Технические характеристики углеродистой стали 20

Технические характеристики углеродистой стали 20

• Total:

Предприятия, занимающиеся машиностроением, производством станков, тракторов, гидравлического оборудования, металлоконструкций, строительством, являются потребителями этого материала.

Основные характеристики стали 20 – качественный конструкционный сплав, относящийся к среднеуглеродистом классу. Он имеет незначительное количество вредных примесей. Материал способен изменять свои качества после обработки – механической, термической, химико-термической.

Такие особенности позволяют применять сплав:

• для изготовления труб, соединительных, переходных элементов трубопроводов, арматуры;
• при производстве деталей для механизмов – это червячные пары, валы, шестерни, вкладыши подшипников, крепежные и соединительные изделия;
• при выпуске металлоконструкций – строительной арматуры, несущих и вспомогательных элементов зданий, крепежа;
• для изготовления узлов котельного оборудования, работающего под давлением.

Нормативные документы, регламентирующие выпуск стали

На металлургических комбинатах при выплавке используют ГОСТ 1050 88 для стали конструкционной углеродистой качественной. Он определяет основные требования к выпускаемой продукции, соблюдение необходимых характеристик материала:

• допустимое процентное соотношение химических элементов в нем (углерода, кремния, марганца, хрома, серы, фосфора, никеля, азота, мышьяка, других);
• указывает на использовании ГОСТов для сортамета проката;
• предусматривает исполнение обязательных технических требований при выпуске продукции.

Каждая поставка стали 20 сопровождается документом – сертификатом качества. В нем указывается производитель продукции, её получатель, номер партии, химический состав материала, его механические свойства.

Преимущества стали и его недостатки

Марка стали 20 имеет основное достоинство – этот высококачественный сплав с хорошими технологическими характеристиками можно приобрести по умеренной цене. При использовании металла для производства продукции отмечаются его преимущества:

• является одновременно пластичным и прочным, устойчивым к истиранию;
• сохраняет необходимые качества при работе в диапазоне температур (-40 — +450 оС);
• имеет низкую флокеночувствительность;
• устойчив к воздействию среды, находящейся под высоким давлением (газ, пар);
• в структуре сплава практически не образуются трещины после его обработки давлением;
• металл обладает высокой свариваемостью (до его термообработки);
• после выполнения сварочных работ швы не требуется закаливать;

При использовании металла необходимо учитывать его главный недостаток – появление признаков коррозии на поверхности. Для недопущения такого процесса необходимо покрытие специальным защитным химсоставом (гальваника).

Сортамент

Изделия из стали 20 имеют широкое распространение. При их производстве используются различные технологии, способы обработки. Для этого материала предусмотрен выпуск в сортаменте. На металлургических комбинатах можно приобрести продукцию нескольких видов:

• прокат (сортовой, фасонный);
• лист (тонкий, толстый);
• швеллер;
• пруток разного диаметра (шлифованный, серебрянка, калиброванный);
• проволока;
• лента;
• круг;
• трубы холоднокатаные, горячекатаные (отличаются диаметром, толщиной стенок);
• поковки;
• заготовки (кованые).

Состав, химические и физические свойства

В состав стали 20 входит основной элемент Fe – железо. Его содержание — около 98%. Остальные 2% это – углерод, марганец, хром, никель, медь, которые улучшают качества материала и негативно влияющие на них — сера, фосфор, мышьяк.

Такой металл не является химически устойчивым при воздействии на него агрессивных сред – щелочной или кислотной. Проблема – появление ржавчины, наблюдается при нахождении изделий из него в условиях повышенной влажности. Чтобы сплав стал более устойчивым к агрессивным воздействиям, используют хромирование, цинкование его поверхностей.

Характерны для стали 20 физические свойства:

• удельный вес или плотность соответствует 7850 кг/м 3 ;
• при нагреве до 1500оС начинается процесс плавления, при увеличении температуры до 1600оС переходит в жидкое состояние;
• является проводником тепла и электротока;
• способна накапливать тепло;
• при нагревании происходит расширение материала.
• обладает парамагнитными свойствами.

Имеет повышенную пластичность, обладает умеренными твердостью и прочностью. Последняя увеличивается несколькими способами – при помощи термообработки (отжиг, нормализация), прокатывания через ролики.

Определяют применение стали 20 характеристики технического свойства. Главное из них – высокая обрабатываемость. Применяют два способа:

• обработка давлением;
• резание.

Сплав хорошо поддается штамповке. Использует горячий и холодный способ такой обработки металла.

Сталь 20 обладает хорошей свариваемостью (1 группа). При выполнении сварных операций специалистами не требуется выполнять предварительную термическую обработку элементов будущей конструкции, а затем — готовых швов. Соединения получаются прочными, обладают свойствами цельного металла.

Для сплава применяется процесс цементации – химико-термической обработки в среде углекислого газа, при которой выполняется насыщение поверхности углеродом. Верхний слой металла твердеет, становится очень прочным, внутренний остается достаточно вязким. Используется в производстве изделий, на которые предполагается воздействие переменных нагрузок.

Особенности термообработки

Для материала предусмотрена термообработка – закалка, отпуск, отжиг. После их выполнения изменяется ферритно-перлитная структура, которая преобразуется в мартенситную. Происходит уменьшение пластичности материала с одновременным увеличением его прочности.

При нагреве заготовок используются печи двух видов – индукционные, доменные. Для закалки выдерживается температурный режим от 790 до 820оС. Время нахождения изделий в печи может быть разным, определяется технологией. Охлаждение выполняется на воздухе, в масле или воде. Для отжига выполняют нагрев заготовок до 160 – 200оС.

Расшифровки маркировки

Сталь 20 — углеродистая. Именно процентное содержание вещества – углерода, определяет название сплава. По ГОСТу 1050-88 его должно быть от 0,17 до 0,24%, или среднее значение – 0,2%. Оно и используется для маркировки металла.

Аналоги материала

Для некоторых изделий допускается замена материала сталью, имеющей аналогичные качества. Продукция российских производителей — сталь 40Х, 30, 25, 15. Металл-заменитель может поставляться из-за рубежа – 20 (Китай), S20C (Япония), 1020, 1023 (США), C22R (Германия).

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 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)

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 )

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

Механические свойства при повышенных температурах

Ударная вязкость KCU

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 — K_{v тв.сп} = 1,7 и K_{v б.ст} = 1,6 в горячекатаном состоянии при НВ 126—131 и σ_в =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

Конструкционная сталь — сплав, который применяется для изготовления различных деталей, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладает определенными механическими, физическими и химическими свойствами.

Сталь 09Г2С

Точный химический состав стали 20

Химический состав данного сплава и технические характеристики изделий из него регламентируются нормативом ГОСТ 1050-88. В этом сплаве сложно выделить какой-то основной элемент, поскольку здесь примерно одинаковое процентное соотношение у всех веществ. В составе 9 компонентов:

• Марганец
• Никель
• Медь
• Хром
• Кремний
• Углерод
• Мышьяк
• Сера
• Фосфор

Процентное соотношение всех элементов указано в таблице. Наглядно вы можете увидеть соотношение веществ на диаграмме.

Свойства стали 20

Удельный вес материала составляет 7,85 г/см3. Твердость по Бринеллю доходит до 10 -1 = 163 МПа. Критические точки наступают при температуре:

• Ac1 = 735°
• Ac3(Acm) = 850°
• Ar3(Arcm) = 835°
• Ar1 = 680°

Начальная температура ковки достигает 1280°С, конечная — 750°С. Охлаждают произведенные элементы на открытом воздухе.

Обрабатываемость материала резанием возможна в горячекатаном состоянии. Свариваемость большинства вариаций деталей не ограничена. Сложность возникает только с элементами после химико-термической обработки. Для них доступны следующие способы сварки:

• ручная дуговая (РДС)
• аргонно-дуговая под флюсом и газовой защитой (АДС)
• контактная точечная сварка (КТС)

Очевидными плюсами данного вида стали является отсутствие флокеночувствительности и склонности к отпускной хрупкости. Что гарантирует надежность и долгий срок службы деталей из нее.

Применение стали 20

Данный материал представляет собой качественную конструкционную углеродистую сталь. Из него производят трубы различного назначения. Эти изделия предназначены для работы под высоким давлением, они используются в системах:

• подогревателей,
• коллекторов,
• котлов.

Помимо этого из сплава марки 20 выпускают листы, из которых потом изготавливают штампованные детали и цементируемые элементы. Эти изделия предназначены для длительной работы при температурах до +350°С.

Как правило, из ст.20 поставляют следующие изделия:

Из сплавов 20кп и 20пс без термообработки или нормализации изготавливают:

• патрубки,
• штуцера,
• различные фитинги: вилки и болты,
• фланцы,
• корпуса аппаратов,
• другие детали, предназначенные для эксплуатации при температуре от минус 20° до плюс 425°С.

Свойства стали 20

Удельный вес материала составляет 7,85 г/см3. Твердость по Бринеллю доходит до 10 -1 = 163 МПа. Критические точки наступают при температуре:

• Ac1 = 735°
• Ac3(Acm) = 850°
• Ar3(Arcm) = 835°
• Ar1 = 680°

Начальная температура ковки достигает 1280°С, конечная — 750°С. Охлаждают произведенные элементы на открытом воздухе.

Обрабатываемость материала резанием возможна в горячекатаном состоянии. Свариваемость большинства вариаций деталей не ограничена. Сложность возникает только с элементами после химико-термической обработки. Для них доступны следующие способы сварки:

• ручная дуговая (РДС)
• аргонно-дуговая под флюсом и газовой защитой (АДС)
• контактная точечная сварка (КТС)

Очевидными плюсами данного вида стали является отсутствие флокеночувствительности и склонности к отпускной хрупкости. Что гарантирует надежность и долгий срок службы деталей из нее.

Общая характеристика, состав и применение стали марки СТ20

Наиболее востребованной на рынке считается марка стали СТ20. Ее применение оправдано во многих областях производства. Качественная углеродистая сталь должна соответствовать стандартам ГОСТ и обладать определенными характеристиками и сферой применения, существует пара-тройка аналогов иностранного производства с идентичными по составу и функциональному использованию свойствами.

Химический состав

Данный вид стали является своеобразной конструкционной моделью, которая отличается отменным качеством и прочностью. Выплавка происходит в соответствии со строгими соблюдениями правил и норм, установленных ГОСТами. Для каждой модели есть свои стандарты, которые описаны соответствующем документе.

По составу сталь СТ20 включает в себя следующие элементы:

• 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%).

1. Входящий в состав углерод делает сплав невероятно прочным и твердым. При этом страдают пластичные характеристики, которые заметно падают в процессе производства.
2. Кремний обладает свойством убирать лишние молекулы водорода и азота из сплава. Эти элементы обеспечивают соблюдение оптимальной степени пористости и количества раковин, но негативно влияют на прочность, сильно занижая ее.
3. Что касается марганца, то он выступает в качестве раскислителя, и играет туже роль, что и кремний. А именно, снижает риск появления трещин во время эксплуатации и во время термообработки (при сварке и ковке).
4. Фосфор и селен используются в стали в виде примеси. Они повышают хрупкость деталей и уменьшают их вязкость. Кроме того, улучшается динамическая устойчивость к внешним воздействиям. Остальные компоненты повышают эксплуатационные и антикоррозийные свойства материала.

к содержанию ↑

Расшифровка

Спокойная сталь образуется полным исключением кислорода. Для этого вводится в сплав кремний и марганец.

В данном сплаве находится очень маленькое количество оксидов железа. Это обуславливает функционирование материала без выделения специфических веществ в газообразном виде.

Сплав в ковше застывает быстро и сталь на выходе имеет плотную структуру и однородность. Верхняя часть покрыта газовой раковиной. Газ быстро улетучивается при механических манипуляциях, производимых с брусками.

Кипящий вариант стали образуется путем раскисления марганца. В нем превышен процент содержания железа, из-за чего происходит взаимодействие с углеродом. Происходит выделение углекислого газа. Образуются газовые пузыри, которые выглядят как кипящая масса.

У этой детали высокий процент пористости. Но у этого варианта достаточно низкая цена на рынке, а после использования не образуется вредных отходов. Полуспокойная сталь находится между описанной спокойной и кипящей.

По видам обработки сталь этой марки делят на кованую, калиброванную, горячекатаную и серебрянку. Последняя имеет круглое основание и покрыта специальным составом.

Основные характеристики и свойства

Физические и технологические свойства стали марки СТ20 описаны в таблицах №1 и №2.

к содержанию ↑

Химические

Химические свойства стали СТ 20 таковы, что она не обладает устойчивостью к кислотным соединениям, и при повышенном их влиянии может окисляться.

Вода, попадающая на изделие, оставляет на месте своего воздействия характерные ржавые следы. Тем не менее, эти факторы не являются причинами резкого ухудшения внешнего вида и прочности состава.

Для защиты от коррозионных разрушений рекомендуется наносить на сталь гальванические покрытия в виде хрома, цинка и других аналогичных по составу соединений.

Физические

Плотность равна 7850 кг/куб.м. Температура начала процесса плавления составляет 1500 °С. Чтобы перевести сталь в жидкое состояние нужно соблюсти температурный предел в 1600 °С. СТ 20 легко отдает тепло, проводит его благодаря отличной способности его же и отдавать.

Механические

Высокопластичная сталь имеет средние показатели прочности и обладает хорошей твердостью. Упругий модуль достигает 200 Мпа. Разрыв возможен при достижении максимального удлинения в 23 – 26%, сужение при этом имеет еще больший показатель – 55%. Очень вязкая и стойкая к ударным воздействиям.

Повышение прочности производится путем проведения процедуры наклепа. Может осуществляться прокатывание роликами. Эта процедура имеет своеобразное название механического воздействия на структуру стали. Может осуществляться нормализация или отжиг упрочнения. В данном случае речь идет о термическом варианте воздействия.

Технологические

Высокотехнологичный сплав отлично обрабатывается давлением и выдерживает любой тип резания. Штамповка производится чаще в горячем, чем в холодном виде. Сталь не трескается при обработке паром или под мощным давлением. По свариваемости сталь принадлежит к первой группе. Перед сваркой совершенно не нужно проводить подготовительные работы. К тому же, нагрев и термическая обработка вообще не подразумевается.

Этот сплав принадлежит к группе цементируемых изделий. Частички углерода имеют свойство оседать на изделие и помещаться в его внутреннем составе. Нагрев производят в специально подобранной атмосфере насыщения стали углекислым газом. Химическое и термическое воздействие придают дополнительную прочность и увеличивают срок эксплуатации материала при постоянном и превышенном воздействии на него нагрузок извне.

Виды прокатного профиля

Прокатный профиль из СТ 20 получают одним из двух способов:

1. Горячее деформирование. Данный метод используется только для изделий определенной толщины, который не должен быть выше 4 мм.
2. Холодное деформирование. Для малой толщины изделий. В результате процедуры происходит утолщение сплава.

Этими методами получают следующие виды проката:

• Холоднокатаные трубы из стали, сваренной целиком. Листы подлежат соединению по краям швов, которые выступают по прямой линии. Это делают после предварительной их свертки по радиусу. Получаются цельные изделия с повышенной твердостью.
• Бесшовные трубы. Применяется метод горячего и холодного волочения, что придает изделию максимальную прочность и устанавливает достаточно высокую цену.
• Профиля всех видов: листы, швеллера, проволоки, прутки. Можно изготавливать любые по длине и ширине изделия.

к содержанию ↑

Применение

Широкое применение сталь СТ 20 получила в различных отраслях промышленности:

• Машиностроение. Стальные элементы используются в качестве получения шестерней, муфт соединительного характера и элементов червячных пар. Из них получаются первоклассные приспособления для крепежа, а также соединительные детали в виде валов и кронштейнов.
• Трубопроводная отрасль по изготовлению арматуры.
• Строительство. Благодаря ряду ценных характеристик данного вида стали, ее применяют для производства металлоконструкций.

Производство изделий марки 20 имеет свои стандарты:

• Прокаты фасонного и сортового типа делаются в соответствии норм и правил ГОСТ, изданными в следующих номерах: 1050-88, 2590-2006, 2591-2006, 2879-2006, 8509-93, 8510-86, 8240-97, 8239-89.
• Пруток калиброванный изготавливается в соответствии со стандартами ГОСТ: 7417-75, 8559-75, 8560-78, 10702-78.
• Серебрянка и шлифованный пруток регламентируются ГОСТ 14955-77.
• Толстые листы представляют собой заготовки, выполненные в строгом соответствии со стандартами ГОСТ 1577-93 и ГОСТ 19903-74.
• Тонкие листы изготавливаются в соответствии с ГОСТ 16523-97.
• Производство лент происходит строго в соответствии четырех стандартов ГОСТ: 6009-74, 10234-77, 103-2006, 82-70.
• Проволочные изделия подлежат заготовки по ГОСТу 5663-79 и ГОСТу 17305-91.
• Заготовки кованого типа, а также поковки изготавливаются согласно правилам и принятым стандартам ГОСТ 8479-70.
• Трубы подлежат регламенту семи ГОСТов: 10704-91, 10705-80, 8731-74, 8732-78, 8733-74, 5654-76 и 550-75.

к содержанию ↑

Стоимость 1 тонны металла

Марка стали СТ20 по стандартным меркам принадлежит к классу черных металлов. Это не финансово затратный вид сплава.

Тонна лома в зависимости от региона приобретения может стоить от 28000 до 30000 руб. ориентировочно. На цену осуществляют давление следующие факторы: коррозийные следы, которые могут появиться в результате хранения стали и объем партии. Сдача лома создает условия повышения цены. Наценка в данном случае возможна только от реализации 1000 тонн и более.

Марка стали СТ20 имеет обладает своеобразным типом и имеет свойственные только ей характеристики. Индивидуальные показатели делают ее востребованной на рынке многих производств. Производить изделие самостоятельно в домашних условиях невозможно, так как для выплавления требуется иметь дорогостоящее оборудование и обладать профессиональными навыками.

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.

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.

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.

Технические характеристики углеродистой стали 20

Сталь 20 (20А) конструкционная углеродистая

Заменители: Сталь 15, Сталь 25, Сталь 15ХФА, Сталь 20Ф, Сталь 13ХФА

Сталь 20 применяется : для изготовления листового проката 4-14 мм 1-2 категории, предназначенного для холодной штамповки; после нормализации или без термообработки крюков кранов, муфт, вкладышей подшипников и других деталей, работающих при температурах от -40 °С до +450 °С под давлением; после ХТО — для изготовления шестерней, червяков, червячных пар и других деталей, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины; холоднокатаных плавниковых труб наружным диаметром 32, 38 и 50 мм, предназначенных для паровых котлов со сверхкритическими параметрами пара; труб перегревателей, коллекторов и трубопроводов котлов высокого давления; цементуемых деталей для длительной и весьма длительной службы при температурах до +350 °С; заготовок деталей трубопроводной арматуры; деталей типа донышек, воротниковых фланцев, штуцеров, колец, патрубков, тройников и деталей прямоугольной формы для энергооборудования и трубопроводов с абсолютным давлением свыше 3,9 МПа тепловых электростанций; оборудования и трубопроводов атомных станций (АС); деталей и элементов трубопроводов пара и горячей воды атомных станций (АС), с расчётной температурой среды не выше +350°С при рабочем давлении менее 2,2 МПа (22 кгс/см 2 ); труб для установок химических и нефтехимических производств с условным давлением Ру=19,6-98 МПа (200-1000 кгс/см 2 ); спиральношовных труб с двухсторонним швом для трубопроводов атомных электростанций; труб бесшовных высокого давления (6-10 мм) для топливопроводов дизелей; горячекатаного профиля для изготовления ободьев колес сельскохозяйственных машин; электросварных труб для изготовления деталей и конструкций в мотовелостроении; стальных гнутых замкнутых сварных квадратных и прямоугольных профилей, предназначенных для применения в сельскохозяйственном машиностроении, тракторостроении и других отраслях народного хозяйства; бесшовных горячедеформированных хладостойких труб для газлифтных систем и обустройства газовых месторождений; колец цельнокатаных различного назначения; бесшовных холоднодеформированных, теплодеформированных, горячедеформированных, в том числе горячепрессованных, и горячепрессованных редуцированных труб, предназначенных для паровых котлов и трубопроводов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара; бесшовных холоднодеформированных, теплодеформированных, горячедеформированных, в том числе горячепрессованных, и горячепрессованных редуцированных труб, предназначенных для паровых котлов и трубопроводов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара; биметаллических бесшовных труб для судостроения с наружным слоем из стали и внутренним слоем из меди; электросварных холоднодеформированных труб, предназначенных для карданных валов автомобилей, тракторов и машин; горячедеформированных бесшовных труб, применяемых в судостроении для паропроводов; бесшовных горячедеформированных труб повышенной коррозионной стойкости и хладостойкости (ст.20А), с наружным диаметром от 89 до 426 мм класса прочности не менее К48, для внутрипромысловых трубопроводов, транспортирующих продукцию нефтяных скважин (низконапорных водоводов пресной и подтоварной воды при давлении до 2 МПа в системах заводнения пластов); труб с наружным поперечным оребрением, выполненным с применением сварки токами высокой частоты, для паровых котлов, предназначенных для изготовления поверхностей нагрева.