Rich--house.ru

Строительный журнал Rich—house.ru
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Общая характеристика, состав и применение стали марки СТ20

Сталь марки 20: расшифровка, характеристики, химический состав

Описание

Сталь 20 относится к конструкционным углеродистым качественным сталям. Применяется для изготовления деталей, требующих большой вязкости и не подвергающихся при эксплуатации напряжениям. В частности эта сталь применяется для изготовления неогневой аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов: реакционных камер, эвапораторов, ректификационных колонн, газосепараторов, корпусов теплообмеников и других сосудов, а также приварных фланцев. В нефтяном машиностроении изготавливают сердечники поршней грязевых насосов, сухари кованных бурильных ключей, оси, соединительные муфты, пальцы крецкопфов и шестерни привода насоса компрессоров, различные болты, гайки, винты, шпильки, вилки, рычаги, шайбы и т.д.

После нормализации или без термообработки из стали 20 изготавливают крюки кранов, муфты, вкладыши подшипников и другие детали, работающие при температуре от -40 до 450 °С под давлением, после ХТО — шестерни, червяки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины.

Расшифровка стали 20

Число 20 указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента, т.е. содержание углерода в стали 20 равно 0,2%.

Если сталь имеет обозначение 20А, то буква «А» в конце марки указывает, что сталь относится к категории высококачественной

Заменители и аналоги

  • сталь 15
  • сталь 25
  • С22 — Германия DIN
  • 1.0402 — Евронормы (EN)
  • 1020 — США (AISI, ASTM)
  • XC18, AF 40 C20, AF 42 — Франция (AFNOR)
  • 050A20- Великобритания BS
  • S 20 — Япония JIS
  • 12024 — Чехия (CSN)
  • 20 — Польша(PN/H)

Химический состав, % (ГОСТ 19281-2014)

C, углеродMn, марганецSi, кремнийP, фосфорS, сераCr, хромNi, никельCu, медьAs, мышьяк
не более
0,17-0,240,17-0,370,35-0,650,250,040,0350,250,250,08

Термообработка Стали 20

Для повышения поверхностной твердости и, следовательно, увеличения стойкости против износа детали, изготовленные из стали 20, в ряде случаев подвергаются цементации или цианированию (например, пальцы крейцкопфов, шестерни, оси).

Цементация производится при температуре 910—930 °С; цементованные изделия закаливаются с температуры 780—800° С в воде и отпускаются при 150—180 °С. Цианируют, как правило, в ваннах из расплавленных солей, содержащих 20—25% цианистого натрия, при температуре 820—850 °С в течение 20-40 мин. При таком режиме цианирования можно получить цианированный глубиной 0,2—0,3 мм. После цианирования и закалки с отпуском при 150-180 °С изделия имеют твердость на поверхности HRC 62—64.

Механические свойства

Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)

Механические свойства стали после ХТО

Предел выносливости (n = 10 7 )

Характеристики прочностиσ-1, МПаτ-1, МПа
σ0,2 = 320 МПа, σв = 500 МПа,206
σ0,2 = 310 МПа, σв = 520 МПа,245
σ0,2 = 280 МПа, σв = 490 МПа,225
127 *1
σ0,2 = 280 МПа, σв = 420 МПа,193
255127 *2

*1 — Нормализация при 910 °С, отпуск при 620 °С.
*2 — Цементация при 930 °С, отпуск при 190 °С.

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °Сσ0,2, МПаσв, МПаδ5, %ψ, %KCU, Дж/см 2
202804303467218
2002304052867186
3001704152964188
4001503403981100
500140245408688
7001303994
800895196
9007555100
1000473100
11003059100
12002064100

Ударная вязкость KCU

ТермообработкаKCU, Дж/см 2 , при температуре, °С
+20-20-40-60
Отжиг110684710
Нормализация1571098615-38

Примечание. σ 400 1/10000 = 98 МПа;
σ 475 1/100000 = 35 МПа;
σ 450 1/10000 = 120 МПа;
σ 475 1/1000000 = 78 МПа;
σ 450 1/1000 = 59 МПа;

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1280, конца 750. Охлаждение на воздухе.
Свариваемость — сваривается без ограничений, кроме деталей после ХТО.
Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС.
Обрабатываемость резанием — Kv тв.сп = 1,7 и Kv б.ст = 1,6 в горячекатаном состоянии при НВ 126—131 и σв =450—490 МПа.
Флокеночувствительность — не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

Cталь марки 20

По классификации сталь марки 20 относится к углеродистым конструкционным качественным соединениям. Рассмотрим это обозначение подробнее.

  • Конструкционная. Означает, что данная сталь отлично подходит для изготовления различных строительных конструкций, деталей и механизмов в машиностроении.
  • Качественная. Означает, что к химическому составу, технологии и процессу изготовления проката из стали 20 предъявляются жесткие требования, в отличие от марок обычных сталей. В качественной стали – минимум неметаллических примесей, газов, серы и фосфора. Это улучшает ее эксплуатационные характеристики. Например, уменьшение содержания серы снижает риск ломкости стального проката при холодной обработке, а фосфора – риск появления трещин при горячей. Также в марках качественных сталей регламентируется допустимое максимальное отклонение процентного содержания углерода — 0,08% от нормы.
  • Углеродистая. Означает, что основным легирующим элементом в ней является углерод. Содержание иных добавок в ней минимально (точные значения зависят от марки стали).

Состав стали марки 20

Химический состав стали 20 регламентирован ГОСТ 1050-58. Согласно его требованиям, массовая доля углерода в ковшевой пробе сплава должна составлять от 0,17% до 0,24%. Поэтому сталь 20 относится к низкоуглеродистым.

Нормы содержания в ней других химических элементов по ГОСТу:

  • никеля и меди — не более 0,3%
  • мышьяка — не выше 0,08%;
  • марганца – 0,35% – 0,65%;
  • хрома – не выше 0,25%;
  • кремния – 0,17% – 0,37%;
  • серы и фосфора — соответственно, не более 0,040% и 0,035%.

Свойства

Углеродистая сталь марки 20 отличается низкой хрупкостью. Благодаря невысокому содержанию Carboneum она также:

  • мало подвержена образованию флокенов (внутренних разрывов) при изготовлении;
  • пластична, легко поддается штампованию;
  • отлично сваривается;
  • обладает повышенной износостойкостью.

Однако ее нельзя отнести к высокопрочным материалам. Для увеличения поверхностной прочности применяют цементирование – насыщают верхние слои деталей из стали 20 углеродом.

Применение стали 20

Сталь 20 используется для изготовления:

  • труб и трубной арматуры, крюков и других деталей, эксплуатируемых в условиях высокого давления и температур от -40° C до 450° C ;
  • тонких запчастей, эксплуатируемых в условиях повышенного истирания;
  • упоров, шестерен, пальцев и других деталей, которые используются под малой нагрузкой;
  • сварных профилей;
  • (после химико-термической обработки) деталей, которым требуется усиленная прочность поверхности, но не сердцевины (шестерни, червяки и т. п.).

ООО «ТД «Ареал» предлагает широкий сортамент металлопроката из стали 20. С каждым клиентом личный менеджер индивидуально согласовывает сроки оплаты, типы отгрузки, желаемые характеристики и т. д. Дополнительно осуществляются услуги резки в нужный размер. Быстрая погрузка и доставка по Москве, МО и центральному региону России.

Сталь 20

Во многом эксплуатационные качества металла зависят от концентрации углерода, так как с увеличением его концентрации повышается твердость поверхности, как и хрупкость. Довольно распространенным металлом можно назвать сталь 20. Применяется она в машиностроительной области на протяжении длительного периода. Марка стали 20 обладает эксплуатационными качествами, которые подходят для создания подшипников скольжения, труб, валов и многих других изделий. Государственные стандарты определяют химический состав Ст 20. Во много расшифровка определяет то, какие химические элементы включаются в состав. Сталь 20 ГОСТ применяется только при маркировке металлов, которые производятся на территории стран СНГ. В других странах применяются собственные стандарты, но химический состав и эксплуатационные качества остаются схожими.

Химический состав

Для обеспечения длительного срока службы химический состав оставляется сбалансированным. Кроме этого, в составе нет большого количества легирующих элементов, за счет чего обеспечивается простота производства. Состав стали 20 характеризуется следующим образом:

  1. Основная часть металла представлена железом. Показатель его концентрации составляет 98%.
  2. Как ранее было отмечено, основные эксплуатационные характеристики зависят от количества углерода и равномерности его распределения. При маркировке указывается именно этот элемент, в рассматриваемом случае его концентрация 0,2%. Стоит учитывать, что в нормативной документации указывается предел, которому должна соответствовать марка: от 0,17 до 0,24%.
  3. В составе также отмечается большая концентрация магния и кремния: первый элемент в пределе 0,35-0,65%, второй 0,17-0,37%. Эти элементы также во многом определяют эксплуатационные характеристики металла.
  4. В составе есть и другие химические элементы, в том числе вредные. Их концентрация выдерживается в строгом пределе, так как их наличие становится причиной снижения прочности и надежности, прочности и ухудшению других качеств.

Несмотря на то, что процесс легирования существенно повышает стоимость металла, этот процесс позволяет существенно увеличить характеристики материала. Примером назовем добавление в состав хрома, за счет которого структура становится более устойчивой к воздействию влаги. Все нержавеющие стали имеют высокий показатель концентрации хрома в составе.

Основные характеристики и свойства

При выборе металла уделяется много внимания основным характеристикам. К ним отнесем:

  1. Показатель твердости. Он может варьировать в большом диапазоне и зависеть от того, была ли проведена термическая обработка. Твердость стали 20 выдерживается на уровне 163 МПа. Этого вполне достаточно для изготовления различных изделий, которые обладают высокой износостойкостью.
  2. Также учитывается и плотность. Менее плотные материалы применяются для изготовления изделий, которые будут обладать небольшим весом. В рассматриваемом случае показатель составляет 7,85 к/см 3 .
  3. Рассматривая основные характеристики учитывается предел текучести и предел прочности. Они рассматриваются при создании различных проектов. Металл Ст 20 может улучшаться для того, чтобы увеличить характеристики материала.
  4. Структура характеризуется тем, что не склонна к отпускной хрупкости и образованию флокенов.
  5. Проводимая термообработка стали 20 позволяет существенно увеличить срок службы изделия. Проводится она при определенных режимах. К примеру, для ковки структура нагревается до температуры 1 280 градусов Цельсия.
  6. При необходимости есть возможность проводить сваривание деталей.
  7. Ударная вязкость стали 20 определяет то, что металл часто применяется при изготовлении валов и других подобных изделий, которые могут использоваться при создании элементов, применяемых при создании различных механизмов. Модуль упругости также учитывается при рассмотрении основных свойств металла.
  8. Средний коэффициент теплопроводности определяет то, что структура может нагреваться достаточно быстро, но при этом тепло отводится с высокой эффективностью.
Читать еще:  Какую молибденовую проволоку для электроэрозионной резки выбрать?

Механические свойства стали 20 определяют довольно широкое распространение этой марки в машиностроительной и других область промышленности. Как ранее было отмечено, технические характеристики могут улучшаться при проведении термической обработки или легировании. Перестроение структуры металла позволяет повысить твердость поверхностного слоя, при добавлении других химических веществ могут придаваться особые качества, к примеру, коррозионная стойкость.

Термическая обработка предусматривает изменение структуры за счет оказания воздействия определенной температуры. Критические точки выбираются в зависимости от особенностей химического состава. К особенностям подобной процедуры отнесем следующие моменты:

  1. Для оказания требуемого воздействия применяется специальное оборудование. Примером можно назвать доменные и индукционные печи. На протяжении длительного периода использовали именно доменные печи, но они уступают индукционным. Второй вариант исполнения подходит для установки в небольших мастерских.
  2. Критические точки учитываются при проведении рассматриваемой процедуры. Стоит учитывать, что они уже были выявлены для всех металлов, поэтому не нужно проводить исследования повторно.
  3. Заготовка разогревается до требуемой температуры, после чего происходит первичное перестроение структуры. Время выдержки также является важным показателем, который должен учитываться, как и скорость нагрева.
  4. Уделяется внимание и процессу охлаждения. Слишком большие заготовки охлаждаются на воздухе, так как возникают проблемы с созданием требующейся среды. На протяжении длительного периода охлаждение проводилось в воде, но это приводило к появлению окалины. Обеспечить более высокое качество термической обработки возможно за счет применения масла в качестве охлаждающей среды. Однако, при охлаждении в масле следует учитывать высокую вероятность образования токсичного дыма и воспламенения поверхности от высокой температуры.

Цвета закалки стали

Во многих случаях после термической обработки образуются поверхностные дефекты. Именно поэтому процедура применяется для заготовок или изделий, которые созданы с учетом припуска. После закалки часто проводится отпуск, который позволяет снять внутренние напряжения и снизить вероятность повреждения изделия при падении или возникновении ударной нагрузки.

Область применения

Низкая стоимость определяет то, что сталь 20, применение которой связано с изготовлением различных изделий, стали использовать для создания различного рода заготовок. Рассматривая особенности стали марки 20 и ее области применения, отметим следующие моменты:

  1. Чаще всего применяется при котлостроении. Примером назовем изготовление труб и нагревательных элементов различного назначения.
  2. В промышленность поставляются заготовки в виде прутка или листа.
  3. Очень часто сталь улучшается путем цементации. Это позволяет увеличить твердость поверхности, но пластичную сердцевину. Примером можно назвать различные оси, кулачки и валики, пальцы и шпиндели, толкательные клапана, пальцы рессора и другие элементы, получившие широкое распространение в машиностроении.
  4. На производственные площадки поставляется прокат с различным диаметром. При этом заготовка может обрабатываться резанием при применении токарного и фрезерного, сверлильного и другого оборудования.
  5. Трубы изготавливаются при применении электросварки. Для этого применяется листовая сталь, которая сваривается в точке соприкосновения. При применении метода горячей деформации получают бесшовные трубы, которые обладают высокими эксплуатационными характеристиками.

Подобные стали применяются на протяжении длительного периода. Стоит учитывать, что температура применения довольно низкая. Другими словами, структура может быстро нагреваться, за счет чего существенно повышается пластичность. Также металл не может выдерживать воздействие низкой температуры, так как она делает структуру более хрупкой. Существенно увеличить область применения стали 20 смогли при правильном проведении термической обработки, а также легировании структуры.

Аналоги стали 20

Как ранее было отмечено, рассматриваемые стандарты маркировки применяются исключительно при производстве металла на территории стран СНГ. Зарубежные производители проводят выпуск большого количества аналогов, которые обладают схожими эксплуатационными характеристиками. Производство стали 20 налажено в США, Германии, Японии и многих других европейских странах. Зарубежные аналоги могут обладать несколько иным химическим составом, но эксплуатационные качества во многом схожи. Если рассматривать аналоги с другим химическим составом, то можно уделить внимание стали 30, 40Х и другим легированным сплавам. По своим основным качествам они несколько отличаются, но все же могут применяться при изготовлении идентичных изделий.

В заключение отметим, что низкая концентрация углерода определяет необходимость в проведении термической обработки. Очень часто выполняется закалка, а также отпуск, которые позволяют повысить твердость и износостойкость поверхности, но при этом снизить хрупкость. Проводится цементация и другие процедуры внесения химических веществ в поверхностный слой. К примеру, цементация позволяет существенно увеличить твердость изделия. Многие процессы предусматривают применение специального оборудования. Поэтому в домашних условиях провести улучшение металла не получится.

Сталь марки 20: универсальная и уникальная

На данный момент существует немалое количество сталей – «рукотворных» сплавов, которые нашли применение почти во всех отраслях хозяйства страны. Это и сталь 3, и сырье марки 09г2с, и уникальный сплав 40Х. Считается, что сталь – один из самых прочных материалов на планете, но оказывается, мнение это ошибочное.

Есть такое дерево на Руси, которое по прочности превосходит в 1,5 раза чугун, а по устойчивости к деформациям на изгиб сравнима с железом. Его так и называют «железная» береза («береза Шмидта»). Она «равнодушна» к топору, не гниет, не подвержена коррозии, выдерживает действие кислот и вполне могла бы встать на место ископаемого металла, доступность которого с каждым годом уменьшается. Есть, правда, у нее один недостаток: с точки зрения потребителя она медленно растет. Поиски прочного и долговечного материала, причем в количестве, удовлетворяющим потребности людей, и привели к развитию черной металлургии – отрасли, без которой сегодня немыслима экономика большинства стран.

Одной из самых востребованных разновидностей металла является низкоуглеродистая качественная сталь 20. Согласно ГОСТу 1050 – 88, процентное содержание углерода в ее составе колеблется от 0.17до 0.24, кремния – 0.17 — 0.37, марганца – 0.35 — 0.65, никеля и меди до 0,3, хрома – до 0,25. Присутствуют также сера (до 0.04), мышьяк (до 0.08) и фосфор (до 0.035).

Особенности сырья и применение

Сталь 20, характеристики, применение напрямую зависят от ее особенностей и возможностей, благодаря которым она заняла «свое» место на рынке металлопроката.

Марка стали 20 обладает целым спектром свойств, которые обуславливают ее широчайшее применение. Из нее производят лист г/к ст20, полосу, проволоку, круг г/к ст20, кованые заготовки, детали и агрегаты для нужд машиностроения и приборостроения Производство трубного проката также ориентировано на постоянное использование стали марки 20.

Прочность и эластичность

Благодаря стали 20, техническим характеристикам, работают тысячи предприятий в самых разных областях хозяйства страны, обеспечивая нужды людей. Прочная и одновременно, пластичная, она с легкостью поддается различным видам обработки. Ее плавят, отливают, формуют, прокатывают, вытягивают, волочат, сгибают.

Технологии изготовления некоторых изделий проката предполагают наличие износостойкого, с особыми свойствами, внешнего слоя и пластичной, мягкой «сердцевины». Добиваются подобной цели помещением уже готовой детали в специально созданную, обычно, термальную среду (сухую, газообразную или жидкую) на заданное время.

Так, внешний слой толщиной порядка 0,3 — 3,0 мм обретает особую структуру и соответствующие эксплуатационные характеристики. Подобная обработка носит название в зависимости от применяемого вещества. Чаще всего «оперируют» цинком (цинкование или цинковка), углеродом (цементация), хромом (хромирование). Так получают шестигранник ст20, квадрат, лист и другие изделия проката.

В первом случае деталь становится недоступной для коррозии, во втором – более прочной. С помощью хромирования продукции придают зеркальный лоск.

Стоит отметить, что дополнительная закалка готовых изделий улучшает сталь 20, технические характеристики ее по износостойкости. Таким образом, при своей невысокой стоимости, фасонные изделия из стали 20, (тот же квадрат г/к ст 20, лист, трубы) достойно конкурируют с аналогами, выполненными из более дорого сырья.

Свариваемость и изготовление шовных труб

Сталь 20, характеристики, применение зависят еще от одного свойства, благодаря которому она стала своеобразным «хитом» у потребителей: при своей приятно доступной цене, она прекрасно сваривается, что крайне востребовано при производстве труб.

Для работы со сталью применяют электродуговую (в защитной среде инертного газа), высокочастотную индукционную сварку. Многолетняя эксплуатация изделий подтверждает достаточную надежность шва. Шовные трубы, особенно, тонкостенные по сей день широко используют для монтажа систем вентиляции, а также на предприятиях пищевой промышленности, например, для транспортировки сырья или готовой продукции.

По характеристикам свариваемости и выносливости получаемых изделий низколегированная сталь 09г2с и качественная ст20 похожи: с помощью обеих получают изделия, способные выдерживать огромные нагрузки при воздействии широчайшего диапазона температур, да еще и под давлением!

Способность стали 20 меняться и производство бесшовных труб

Изготовление бесшовных труб – мероприятие крайне ответственное и затратное. Используют их чаще всего для возведения нефте- и газопроводов, на предприятиях повышенной опасности, связанных с химической промышленностью. Одним словом, у бесшовных труб не должно быть «слабых мест».

Характеристики марки стали 20 позволяют использовать ее для производства труб с помощью методов и горячего, и холодного волочения. В первом случае получают горячекатаные толстостенные трубы с высокими показателями прочности. Температурный режим на протяжении всего процесса изготовления – выше 1100ºС. Охлаждают трубы долго, придавая им окончательный, «ГОСТовый вид». (изготовление трубы из стали 20, гост 8732-78).

Во втором варианте заготовка нагревается, но поскольку температура не поддерживается, основной процесс проходит уже при обычной температуре. Метод используют для получения бесшовных труб с тонкими стенками.

Резюме

Таким образом, остается сделать вывод, что на сегодняшний день сталь марки 20 – один из самых необходимых, практичных и «удобных» сплавов. Огромное количество российских предприятий на протяжении десятилетий постоянно пополняет ее запасы на складах для осуществления своей деятельности.

Нержавеющая сталь СТ20

Нержавеющая сталь СТ20 является распространенным материалом. Свойства его определяются на основании содержания углерода в составе, при увеличении концентрации повышаются твердость и хрупкость. Используется металл в машиностроительной отрасли благодаря высоким техническим характеристикам. Из него производят валы, трубы, подшипники скольжения и т.д.

Читать еще:  3D-модели и чертежи оборудования для плазменной резка

Содержание составляющих регламентируется нормами, как и расшифровка наименования стали. У нее имеется несколько иностранных аналогов, которые схожи по составу и свойствам, но имеют другое название.

Расшифровка

Расшифровка СТ20 позволяет получить информацию:

  • сталь углеродистая обычного качества – СТ;
  • номер состава – 20.

Дополнительные индексы в конце названия указывают на состояние металла: «сп» — спокойная, «пс» — полуспокойная, «кп» — кипящая.

Химический состав

Сталь относят к разряду конструкционных, высококачественных. К выплавке и разливке, а также исходным материалам предъявляются достаточно высокие требования. В состав материала входят:

  • Fe;
  • C – 0,02%;
  • Si – 0,17-0,35%;
  • Mg – 0,35-0,6%;
  • Ni – 0,3%;
  • Cr – 0,2%;
  • Cu – 0,3%;
  • P – 0,035%;
  • S – 0,04%.

Углерод используется для повышения прочности и твердости сплава, но он негативно сказывается на пластичности. Кремний предназначен для связывания и выведения частиц водорода, кислорода и азота из нержавеющей стали СТ20. Это положительно влияет на уменьшение пористости и количество раковин, но отрицательно действует на прочность.

Марганец является раскислителем, используется в тех же целях, что и кремний. Он способен снизить количество свободной серы. Качество поверхности металла при добавлении марганца улучшается, снижается риск трещинообразования при термообработке, в том числе сварке и ковке.

Легирующие компоненты (Ni, Cr, Cu) улучшают эксплуатационные и антикоррозионные свойства. P и S в металле присутствуют в виде примесей, они повышают хрупкость, уменьшают вязкость и устойчивость к динамическим воздействиям.

В зависимости от степени раскисления сталь 20 разделяется на классы:

  • спокойная;
  • кипящая;
  • полуспокойная.

Спокойная сталь не содержит кислорода за счет большого процента Si и Mg. О2 может присутствовать только в оксидах железа, что не способствует выделению газа при остывании. В результате материал характеризуется высокой плотностью и однородностью. На поверхности нержавеющей стали 20 может присутствовать небольшое количество газовых раковин, которые удаляют при мехобработке.

В кипящей стали присутствует только Mg, что обеспечивает увеличение количества закиси железа. При реакции с углеродом образуется углекислый газ, который активно выделяется при остывании металла. Это создает видимость кипения, откуда и появилось наименование «кипящая». В сплаве образуются поры, которые приводят к уменьшению плотности и массы, эксплуатационных качеств, ухудшению свариваемости, неравномерному распределению компонентов состава, повышению риска трещинообразования. К преимуществам относятся меньшая стоимость и отсутствие отходов при изготовлении.

Полуспокойная сталь обладает усредненными характеристиками по сравнению с вышеописанными металлами.

Свойства материала

Течь марка стали СТ20 начинает при 1500 С, а переходит в жидкое состояние при повышении температуры на 100 С. Материал склонен к накоплению тепла и его передаче, при нагревании происходит расширение металла. Сплав характеризуется способностью передавать электрический ток, а также парамагнитными свойствами.

При работе в кислотной или щелочной среде происходит взаимодействие с элементами среды, что приводит к коррозии. Вода имеет аналогичное влияние на металл, при этом уменьшается привлекательность поверхности и эксплуатационные характеристики. Для снижения подобного воздействия предусматривается покрытие поверхности никелем, хромом и прочими элементами.

Сталь 20 является пластичной, но твердой и прочной. Она способна воспринимать нагрузку в 2,5 раза меньше, чем стандартная нержавейка. При этом она устойчива к динамическим воздействиям, что обусловлено высокой вязкостью материала. При работе со знакопеременными нагрузками прочность ее снижается. Для улучшения данных показателей предусматривается термообработка и мехобработка (наклеп, прокатка, нормализация, отжиг).

Сплав характеризуется высокой технологичностью, его можно обрабатывать с помощью давления и резки, штамповки любым способом. При этом на поверхности не образуются трещины. Для проведения сварочных работ не требуется нагрев элемента и термообработка. Шов характеризуется высоким качеством, прочность его в некоторых случаях аналогична показателю металла.

Нержавеющая сталь 20 принадлежит к цементируемым металлам, при этом происходит локализация углерода на поверхности. Для этого осуществляется нагрев в среде СО2, в результате твердость поверхностного слоя увеличивается. Это положительно сказывается на длительности безотказной службы конструкции при изменяющих направление нагрузках.

Применение

Технические параметры материала позволяют использовать его в различных областях деятельности:

  • машиностроительная отрасль – валы, кронштейны, крепежные элементы станков и червячных пар, шестеренки, муфты;
  • изготовление труб и переходников;
  • строительство – металлические конструкции (фермы, балки, колонны) и соединительные элементы.

Технические характеристики

К основным характеристикам стали СТ20 относятся:

твердость поверхности/сердцевины при нагреве в среде СО2 по Роквеллу62/35;
ударная вязкость775 кДж/м 2 ;
относительное удлинение/сужение при растяжении25/55%;
электросопротивление220 МОм/мм;
теплоемкость485 Дж/кгК;
температура плавления1500-1600 С;
предел выносливости140 МПа;
предел текучести210-270 МПа;
предел прочности360-460 МПа;
модуль упругости200 МПа;
линейное расширение11,5 мкм;
коэффициент теплопроводности47 Вт/мК;
плотность стали 207,85 т/м 3 .

Сваривается сталь без ограничений.

Металл можно сдать в качестве лома, однако, стоимость его небольшая. Это обусловлено отсутствием дорогостоящих компонентов в составе. Автоматизация процесса производства позволила сократить затраты на изготовление. Лом стали 20 стоит порядка 28-30 тыс. руб. за тонну. При этом стоимость может быть ниже при наличии коррозии, или выше – при большом объеме металла.

Прокат

Прокатная продукция пользуется высоким спросом во многих отраслях. Ее получают посредством:

  • горячей деформации (t ? 4 мм);
  • холодной деформации (t ? 4 мм).

В результате холодной обработки происходит дополнительное упрочнение за счет наклепа, а горячей – образуются окалины.

Прокат из марки стали СТ20 включает:

  • проволоку, прутья;
  • уголки, швеллеры, двутавры;
  • листы, полосы;
  • трубы, полученные волочением (прочные и более дорогие), и цельносварные холоднокатаные.

Сортамент

Сортамент продукции из СТ20 включает:

  • трубы;
  • поковки и кованые заготовки;
  • проволоку;
  • ленты и листы разной толщины;
  • калиброванные и шлифованные прутья;
  • фасонки.

Аналоги

К аналогам стали СТ20 относятся:

  • китайская 20;
  • французская 1С22;
  • японская S20C;
  • немецкая 1.0402;
  • американские 1020, 1023.

Также рекомендуем посмотреть на следующие марки:

Характеристики стали 20, свойства и применение материала

Сталь 20 — низкоуглеродистая, качественная конструкционная сталь феррито-перлитного класса. Согласно виду металлообработки поставляется как кованая, калиброванная, горячекатаная и серебрянка.

Физические, химические и технологические характеристики стали 20 характеризуют ее как качественный материал, пользующийся высоким спросом.

Основные параметры

Углеродистая сталь появляется в результате сочетания железа и углерода и представляет собой металлический сплав.

Показательной величиной для углеродистых сталей является наличие атомов углерода в их структуре. Цифровое выражение этой величины в процентных долях фигурирует в обозначении марки сплава.

Девяносто восемь процентов этого сплава состоят из железа, а содержание углерода находится в пределах 0,17−0,24 процента. Остальную часть занимают примеси (марганец, никель, сера) — до 1 процента.

Качественная конструкционная сталь марки 20 с низким содержанием структурного углерода имеет следующие физические и механические свойства:

  • удельную массу — 7,85 г/см3;
  • показатель твердости — HB 10 -1 = 163 МПа;
  • относительное удлинение при разрыве 12−20%.

Технологические особенности

Отличительное эксплуатационное свойство сплава — его хорошая свариваемость. Приемы сварки: РДС, АДС с использованием флюса и газовой защиты.

Технические характеристики стали 20 таковы:

  • температурный режим ковки — °С: начальный -1280, конечный — 750, естественное выстывание;
  • способность к металлорезанию — лист горячекатанного вида, при показателях твердости HB 126−131 и δB=450−490 МПа, К υ тв. спл=1,7 и Кυ б. ст=1,6;
  • флокеновосприятие: нечувствительна;
  • тенденция к отпускной способности — не подвержена.

Стандартизация и применение

Обрабатывающая промышленность производит на базе материала сталь 20 широкий ассортимент металлических изделий, изготовление которых отрегулировано государственным стандартом (ГОСТ).

Список прокатной продукции:

  • прокат стальной, сортовой, включая фасонный;
  • прут стальной, калиброванный;
  • прут стальной, шлифованный;
  • лист толстый;
  • лист тонкий;
  • стальная полоса;
  • поковки (кованные формы);
  • катанка (проволка);
  • труба.

Трубный и листовой прокат, обширно используются при изготовлении труб для отопительных котлов. Стальной лист, прут или полоску с помощью электросварки несложно превратить в прямошовный трубный элемент какой-либо конструкции.

Марки стали 20кп и 20пс, прошедшие нормализацию без последующей термообработки, применяют в изготовлении патрубков, штуцеров, фланцев, вилок, корпусов, эксплуатируемых в условиях от 20 до 425 градусов Цельсия.

Процессы цементации и цианирования повышают механическую твердость поверхности материала при наличии сердцевины, не обладающей высокой прочностью. Улучшенная характеристика механической прочности позволяет использовать термически обработанный материал в дальнейших производственных циклах.

В аграрном и автотракторном машиностроении сплавы, прошедшие термообработку, используют для производства типовых изделий разного назначения:

  • шпинделей;
  • звёздочек;
  • шпилек;
  • видов крепежа;
  • толкателей клапанов;
  • валиков переключения передач, масляных насосов, кулачковых валиков.

Сталь применяется при изготовлении грузозахватных элементов подъемных кранов, составляющих подшипников скольжения. Все это требует от материала высоких показателей прочности.

Легируемый сплав 20х23н18

При необходимости изготовления деталей специального или универсального предназначения производственную сталь легируют дополнительными компонентами.

Легируемые примеси (никель, медь, хром, вольфрам, кобальт), добавленные в определенном количестве, сообщают сплаву характерные свойства.

Хром придает материалу повышенные показатели механической твердости и прочности, понижая при этом ее пластичность, а также свойства жаропрочности и устойчивости к коррозии. Никель делает сплавы более пластичными и прочными.

Добавленные компоненты имеют высокое процентное соотношение в структуре сплава и указывают на его механические и технические характеристики. Уровень легирования — высокий.

Сплав принадлежит к аустенитному классу и имеет склонность к образованию горячих деформаций в виде трещин. Это ограничивает возможности процесса свариваемости металла. Технология сварки стали 20х23н18 проводится ТИГом, ПА или электродом. Можно воспользоваться присадочным металлом, имеющим такой же состав.

Сталь 20 по ГОСТ 1050-88

Заменители стали 20 – сталь 15 и сталь 25.

  • Обозначение сталей по ГОСТ 1050-88
  • Сталь 20: химический состав
  • Структура стали 20
  • Технологические свойства стали 20
  • Применение стали 20
  • Виды поставки стали 20

Обозначение сталей по ГОСТ 1050-88

При обозначении стали 20:

  • слово «сталь» пишется полностью,
  • число 20 пишется отдельно (через пробел),
  • точка не ставится.

Например, «сталь 20» или совсем точно по стандарту “сталь марки 20” . В этом отличие обозначений конструкционных углеродистых качественных сталей от обыкновенных углеродистых сталей по ГОСТ 380-2005. Число после слова «сталь» обозначает номинальное содержание углерода в стали в сотых долях процента. Для стали 20 – это 0,20 % углерода.

Читать еще:  Технические характеристики стали 30ХГСА, особенности и применение

В отличие от качественных сталей (стали 20, стали 25 и других) обыкновенные стали по ГОСТ 380-2005 обозначаются сокращенно, слитно и без точки, например, ст3 или ст4. Если уж совсем по букве стандарта, то “сталь марки Ст3”.

Сталь 20: химический состав

Химический состав стали 20 определяет ГОСТ 1050-88:

  • углерод: 0.17-0.24 %;
  • кремний: 0,17-0,37 %;
  • марганец: 0,35-0,65 %;
  • медь: не более 0,25%;
  • никель: не более 0,25%;
  • мышьяк: не более 0,08%;
  • сера: не более 0,4%;
  • фосфор: не более 0,035%.

Структура стали 20

Типичная структура стали 20 – перлитно-ферритная. Закалкой стали 20 возможно получать структуру реечного мартенсита. Термически упрочненный прокат из стали 20 применяют для изготовления метизной продукции (класс прочности 8.8).

Технологические свойства стали 20

  • температура начала ковки – 1280° С,
  • температура окончания ковки – 750° С,
  • охлаждение поковки – воздушное.

Не склонна к образованию флокенов.

Не склонна к отпускной хрупкости.

Свариваемость стали 20:

  • без ограничений;
  • без предварительного подогрева;
  • без последующей термической обработки.

Применение стали 20

Из стали 20 изготавливают:

  • малонагруженные детали (пальцы, оси, копиры, упоры, шестерни);
  • цементуемые детали для длительной эксплуатация, в том числе, при температуре до 350° С;
  • крюки кранов;
  • вкладыши подшипников и прочих деталей для эксплуатации под давлением при температуре от минус 40 до 450 °С.

Сталь 20 после химико-термической обработки применяют для деталей с высокой поверхностной прочностью (червяки, червячные пары, шестерни). Сталь 20 широко применяется для производства трубопроводной арматуры, паропроводов, бесшовных труб высокого давления, сварных прямоугольных и квадратных профилей.

Виды поставки стали 20

Виды поставки стали 20:

  • сортовой прокат;
  • калиброванный пруток;
  • шлифованный пруток;
  • серебрянка;
  • толстый лист;
  • тонкий лист тонкий;
  • лента;
  • полоса;
  • проволока;
  • поковки и кованые заготовки;
  • трубы.

Сталь 20

Конструкционная качественная углеродистая сталь 20

Марка ст20 – назначение

Конструкционная качественная углеродистая сталь используется для изготовления листов горячекатаных, кругов, полос, труб бесшовных, труб электросварных, шестигранников, коллекторов, трубопроводов, перегревателей, других частей котлов высокого давления, листов для штамповки, цементуемых изделий длительного срока эксплуатации при температурах до +350 0 С.

Сталь 20 одна из самых практичных марок сталей, повсеместно используется для производства труб стальных и горячекатаных листов.

Сталь 20 – отечественные аналоги

Характеристики

Сталь конструкционная качественная углеродистая

Материал 20 – технологические свойства

Склонность к отпускной хрупкости

КТС, РДС, АДС (флюс +защитный газ)

Марка 20 – химический состав

Массовая доля элементов не более, %:

Сталь 20 – механические свойства

Размеры – толщина, диаметр

Материал 20 – твердость, Мпа

Прокат после отжига

Лист после термообработки

Марка 20 – температура критических точек, 0 С

Сталь 20 – ударная вязкость, Дж/см 2

KCU при температурах

Материал 20 – физические свойства

Марка 20 – точные и ближайшие зарубежные аналоги

Условные обозначения

Механические свойства

Твердость по Бринеллю

Относительное удлинение при разрыве

Предел кратковременной прочности

Свариваемость

Сварка с ограничениями

Физические свойства

Коэффициент линейного расширения

Купить металлопрокат, металлопродукцию из наличия на складе, конструкционной качественной углеродистой стали 20 в Санкт-Петербурге Вы можете по телефону + 7 (812) 703-43-43. Специалисты компании «ЛенСпецСталь» оформят заказ, сориентируют по наличию металлопродукции, ценам, условиям поставки. Компания ЛенСпецСталь всегда располагает товарным запасом металлопродукции из стали 20, широкий ассортимент труб как бесшовных, так и электросварных.

Также широкий сортамент стальных листов по ст20 представлен в сортамент компании, доступные цены широкий сортимент продукции, сервис по доставки, обработке, резки рубки металлопродукции по ст20 позволяет заказчику экономить и средства и время .

Технические характеристики углеродистой стали 20

Автор: Игорь

Дата: 11.09.2019

  • Статья
  • Фото
  • Видео

Характеристики стали 20 на протяжении длительного периода обеспечивают ее востребованность практически во всех отраслях машиностроения. Изготовленные из конструкционного сплава детали отличаются устойчивостью к высоким рабочим нагрузкам.

Расшифровка марки

Сплав относится, согласно ГОСТу 1050-88, к конструкционным углеродистым качественным сталям, к которым предъявляются более жесткие требования по составу и условиям производства.

Маркировка свидетельствует об усредненном содержании главного компонента (углерода) в сотых долях процента – 0,20%. С увеличением его концентрации повышается поверхностная твердость материала, но одновременно снижается пластичность. Диапазон допустимых концентраций углерода в металле нормативами установлен в пределах 0,17-0,24%.

Марганец и кремний используются в качестве раскислителей. Они способствуют удалению из металла кислорода и других газов, повышающих пористость его структуры. Содержание кремния находится в пределах 0,17-0,35%, марганца – 0,35-0,60%.

В малых количествах в сплаве содержатся и другие элементы, оказывающие положительное влияние на его свойства. Однако их концентрации слишком малы:

  • никеля – до 0,3%;
  • хрома – 0,2%;
  • меди – 0,3%.

Неизбежно присутствие в металле минимальных количеств вредных примесей, ухудшающих его механические свойства:

  • серы – до 0,04%;
  • фосфора – 0,035%.

Аналоги и сортамент

Марку стали 20 можно заменить схожими по свойствам отечественными аналогами: 15; 25; 30; 40Х.

Аналоги стали производятся также во многих странах:

  • 1020, 1023, H10200 – США;
  • C18, C25E – Италия;
  • 1.0405, C22R – Германия;
  • C25-2 – Бельгия;
  • S20C, S20CK – Япония;
  • SM20C – Южная Корея;
  • XC25 – Франция;
  • Ck22 – Швейцария;
  • 1450 – Швеция;
  • М1020 – Австралия.

Номенклатура продукции представлена:

  • сортовым прокатом разных стандартов;
  • шлифованным прутком ГОСТа 14955-77;
  • листовым прокатом и лентой;
  • коваными заготовками;
  • газопроводными трубами;
  • швеллерами и кругами.

Свойства материала

Физические свойства стали 20:

  • удельный вес – 7850 кг/м 3 ;
  • температура плавления – 1500 градусов;
  • коэффициент теплопроводности – 48 Вт/м*К;
  • удельная теплоемкость – 490 Дж/кг*К;
  • коэффициент линейного расширения – 11,6*10-6 1/град;
  • удельное электросопротивление – 220 Мом*мм.

Сталь не отличается большой устойчивостью к действию воды или химически агрессивных сред. При контакте с ними на поверхности изделий образуются следы ржавчины. Для защиты от коррозии на них наносится гальваническое покрытие.

Среди механических свойств сплава следует выделить показатели:

  • твердости – 163 МПа, придающие ей высокую износостойкость;
  • модуля упругости – 200 МПа;
  • предела прочности на разрыв – 36-46 кг/мм2;
  • ударной вязкости – 780 кДж/м2;
  • предела выносливости – 14 кг/мм2;
  • относительного удлинения – 23-26%;
  • относительного сужения – 55%;
  • температур ковки – 1280-750 градусов.

Сплав отличается хорошей свариваемостью и не требует предварительной подготовки.

Режимы термической обработки

При помощи термической обработки возможно улучшение технических характеристик стали 20 без введения дорогих легирующих добавок:

  • закалка позволяет придать сплаву требуемые свойства;
  • отпуск снимает внутренние напряжения и повышает его прочность;
  • отжиг выравнивает структуру металла.

После термообработки феррито-перлитная структура стали превращается в мартенсит, при котором происходит повышение прочности и уменьшение пластичности металла. В зависимости от химического состава подбираются критические точки, нагрев заготовок ведется в доменных или индукционных печах. Температурный режим закалки – 790-820 градусов. Время выдержки составляет от нескольких часов до полутора суток.

После нагревания в структуре сплава происходит первичная перестройка. Охлаждение проводится в воде или масле. Крупные изделия охлаждают на воздухе. Каждый из способов связан с некоторыми недостатками: при водяном охлаждении возможно возникновение окалины; при использовании масла существует вероятность его воспламенения и образования токсичного дыма.

Отпуск проводится при температурах 160-200 градусов. После термообработки на поверхности деталей могут возникнуть небольшие дефекты, которые снимаются механическим способом. Поэтому заготовки для закалки делаются с учетом припуска.

Уровни раскисления

Процесс раскисления необходим для восстановления железа из его оксидов и удаления частиц кислорода из структуры сплава. По характеру застывания углеродистая сталь 20 делится на три типа.

Кипящая сталь неоднородна по структуре и содержит большое количество газа. Из-за его обильного выделения поверхность расплава кипит. Такой металл обладает повышенной хрупкостью и плохой свариваемостью. Однако у него есть и свои плюсы:

  • низкая стоимость;
  • экономичность производства;
  • отсутствие отходов.

Кипящая сталь используется для производства менее ответственных деталей.

Спокойная сталь образуется при раскислении металла с помощью кремния и марганца. Она содержит минимальное количество окислов железа и имеет плотную однородную структуру. Процесс раскисления проводится при высокой температуре и позволяет максимально удалить из металла растворенный кислород. Расплав застывает спокойно, без выделения пузырьков газа. Такая сталь обладает высокой устойчивостью к ударным нагрузкам и используется для производства опорных конструкций.

Полуспокойная сталь характеризуется промежуточными свойствами.

Преимущества и недостатки

Как и любые углеродистые сплавы, сталь 20 обладает множеством плюсов и небольшими минусами. К ее несомненным достоинствам относятся:

  • отличное сочетание прочности и пластичности, которое делает ее незаменимой для изготовления изделий, работающих на истирание;
  • сталь не склонна к образованию трещин при обработке давлением;
  • не чувствительна к возникновению флокенов;
  • свариваемость металла до термообработки неограниченна;
  • сварные швы не требуют последующей термообработки;
  • нет склонности к отпускной хрупкости;
  • сплав устойчив в условиях действия сверхкритических температур пара, в трубах высокого давления;
  • выдерживает диапазон рабочих температур от -40 до +450 градусов;
  • сталь хорошо штампуется при любой температуре;
  • за счет цементации возможно повышение поверхностной твердости;
  • сталь отличается оптимальным соотношением цены и качества.

Недостатком сплава является подверженность коррозийным процессам. Для защиты изделий от окисления их поверхность покрывают защитным составом.

Область применения

Благодаря характеристикам стали 20 ее применение затрагивает широкий спектр отраслей. В машиностроении она используется для изготовления:

  • крепежных приспособлений;
  • соединительных элементов между узлами механизмов;
  • деталей, требующих высокой поверхностной прочности, например, червячных пар, шестерен;
  • малонагруженных деталей, подвергающихся эксплуатации при 350 градусах.

Широкое применение сталь получила для производства:

  • труб и переходных элементов – крестовин, гаек, штуцеров, предназначенных для паропроводов;
  • бесшовных труб, устойчивых к высоким давлениям;
  • сварных конструкций с прямоугольным сечением;
  • котлов высокого давления.

В строительстве сочетание хорошей свариваемости с прочностью позволяет использовать сталь для изготовления:

  • несущих ферм;
  • перекладин и балок;
  • крепежных деталей.

Сталь 20 сегодня является одним из самых практичных и удобных для обработки сплавов.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×