартованная калиброванная со специальной отделкой без термообработки   590 45  207  
Пруток. Цементация 920-950 °С, воздух; закалка 800 °С, масло; отпуск 190 °С, воздух. 60 390 640 13 40 49 250 55-63 

Механические свойства поковок

Термообработка, состояние поставкиСечение, ммs0,2, МПаsB, МПаd5, %y, %KCU, Дж/м2HB

Нормализация

КП 195 <100 195 390 26 55 59 111-156 
КП 195 100-300 195 390 23 50 54 111-156 
КП 195 
300-500 
195 390 20 45 49 111-156 
КП 215 <100 215 430 24 53 54 123-167 
КП 215 100-300 215 430 20 48 49 123-167 
КП 245 <100 245 470 22 48 49 143-179 

Закалка. Отпуск.

КП 245 100-300 245 470 19 42 39 143-179 
КП 275 <100 275 530 20 40 44 156-197 
КП 275 100-300 275 530 17 38 34 156-197 
КП 315 100-300 315 570 14 35 34 167-207 
КП 345 100-300 345 590 17 40 54 174-217 

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °Сs0,2, МПаsB, МПаd5, %y, %KCU, Дж/м2

Пруток диаметром 25 мм. Закалка 900 °С, масло.

200 650 880 18 58 118 
300 690 880 16 65 147 
400 690 850 18 70 176 
500 670 780 20 71 196 
600 610 730 20 70 225 

Технологические свойства

Температура ковки
Начала 1260, конца 760. Заготовки сечением до 200 мм охлаждаются на воздухе, 201-700 мм подвергаются низкотемпературному отжигу.
Свариваемость
сваривается без ограничений (кроме химико-термически обработанных деталей). Способы сварки: РДС, КТС без ограничений.
Обрабатываемость резанием
В горячекатаном состоянии при НВ 131 и sB = 460 МПа Ku тв.спл. = 1.7, Ku б.ст. = 1.3 [81].
Склонность к отпускной способности
не склонна
Флокеночувствительность
малочувствительна

Температура критических точек

Критическая точка

°С

Ac1

750

Ac3

825

Ar3

755

Ar1

665

Mn

390

Ударная вязкость

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка

+20

-20

-40

-60

Пруток диаметром 115 мм. Закалка. Отпуск.

280-286

280-289

277-287

261-274

Предел выносливости

s-1, МПа

n

sB, МПа

s0,2, МПа

Термообработка, состояние стали

 235

 1Е+7

 450-590

 295-395

Нормализация. НВ 143-179 

 295

 1Е+7

 690

 490

Закалка. Высокий отпуск. НВ 217-235 

 412

 1Е+7

 930

 790

Цементация. Закалка. Низкий отпуск. HRCэ 57-63 

Прокаливаемость

Закалка 860 С. Твердость для полос прокаливаемости HRCэ.

Расстояние от торца, мм / HRC э

 1.5

 3

 4.5

 6

 7.5

 9

 10.5

 12

 13.5

 18

 38,5-49

 34-46,5

 29-44

 24,5-40

 22-35,5

 32,5

 30

 28,5

 27

 24,5

Кол-во мартенсита, %

Крит.диам. в воде, мм

Крит.диам. в масле, мм

Крит. твердость, HRCэ

50 

26-48 

8-24 

32-36 

90 

12-28 

3-9 

38-42 

Физические свойства

Температура испытания, °С

20 

100 

200 

300 

400 

500 

600 

700 

800 

900 

Модуль нормальной упругости, Е, ГПа

216 

213 

198 

193 

181 

171 

165 

143 

133 

 

Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа

84 

83 

76 

74 

71 

67 

62 

55 

50 

 

Плотность, pn, кг/см3

7830 

7810 

7780 

 

7710 

 

7640 

 

 

 

Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)

42 

42 

41 

40 

38 

36 

33 

32 

31 

 

Температура испытания, °С

20- 100 

20- 200 

20- 300 

20- 400 

20- 500 

20- 600 

20- 700 

20- 800 

20- 900 

20- 1000 

Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)

10.5 

11.6 

12.4 

13.1 

13.6 

14.0 

 

 

 

 

Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))

496 

508 

525 

537 

567 

588 

626 

706 

 

 

[ Назад ]

s-metall.com.ua

Сталь 20Г - характеристика, химический состав, свойства, твердость

Доска объявлений

Сталь 20Г - характеристика, химический состав, свойства, твердость

Сталь 20Г

Общие сведения

Заменитель

стали: 20, 30Г.

Вид поставки

сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 4543-71, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 4543-71, ГОСТ 14955-77. Лист толстый ГОСТ 1577-81, ГОСТ 19903-74. Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 4543-71.

Назначение

после улучшения - заклепки ответственного назначения; после цементации или цианирования - поршневые пальцы, фрикционные диски, пальцы рессор, кулачковые валики, болты, гайки, шестерни, червяки и другие детали с высокой твердостью и износостойкостью поверхности; без термообработки - сварные подмоторные рамы, башмаки, косынки.

Химический состав

Химический элемент

%

Кремний (Si) 0.17-0.37
Медь (Cu), не более 0.30
Марганец (Mn) 0.70-1.00
Никель (Ni), не более 0.30
Фосфор (P), не более 0.035
Хром (Cr), не более 0.30
Сера (S), не более 0.035

Механические свойства

Механические свойства

Термообработка, состояние поставки Сечение, мм s0,2, МПа sB, МПа d5, % y, % KCU, Дж/м2 HB HRCэ
Пруток. Нормализация 880 °С, воздух.  25  275  450  24  50       
Пруток. Нормализация 900 °С, воздух. Отпуск 610 °С, воздух.  650  235  430  24    39  126-163   
Цементация 900-920 °С, воздух. Закалка 780-800 °С, масло. Отпуск 180-200 °С, воздух.    325-370  540-590  16  40    146-163  57-63 

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С s0,2, МПа sB, МПа d10, % y, % KCU, Дж/м2

Закалка 890 °С, вода. Отпуск 400-600 °С, масло.

400  920  980  67  59 
500  700  780  12  74  128 
600  540  640  15  79  127 

Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, мм s0,2, МПа sB, МПа d, % y, % KCU, Дж/м2

Закалка 890 °С, вода. Отпуск 450 °С, масло.

20  390  450  67  103 
40  300  360  12  74  108 
60  210  270  16  78  122 

Технологические свойства

Температура ковки
Начала 1260, конца 750. Сечение до 600 мм, отжиг с перекристаллизацией (или нормализация), одно переохлаждение, отпуск.
Свариваемость
сваривается без ограничений (кроме химико-термически обработанных деталей). Способы сварки: РДС, АДс под флюсом и газовой защитой, КТС без ограничений.
Обрабатываемость резанием
В нормализованном состоянии при НВ 143-187 Ku тв.спл. = 1,00, Ku б.ст. = 0.95.
Склонность к отпускной способности
не склонна
Флокеночувствительность
не чувствительна

Температура критических точек

Критическая точка

°С

Ac1

723

Ac3

830

Ar3

830

Ar1

680

Mn

420

Ударная вязкость

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка

+20

0

-20

-40

-60

Закалка 890 С, вода. Отпуск 650 С.

169

139

139

122

113-118

Лист нормализованный и горячекатаный (ГОСТ 1577-81)

Св.29

Предел выносливости

s-1, МПа

sB, МПа

s0,2, МПа

 230

 450

 270

Прокаливаемость

Расстояние от торца, мм / HRC э

Термообработка

Крит.диам. в воде, мм

Крит. твердость, HRCэ

Закалка 900 С, вода. 

38 

Физические свойства

Температура испытания, °С

20 

100 

200 

300 

400 

500 

600 

700 

800 

900 

Модуль нормальной упругости, Е, ГПа

204 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Плотность, pn, кг/см3

7820 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)

 

78 

67 

48 

 

 

 

 

 

 

Температура испытания, °С

20- 100 

20- 200 

20- 300 

20- 400 

20- 500 

20- 600 

20- 700 

20- 800 

20- 900 

20- 1000 

Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)

12.5 

13.4 

14.4 

15.1 

 

15.2 

 

 

 

 

Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))

 

525 

 

554 

 

689 

 

 

 

 

[ Назад ]

s-metall.com.ua

20 ФЛАНЦЫ МАТЕРИАЛ СТ. 20 СТАЛЬ 20, МЕХ. СВОЙСТВА СТАЛИ 20 ХИМ. СОСТАВ СТАЛИ 20

Характеристика материала ст. 20.

Химический состав в % материала 20

C Si Mn Ni S P Cr Cu As
0.17 - 0.240.17 - 0.370.35 - 0.65до   0.25до   0.04до   0.04до   0.25до   0.25до   0.08

Температура критических точек материала 20.

Ac1 = 724 ,      Ac3(Acm) = 845 ,       Ar3(Arcm) = 815 ,       Ar1 = 682

Механические свойства при Т=20°C материала 20.

СортаментРазмерНапр.sTd5y KCU Термообр.
- мм - МПа МПа % % кДж / м2 -
Прокат горячекатан. до 80Прод.420 2502555 Нормализация
Пруток Прод.480 27030621450Отжиг 880 - 900oC,
Пруток Прод.510 32030.7671000Нормализация 880 - 920oC,
    Твердость материала   20   после отжига,       HB 10 -1 = 163   МПа
    Твердость материала   20   калиброванного нагартованного,       HB 10 -1 = 207   МПа

Физические свойства материала 20.

TE 10- 5a 10 6lrCR 10 9
Град МПа 1/Град Вт/(м·град)кг/м3 Дж/(кг·град) Ом·м
20 2.13   52 7859    
100 2.03 11.6 50.6 7834 486 219
200 1.99 12.6 48.6 7803 498 292
300 1.9 13.1 46.2 7770 514 381
400 1.82 13.6 42.8 7736 533 487
500 1.72 14.1 39.1 7699 555 601
600 1.6 14.6 35.8 7659 584 758
700   14.8 32 7617 636 925
800   12.9   7624 703 1094
900       7600 703 1135
1000         695  
TE 10- 5a 10 6lrCR 10 9

Технологические свойства материала 20.

  Свариваемость: без ограничений.
  Флокеночувствительность: не чувствительна.
  Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.

Литейно-технологические свойства материала 20.

 Температура плавления, °C : 1.1 - 2.2
 Температура горячей обработки,°C : 3.3 - 4.4
 Температура отжига, °C : 5.5 - 66

Обозначения:

Механические свойства :
- Предел кратковременной прочности, [МПа]
sT - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5 - Относительное удлинение при разрыве, [ % ]
y - Относительное сужение , [ % ]
KCU - Ударная вязкость, [ кДж / м2]
HB - Твердость по Бринеллю, [МПа]

Физические свойства:
T - Температура, при которой получены данные свойства, [Град]
E - Модуль упругости первого рода, [МПа]
a - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), [1/Град]
l - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)]
r - Плотность материала, [кг/м3]
C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
R - Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Свариваемость:
без ограничений - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
ограниченно свариваемая - сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг

www.12821-80.ru

Химический состав: Сталь 20ХФ — Мегаобучалка

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОТРУ УКРАИНЫ

ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИПТДМ

Кафедра технологий конструкционных материалов и материаловедения

 
 

Курсовая работа

по дисциплине “Материаловедение и технология материалов”

По теме:

«Упрочнение деталей работающих на износ»

Студент: Чуба С.А.

Руководитель: Клименко Н.Н.

 

 

Одесса 2012

 

 
 

Введение:

 

В настоящее время все, в основном, пальцы шаровых шарниров характеризуются наличием стержня округлой формы, сочетающейся резьбовой цилиндрической частью с конической. В нижней части стержня расположена головка шарового пальца, выполненная в форме шара.

 

 

Рис. 1 Палец шарнира.

 

1–палец шарнира;

2–грязезащитныйколпачок;

3–корпусшарнира;

4–вкладыш;

5–пружина;

Заглушка

 

 

Палец шарнира, это деталь шаровой опоры, которая в свою очередь используется в подвеске автомобиля.

 

Шаровая опора – узел, соединяющий ступицу колеса и рычаг подвески.

 

 

Рис. 2 Общий вид шаровой опоры.

 

Задача шаровой опоры – позволять колесу (ступице колеса, если быть точным) двигаться в вертикальном направлении, сохраняя его положение в горизонтальной плоскости. Конструктивно шаровая опора это конусообразный «палец» с шаровидной или грибовидной основой, укрепленной внутри корпуса. Современные шаровые опоры часто изготавливаются неразъемными, и корпус после установки пальца просто завальцовывают так, чтобы сохранить движение «пальца» на небольшие углы.

 

При езде шаровая опора испытывает на себе огромные нагрузки, так как в отдельные моменты времени на ней может сосредотачиваться изрядная часть веса автомобиля, не считая постоянных ударов.

 

 

Рис. 3 Подвеска автомобиля.

 

Выбор сталей и их химические составы.

Углеродистая сталь.

Из углеродистой я выбрал Сталь 10она подходит для изготовления шайб, бачков, заклепок, пальцев и т.д.

После цементации она используется для деталей, от которых требуется высокая твердость поверхности и допускается низкая прочность сердцевины.



Химический состав: Сталь 10

Химический элемент %
Кремний (Si) 0.17-0.37
Медь (Cu), не более 0.25
Мышьяк (As), не более 0.08
Марганец (Mn) 0.35-0.65
Никель (Ni), не более 0.25
Фосфор (P), не более 0.035
Хром (Cr), не более 0.15
Сера (S), не более 0.04
Углерод (С) не более 0.7-0.14

 

 

Легелированая сталь

 

 

Из легелированой я выбрал Сталь 20ХФона предназначена для не крупных деталей (в связи с небольшой прокаливаемостью), подвергаемых цемантации и закалке с низким отпуском (зубчатые колеса, пальцы шарниров, распределительные валики)

Сталь 20ХФ может применятся в качестве улутшаемой.

 

 

Химический состав: Сталь 20ХФ

Химический элемент %
Бор (B) 0.001-0.005
Кремний (Si) 0.17-0.37
Медь (Cu), не более 0.30
Марганец (Mn) 0.60-0.90
Никель (Ni) 0.80-1.10
Титан (Ti), не более 0.06
Фосфор (P), не более 0.035
Хром (Cr) 0.70-1.10
Сера (S), не более 0.035
Углерод (С) не более 0.17-0.23

Роль легирующих элементов и углерода

Сталь является многокомпонентным сплавом, содержащим углерод и ряд постоянных или неизбежных примесей Мп, Si, S, Р, О, N, Н и др., которые оказывают влияние на ее свойства. Присутствие этих примесей объясняется трудностью удаления части из них при выплавке (Р, S), переходом их в сталь в процессе ее раскисления (Мп, Si) или из шихты — легированного металлического лома (Cr, Ni и др.). Эти же примеси, но в больших количествах, присутствуют и в чугунах.

Влияние углерода. Структура стали после медленного охлаждения состоит из двух фаз — феррита и цементита. Количество цементита возрастает в стали прямо пропорционально содержанию углерода.

Частицы цементита повышают сопротивление деформации, и, кроме того, они уменьшают пластичность и вязкость. Вследствие этого с увеличением в стали углерода возрастает твердость, временное сопротивление, предел текучести, уменьшаются относительное удлинение, относительное сужение и ударная вязкость.

Влияние кремния и марганца. Содержание кремния в углеродистой стали в качестве примеси обычно не превышает 0,35—0,4 %, а марганца 0,5—0,8 %. Кремний и марганец переходят в сталь в процессе ее раскисления при выплавке. Они раскисляют сталь, т. е. соединяясь с кислородом закиси железа FeO, в виде окислов переходят в шлак; раскисление улучшает свойства стали. Кремний, дегазируя металл, повышает плотность слитка.

Кремний, остающийся после раскисления в твердом растворе (в феррите), сильно повышает предел текучести. Это снижает способность стали к вытяжке и особенно холодной высадке. В связи с этим в сталях, предназначенных для холодной штамповки и холодной высадки, содержание кремния следует брать пониженным.

Влияние серы. Сера является вредной примесью в стали. С железом она образует химическое соединение FeS, которое практически нерастворимо в нем в твердом состоянии, но растворимо в жидком металле. Соединение FeS образует с железом легкоплавкую эвтектику с температурой плавления 988 °С. Эта эвтектика образуется даже при очень малых содержаниях серы. Кристаллизуясь из жидкости по окончании затвердевания, эвтектика преимущественно располагается по границам зерна. При нагревании стали до температуры прокатки или ковки (1000—1200 °С) эвтектика расплавляется, нарушается связь между зернами металла, вследствие чего при деформации стали в местах расположения эвтектики возникают надрывы и трещины. Это явление носит название красноломкости.

Присутствие в стали марганца, обладающего большим сродством к сере, чем железо, и образующего с серой тугоплавкое соединение MnS, практически исключает красноломкость. В затвердевшей стали частицы MnS располагаются в виде отдельных включений. В деформированной стали они вытянуты в направлении прокатки.

Сернистые включения сильно снижают механические свойства, особенно ударную вязкость и пластичность в поперечном направлении вытяжки при прокатке и ковке, а также предел выносливости. Работа зарождения трещины а3 не зависит от содержания серы, а работа развития трещины ар с увеличением содержания серы резко падает. Свариваемость и коррозионную стойкость сернистые включения ухудшают. Содержание серы в стали строго ограничивается, оно не должно превышать 0,035—0,06 %.

Влияние фосфора. Фосфор является вредной примесью, и содержание его в стали допускается не более 0,025—0,045 %.

Растворяясь в феррите, фосфор сильно искажает кристаллическую решетку, при этом увеличиваются временное сопротивление и предел текучести, а пластичность и вязкость уменьшаются. Снижение вязкости тем значительнее, чем больше в стали углерода. Фосфор повышает порог хладноломкости стали и уменьшает работу развития трещины. Сталь, содержащая фосфор на верхнем пределе, для промышленных плавок (0,045 %), имеет работу распространения трещины в 2 раза меньшую, чем сталь, содержащая менее 0,005 % Р. Каждая 0,01 % Р повышает порог хладноломкости стали на 20—25 °С.

Вредное влияние фосфора усугубляется тем, что он обладает большой склонностью к ликвации. Вследствие этого в серединных слоях слитка отдельные участки обогащаются фосфором и имеют резко пониженную вязкость. Современные методы получения стали не обеспечивают глубокого очищения металла от фосфора.

Влияние азота, кислорода и водорода. Азот и кислород присутствуют в стали в виде хрупких неметаллических включений, как твердые растворы или в свободном виде; они располагаются в дефектных участках металла (раковинах, трещинах и др.). Примеси внедрения (азот, кислород), концентрируясь в зернограничных объемах и образуя выделения нитридов и оксидов по границам зерен, повышают порог хладноломкости и понижают сопротивление хрупкому разрушению. Неметаллические включения (оксиды, нитриды, частицы шлаков и т. п.), являясь концентраторами напряжений, могут сильно понизить, если они присутствуют в значительных количествах или располагаются в виде скоплений, предел выносливости и вязкость разрушения.

Очень вредным является растворенный в стали водород, который сильно охрупчивает сталь. Поглощенный при выплавке стали водород не только охрупчивает сталь, но приводит к образованию в катаных заготовках и крупных поковках флокенов. Флокены представляют собой очень тонкие трещины овальной или округлой формы, имеющие в изломе вид пятен — хлопьев серебристого цвета. Флокены резко ухудшают свойства стали. Металл, имеющий флокены, нельзя использовать в промышленности.

Влияние водорода при сварке проявляется в образовании холодных трещин в наплавленном и основном металле.

Широко применяемые в последние годы выплавка или разливка в вакууме значительно уменьшают содержание водорода и других газов в стали.

Молибден, ванадий, вольфрам, хром повышают прочность и вязкость сталей, ухудшая их обрабатываемость. Эти элементы образуют твердые растворы с железом и карбиды различного состава и твердости, как следствие возрастает истирающая способность материала.

Хром значительно снижает теплопроводность стали.

Никель способствует упрочнению стали и снижает обрабатываемость резанием.

 

megaobuchalka.ru

Сталь 20кп - характеристика, химический состав, свойства, твердость

Доска объявлений

Сталь 20кп - характеристика, химический состав, свойства, твердость

Сталь 20кп

Общие сведения

Заменитель

сталь 15кп

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 19772-74, ГОСТ 19771-74, ГОСТ 8278-75, ГОСТ 8281-80, ГОСТ 8282-83, ГОСТ 8283-77, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 10702-78. Лист толстый ГОСТ 19903-74, ГОСТ 4041-71, ГОСТ 1577-81. Лист тонкий ГОСТ 19903-74, ГОСТ 16523-70, ГОСТ 19904-74. Лента ГОСТ 10234-77. Полоса ГОСТ 82-70, ГОСТ 103-76, ГОСТ 1577-81. Проволока ГОСТ 17305-71, ГОСТ 2771-81, ГОСТ 3282-74, ГОСТ 5663-79. Трубы ГОСТ 10705-80, ГОСТ 10704-76.

Назначение

Без термообработки или после нормализации - патрубки, штуцера, вилки, болты, фланцы, корпуса аппаратов и другие детали из кипящей стали, работающие от -20 до 425°С; после цементации и цианирования - детали, от которых требуется высокая твердость поверхности и невысокая прочность сердцевины (оси, крепежные детали, пальцы, звездочки и др.).

Химический состав

Химический элемент

%

Кремний (Si), не более 0.07
Медь (Cu), не более 0.25
Мышьяк (As), не более 0.08
Марганец (Mn) 0.25-0.50
Никель (Ni), не более 0.25
Фосфор (P), не более 0.035
Хром (Cr), не более 0.25
Сера (S), не более 0.040

Механические свойства

Механические свойства

Термообработка, состояние поставки sB, МПа d5, % y, % HB
Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой после отжига или отпуска  390-490    50  163 
Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой после сфероидизирующего отжига  345-440    50  163 
Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой нагартованная без термообработки  490  45  197 
Полосы нормализованные или горячекатаные  380  27  55   
Листы термообработанные 1--2-й категории  345-490  28    127 

Механические свойства стали после ХТО

Сечение, мм s0,2, МПа sB, МПа d5, % y, % KCU, Дж/м2 HB HRCэ

Цементация 920-950 °С, закалка 800-820 °С, вода, отпуск 180-200 °С, воздух.

50  295  490  16  40  49  156  55-63 

Технологические свойства

Температура ковки
Начала 1280, конца 750. Охлаждение на воздухе.
Свариваемость
Сваривается без ограничений (кроме ХТО деталей). Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС.
Обрабатываемость резанием
В горячекатаном состоянии при НВ 130 Ku тв.спл. = 1,7 и Ku б.ст. = 1,6.
Склонность к отпускной способности
не склонна
Флокеночувствительность
не чувствительна

Температура критических точек

Критическая точка

°С

Ac1

735

Ac3

850

Ar3

835

Ar1

680

Ударная вязкость

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка

+20

-20

-40

-60

Полоса толщиной 12 мм. Закалка, отпуск

257

200-223

170-304

174

Полоса толщиной 12 мм. Нормализация, отпуск

225-230

131-180

127-147

9-80

Полоса толщиной 12 мм. Отжиг

132-143

41

15

15

Физические свойства

Температура испытания, °С

20 

100 

200 

300 

400 

500 

600 

700 

800 

900 

Модуль нормальной упругости, Е, ГПа

212 

208 

203 

197 

189 

177 

163 

140 

 

 

Плотность, pn, кг/см3

 

7834 

7803 

7770 

7736 

7599 

7659 

7617 

7624 

7600 

Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)

 

51 

49 

44 

43 

39 

36 

32 

26 

26 

Температура испытания, °С

20- 100 

20- 200 

20- 300 

20- 400 

20- 500 

20- 600 

20- 700 

20- 800 

20- 900 

20- 1000 

Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)

12.3 

13.1 

13.8 

14.3 

14.8 

15.1 

15.2 

 

 

 

[ Назад ]

s-metall.com.ua

Сталь 20Х - характеристика, химический состав, свойства, твердость

Доска объявлений

Сталь 20Х - характеристика, химический состав, свойства, твердость

Сталь 20Х

Общие сведения

Заменитель

стали: 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ.

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7414-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Лист толстый ГОСТ 1577-81, ГОСТ 19903-74. Полоса ГОСТ 82-70, ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70, ГОСТ 1131-71. Трубы ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-87, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 13663-68.

Назначение

втулки, шестерни, обоймы, гильзы, диски, плунжеры, рычаги и другие цементируемые детали, к которым предъявляется требование высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины, детали, работающие в условиях износа при трении.

Химический состав

Химический элемент

%

Кремний (Si) 0.17-0.37
Медь (Cu), не более 0.30
Марганец (Mn) 0.50-0.80
Никель (Ni), не более 0.30
Фосфор (P), не более 0.035
Хром (Cr) 0.70-1.00
Сера (S), не более 0.035

Механические свойства

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C s0,2, МПа sB, МПа d5, % y, %

Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм кованый и нормализованный. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,009 1/с.

700  120  150  48  89 
800  63  93  56  74 
900  51  84  64  88 
1000  33  51  78  97 
1100  21  33  98  100 
1200  14  25     

Механические свойства проката

Термообработка, состояние поставки Сечение, мм s0,2, МПа sB, МПа d5, % y, % KCU, Дж/м2 HB HRCэ
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     
Сталь нагартованная калиброванная со специальной отделкой без термообработки      590  45    207   
Пруток. Цементация 920-950 °С, воздух; закалка 800 °С, масло; отпуск 190 °С, воздух.  60  390  640  13  40  49  250  55-63 

Механические свойства поковок

Термообработка, состояние поставки Сечение, мм s0,2, МПа sB, МПа d5, % y, % KCU, Дж/м2 HB

Нормализация

КП 195  <100  195  390  26  55  59  111-156 
КП 195  100-300  195  390  23  50  54  111-156 
КП 195  300-500  195  390  20  45  49  111-156 
КП 215  <100  215  430  24  53  54  123-167 
КП 215  100-300  215  430  20  48  49  123-167 
КП 245  <100  245  470  22  48  49  143-179 

Закалка. Отпуск.

КП 245  100-300  245  470  19  42  39  143-179 
КП 275  <100  275  530  20  40  44  156-197 
КП 275  100-300  275  530  17  38  34  156-197 
КП 315  100-300  315  570  14  35  34  167-207 
КП 345  100-300  345  590  17  40  54  174-217 

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С s0,2, МПа sB, МПа d5, % y, % KCU, Дж/м2

Пруток диаметром 25 мм. Закалка 900 °С, масло.

200  650  880  18  58  118 
300  690  880  16  65  147 
400  690  850  18  70  176 
500  670  780  20  71  196 
600  610  730  20  70  225 

Технологические свойства

Температура ковки
Начала 1260, конца 760. Заготовки сечением до 200 мм охлаждаются на воздухе, 201-700 мм подвергаются низкотемпературному отжигу.
Свариваемость
сваривается без ограничений (кроме химико-термически обработанных деталей). Способы сварки: РДС, КТС без ограничений.
Обрабатываемость резанием
В горячекатаном состоянии при НВ 131 и sB = 460 МПа Ku тв.спл. = 1.7, Ku б.ст. = 1.3 [81].
Склонность к отпускной способности
не склонна
Флокеночувствительность
малочувствительна

Температура критических точек

Критическая точка

°С

Ac1

750

Ac3

825

Ar3

755

Ar1

665

Mn

390

Ударная вязкость

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка

+20

-20

-40

-60

Пруток диаметром 115 мм. Закалка. Отпуск.

280-286

280-289

277-287

261-274

Предел выносливости

s-1, МПа

n

sB, МПа

s0,2, МПа

Термообработка, состояние стали

 235

 1Е+7

 450-590

 295-395

Нормализация. НВ 143-179 

 295

 1Е+7

 690

 490

Закалка. Высокий отпуск. НВ 217-235 

 412

 1Е+7

 930

 790

Цементация. Закалка. Низкий отпуск. HRCэ 57-63 

Прокаливаемость

Закалка 860 С. Твердость для полос прокаливаемости HRCэ.

Расстояние от торца, мм / HRC э

 1.5

 3

 4.5

 6

 7.5

 9

 10.5

 12

 13.5

 18

 38,5-49

 34-46,5

 29-44

 24,5-40

 22-35,5

 32,5

 30

 28,5

 27

 24,5

Кол-во мартенсита, %

Крит.диам. в воде, мм

Крит.диам. в масле, мм

Крит. твердость, HRCэ

50 

26-48 

8-24 

32-36 

90 

12-28 

3-9 

38-42 

Физические свойства

Температура испытания, °С

20 

100 

200 

300 

400 

500 

600 

700 

800 

900 

Модуль нормальной упругости, Е, ГПа

216 

213 

198 

193 

181 

171 

165 

143 

133 

 

Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа

84 

83 

76 

74 

71 

67 

62 

55 

50 

 

Плотность, pn, кг/см3

7830 

7810 

7780 

 

7710 

 

7640 

 

 

 

Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)

42 

42 

41 

40 

38 

36 

33 

32 

31 

 

Температура испытания, °С

20- 100 

20- 200 

20- 300 

20- 400 

20- 500 

20- 600 

20- 700 

20- 800 

20- 900 

20- 1000 

Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)

10.5 

11.6 

12.4 

13.1 

13.6 

14.0 

 

 

 

 

Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))

496 

508 

525 

537 

567 

588 

626 

706 

 

 

[ Назад ]

s-metall.com.ua

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *