Сталь 20ХГСА – хромокремневомарганцевая конструкционная легированная сталь.
Применение: 20ХГСА применяют для производства сортового и фасонного проката, крепежа, пружин, деталей конструкций, эксплуатируемых в условиях износа и при знакопеременных нагрузках при температурах до 200 °С.
Классификация: легированная конструкционная сталь
Тип выпуска и вид поставки стали 20ХГСА
- сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 10702-78.
- Калиброванный пруток: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 10702-78.
- Шлифованный пруток и серебрянка: ГОСТ 14955-77.
- Полоса: ГОСТ 103-2006.
- Поковки и кованые заготовки: ГОСТ 1133-71, ГОСТ 4543-71.
Расшифровка обозначения в марке 20ХГСА
Как читать маркировку стали 20ХГСА?
- 20 – содержание углерода в сотых долях процента. Массовая доля углерода в сплаве 20ХГСА согласно ГОСТу – не больше 0,23%.
- Х – наличие хрома. Хром повышает антикоррозийные свойства стали, её твёрдость и прочность. Недостаток легирования хромом – незначительное уменьшение пластичности сплава.
- Г – марганец. Имеет действие, схожее с углеродом. Усиливает прокаливаемость стали и влияет на её твёрдость и прочность.
- С – кремний. Придаёт стали упругость, окалиностойкость и устойчивость к воздействию кислотных сред.
-
А означает качество сплава (высоколегированная сталь).
Отсутствие цифр после букв Х, С и Г означает, что содержание соответствующих элементов в сплаве – около одного процента или ниже. Сталь также содержит никель, вольфрам, титан, серу и другие легирующие добавки.
Нередко сталь 20ХГСА и родственную ей 30ХГСА называют «хромансиль». Это название сплавы получили благодаря содержащимся в них легирующим элементам (хром, марганец и кремний), латинские названия которых в сокращении составляют аббревиатуру «хромансиль».
Химический состав стали 20ХГСА согласно ГОСТ 4543-2016
Таблица химического состава
Элемент | Углерод | Кремний | Марганец | Никель | Хром | Фосфор | Титан | Вольфрам |
Массовая доля, % | 0,17 - 0,23 | 0,9 - 1,2 | 0,8 - 1,1 | < 0,3 | 0,8 - 1,1 | 0,03 | < 0,03 | < 0,02 |
Примечание. Химический состав может быть изменён производителем. Однако содержание кальция в нём не должно превышать 0,003.
Механические свойства стали 20ХГСА
Состояние поставки | Сечение (мм) | t испыт. (°C) | t отпуска (°C) | sТ | s0,2 (МПа) | sB (МПа) | d5 (%) | d4 | d | d10 | y (%) | KCU (кДж/м2) |
Закалка в масло с 880 °C + отпуск при 500 °C, охлаждение в воде или масле | |||||||||||
Сортовой прокат (пруток) | ≤ 15 | 640 | 780 | 12 | 45 | 677 | |||||
Лист горяче- и холоднокатаный. В состоянии поставки | |||||||||||
≤ 3,9 | 490-690 | 15 | 18 |
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
Состояние поставки | Сечение (мм) | t испыт. (°C) | t отпуска (°C) | sТ | s0,2 (МПа) | sB (МПа) | d5 (%) | d4 | d | d10 | y (%) | KCU (кДж/м2) | HB |
Образцы. Закалка в масло с 900 °С +отпуск (выдержка 30 мин.), охлаждение на воздухе | ||||||||||||
200 | 1520 | 9 | 49 | 577 | 420 | |||||||
300 | 1470 | 9 | 52 | 577 | 400 | |||||||
400 | 1340 | 8 | 50 | 481 | 360 | |||||||
500 | 1080 | 10 | 50 | 765 | 325 | |||||||
600 | 880 | 17 | 52 | 961 | 255 |
Технологические свойства
Плотность, кг/м3 | 7760 |
Температура ковки | начала 1200 °С, конца 800 °С |
Свариваемость материала | без ограничений. РДС, КТС, АрДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС - требуется последующая термообработка. |
Где применяется сталь 20ХГСА
- для производства сортового и фасонного проката, цельнокатаных колец различного назначения
- в машиностроении – для производства крепежа, пружин, осей, червяков, валов, работающих под нагрузками
- в судо- и авиастроении – для изготовления ходовых винтов, а также в виде листов и труб для ответственных сварных конструкций.
Преимущества стали 20ХГСА
- Хорошая обрабатываемость. Правильно проведённая температурная обработка увеличивает прочность стали и сохранение её эксплуатационных характеристик.
- Пружинистость. Сталь возвращается в своё положение после прекращения нагрузок, сохраняя характеристики.
- Высокая прочность. Изделия из стали 20ХГСА работают под постоянными, циклическими, ударными нагрузками, не поддаваясь деформациям.
- Износостойкость. Металлопрокат из этой стали выдерживает интенсивные механические нагрузки и контакт с агрессивными химическими веществами.
Недостатки стали 20ХГСА
- Сталь 20ХГСА, как сталь хромансиль, склонна к обратимой отпускной хрупкости и обезуглероживанию при нагреве.
- Конструкционные стали, в том числе 20ХГСА, склонны к дендритной ликвации и полосатости в структуре. Это происходит из-за большого процента и числа легирующих компонентов.
Аналоги и заменители стали 20ХГСА
Российские аналоги стали 20ХГСА – стали конструкционные легированные хромокремнемарганцевые 25ХГСА, 30ХГСА.
Зарубежные аналоги 20ХГСА – сталь 20ChGSA (Болгария), 20HGS (Польша).
Термообработка стали 20ХГСА
Нагрев деталей из хромансиля для закалки часто осуществляется в двух печах: в печах подогрева и в печах окончательного нагрева. Поскольку хромансиль имеет плохую теплопроводимость, закалка происходит при нагреве 880 градусов в масле. Отпуск производится при 500 градусах в воде.