Сталь 20

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/см3.
  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.

Свойства Ст 20

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:

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.
Критические точки учитываются при проведении рассматриваемой процедуры. Стоит учитывать, что они уже были выявлены для всех металлов, поэтому не нужно проводить исследования повторно.
Заготовка разогревается до требуемой температуры, после чего происходит первичное перестроение структуры

Время выдержки также является важным показателем, который должен учитываться, как и скорость нагрева.
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.

Процесс производства закалки

Закалка представляет вид термообработки металлов и их сплавов, стекла, и заключается в нагревании до температурного уровня, превышающего критические значения, и проведением быстрого охлаждения. Выполнение закалки металла, позволяющей получить качественные характеристики, не следует приравнивать к обычному виду обработки, производимой для осуществления фазовых преобразований.

Охлаждение зачастую выполняют в водной или масляной среде, но имеются и иные методы: твёрдый теплоноситель псевдокипящего характера, поток сжатого воздуха, водяное облако, полимеры.

Существуют такие виды закалки:

  • для сталей, обладающих полиморфическими преобразованиями;
  • для преобладающей части цветных металлов без наличия полиморфического преобразования.

После закалочной операции возрастает твердость материала, но он приобретает хрупкость, наблюдается снижение уровня пластичности и вязкости при повторных процедурах нагрева и охлаждения. Применение отпуска металла после операции закаливания с полиморфным преобразованием позволяет добиться уменьшения хрупкости, повышая при этом характеристики пластичности и вязкости. При выполнении процедуры без структурных преобразований используют операцию старения. Отпуск способствует незначительному понижению твердости и прочностных характеристик металла.


Учитывая температурные режимы нагревания, выполняется разделение процедуры закаливания на полную и неполную. Полное закаливание выполняют нагреванием на 30…50 0С по уровню выше линии GS для сталей, обладающих доэвтектоидной и эвтектоидной структурой, для заэвтектоидной — по линии PSK (согласно диаграммы железоуглеродистых сплавов). При этом наблюдается образование структуры аустенита и аустенит + цементит. При производстве неполного закаливания выполняют нагрев выше линии PSK, что ведет к появлению излишних фаз.

Проведение отпуска позволяет снимать напряжения закаливания.

Для определенной категории изделий требуется проведение неполного или выборочного закаливания, к примеру, процесс производства катан (японских мечей) предполагает выполнение закаливания по режущей кромке.

Сталь 20 – конструкционная сталь

Продажа проката стали 20 со складов на Урале и в Москвской области. Всегда в наличии на складе более 200тн стали 20.

(351) 735-59-79

Сталь 20. Описание

В целом сталь 20 находит широкое применение в котлостроении, для труб и нагревательных трубопроводов различного назначения, кроме того промышленность выпускает пруток, лист. После цементации и цианирования из этой стали можно изготавливать детали, от которых требуется высокая твердость поверхности и допускается невысокая прочность сердцевины: кулачковые валики, оси, крепежные детали, шпиндели, пальцы, звездочки, шпильки, вилки тяг и валики переключения передач, толкатели клапанов, валики масляных насосов, пальцы рессор, малонагруженные шестерни и другие детали автотракторного и сельскохозяйственного машиностроения.

Из стали 20 изготавливается богатый ассортимент проката, конечно при этом учитываются оссобености стали этой марки. Так поковки из этой марки могут быть изготовлены категории прочности только 175, 195, 215, 245 при толщине поковок от 100 до 300 мм, для получения поковок с большей категорией прочностью необходимо уже использовать другую сталь. Для изготовления поковок используют блюмсы или слитки стали, ккатаные или кованые заготовки, либо заготовки отлитые на линии непрерывной разливки стали и какие-либо другие виды проката.

Труба прямошовная из марки 20 создается методом электросварки из листов или рулонов стали, при этом при обозначении такой трубы пишется ее диаметр, толщина стенки, длина, класс точности, ГОСТ, например: труба прямошовная толщиной 89 мм, стенкой 4 мм, мерной длины 6 метров II класса точности, которая была изготовлена по группе Б ГОСТ 10507-80 обозначается следующим образом:

89х4х6000 II ГОСТ 10704-91

Б-20 ГОСТ 10507-80

Методом горячего деформирования изготавливаются бесшовные трубы, при этом они должны обладать следующими свойствами: временное сопротивление разрыву 412 МПа, предел текучести 245 МПа, относительное удлинение 21%, твердость по Бринеллю 4,8.

Технологические свойства ст20

Температура начала ковки стали 20 составляет 1280° С, окончания – 750° С, охлаждение поковки – воздушное. Сталь 20 нефлокеночувствительна и не склонна к отпускной способности. Свариваемость стали 20 не ограничена, исключая детали, подвергавшиеся химико-термической обработке. Рекомендованы способы сварки АДС, КТС, РДС, под газовой защитой и флюсом.

Сталь 20 применяют для производства малонагруженных деталей ( пальцы, оси, копиры, упоры, шестерни), цементуемых деталей для длительной и весьма длительной службы (эксплуатация при температуре не выше 350° С), тонких деталей, работающих на истирание. Сталь 20 без термической обработки или после нормализации используется для производства крюков кранов, вкладышей подшипников и прочих деталей для эксплуатации под давлением в температурном диапазоне от -40 до 450°С . Сталь 20 после химико-термической обработки идет на производство деталей, которым требуется высокая поверхностная прочность ( червяки, червячные пары, шестерни). Широко применяют ст20 для производства трубопроводной арматуры, труб, предназначенных для паропроводов с критическими и сверхкритическими параметрами пара, бесшовных труб высокого давления, сварных профилей прямоугольного и квадратного сечения и т.д.

0.17 – 0.240.17 – 0.370.35 – 0.65 до   0.3 до   0.04 до   0.035 до   0.25 до   0.3
Ac1 = 724 ,       Ar1 = 682 ,      Ac3(Acm) = 845 ,       Ar3(Arcm) = 815

Механические свойства при Т=20oС материала 20

СортаментРазмерНапр.sTd5yKCUТермообр.
ммМПаМПа%%кДж / м2
Лист термообработ., ГОСТ 4041-714 – 14 340-490 28   
Трубы горячедеформир., ГОСТ 550-75  4312552250780 
Трубы, ГОСТ 8731-87  41224521   
Трубы, ГОСТ 10705-80  37222522   
Прокат, ГОСТ 1050-88до 80 4102452555 Нормализация
Прокат нагартован., ГОСТ 1050-88  490 740  
Прокат отожжен., ГОСТ 1050-88  390 2150  
Лента отожжен., ГОСТ 2284-79  310-540 18   
Лента нагартован., ГОСТ 2284-79  490-830     
    Твердость   20   после отжига ,             ГОСТ 1050-88HB 10 -1 = 163   МПа

Физические свойства материала 20

TE 10- 5a 10 6lrCR 10 9
ГрадМПа1/ГрадВт/(м·град)кг/м3Дж/(кг·град)Ом·м
202.13 527859  
1002.0311.650.67834486219
2001.9912.648.67803498292
3001.913.146.27770514381
4001.8213.642.87736533487
5001.7214.139.17699555601
6001.614.635.87659584758
700 14.8327617636925
800 12.9 76247031094
900   76007031135
1000    695 

Сталь 20. Характеристики и аналоги – Все о стали

Сталь марки 20 используется на протяжении многих лет практически во всех областях промышленности. Широкой распространенностью она обязана своими механическими и физическими свойствами, относительной простотой и дешевизной получения.

Применение

Наибольшее распространение сталь марки 20 получила при изготовлении различного сечения труб, а также самую большую нишу занимает в машиностроении для изготовления деталей не сильного нагружения. Широко используется для конструкций, работающих при температуре или под давлением – котлов, коллекторов, трубопроводов.

Расширить границы использования стали 20 можно с помощью, так называемой, химико-термической термообработки. Чаще всего для данной стали применяется процесс цементации, нитроцементации или цианирования. Происходит упрочнение с помощью насыщения углеродом или смесью углерода и азота. После такой термообработки повышается поверхностная твердость и износостойкость стали на небольшую глубину, сердцевина материала остается по-прежнему относительно мягкой. В этом случае, детали из стали 20 работают в наиболее ответственных или ключевых узлах механизмов. Таким способом изготавливают шестерни, сателлиты, другие червячные передачи с высоким сроком службы и износостойкостью поверхностного слоя зубьев.

Количественный состав

В качественный и количественный состав стали 20 входят, как основополагающие элементы для всех сталей, так и примеси в небольших количествах и концентрации. Основные компоненты этой стали железо около 98%, углерод в содержании  от 0,17 до 0,24 %, кремний от 0,17 до 0,37%, марганца содержится от 0,35 до 0,65%, никель и медь не более 0,25%. В данной стали может также присутствовать сера и фосфор в количестве не более 0,04%.

Аналоги

Аналоги стали 20 в химическом составе и физических свойствах, это стали 15 и 25. Они имеют подобную структуру и качество при использовании, отличаются только процентным содержанием углерода.

Согласно марочнику сталей, заменителями для стали 20 также могут быть марки 15ХФА, 20Ф, 09СФА.

Похожее количественное содержание углерода имеют марки стали 20Л и 20Х, они имеют немного другие области применения.  Сталь 20Л используется для отливок, сталь 20Х это легированная хромом сталь (содержит до 1% хрома). Эти стали имеют подобные технологические свойства со ст 20.

Виды производства

Сталь 20 поставляется в виде листов, различных труб, калиброванных прутков, отливок и других профилей. Также изделия из данной стали могут быть без термообработки и нормализованные.

Характеристики

  1. Твердость материала стали 20 в термообработанном состоянии, после отжига, должна быть  167 НВ, калиброванного нагартованного материала 207НВ.
  2. Сталь хорошо поддается ковке и штамповке, температура ковки в начале должна быть 1280 С, в конце около 750 С, охлаждение на воздухе.
  3. Сталь не подвержена после термообработки такому явлению, как отпускная хрупкость.
  4. Не имеет данная сталь склонности к отпускной хрупкости.
  5. Сталь без термообработки и в нормализованном состоянии сваривается без каких-либо ограничений (только не после поверхностного упрочнения).
  6. Коррозионно-устойчивая сталь по сравнению с другими малоуглеродистыми конструкционными сталями.

Конструкции и детали из стали марки 20 имеют достаточно высокий срок эксплуатации, отличаются дешевизной материала, быстро окупается и имеет ряд других эксплуатационных свойств. Для производства необходимых деталей, заготовки их этой стали предоставляются в широкомасштабном выборе, для одних целей используются круги или проволока, для других важны именно трубы, третьи выбирают из поковок или листов.

Расшифровка

Сталь 20 относится к группе высококачественных конструкционных сталей. Высококачественная означает более строгие требования к химическому составу шихты, процессам выплавки и разливки.

Сталь 20 включает в себя следующие химические элементы:

  • Углерод (0,2%). Цифра 20 в названии сплава отображает содержание данного компонента в сотых долях процента. Углерод ответственен за упрочнение. Увеличение его в составе приводит к повышению твердости и прочности. Обратным эффектом является параллельное уменьшение пластичности.
  • Кремний (0,17-0,35%). Основное назначение кремния – это удаление частиц водорода, кислорода и азота из состава сплава. Наличие данных газов в составе повышает пористость и количество газовых раковин, что сильно снижает прочность стали.
  • Марганец (0,35-0,6%), как и кремний, – сильный раскислитель, но помимо этого активно способствует удалению серы. Он положительно влияет на качество поверхности сплава. Также снижает вероятность образования трещин во время горячей обработки давлением. Улучшает протекание процессов сварки и ковки.
  • Никель (до 0,3%), хром (до 0,2%) и медь (до 0,3%) в целом положительно влияют как на механические, так и на коррозионностойкие характеристики стали. Но их содержание слишком мало, чтобы оказать какое-то серьезное воздействие на сплав.
  • Фосфор (до 0,035%) и сера (до 0,04) относятся к вредным типам примесей. Их содержание является причиной повышенной хрупкости стали. Также сильно падает значение вязкости и, соответственно, устойчивости к ударным нагрузкам.
  • Остальная часть химического состава приходится на железо.

По уровню раскисления сталь марки 20 делится на 3 категории: спокойная, полуспокойная и кипящая.

  • Спокойная сталь 20 получается в результате полного удаления кислорода из состава сплава. Осуществляется это с помощью введения таких элементов как кремний и марганец. Данный тип стали включает минимальное количество оксидов железа, которое и способствует «спокойному» (без выделения газов) застыванию сплава в ковше. Сталь получается плотная и однородная по составу. Лишь в верхней части образуется газовая раковина, которая благополучно удаляется в процессе механической обработки.
  • Кипящая сталь 20 раскисляется только марганцем. Как результат, это становится причиной повышенного содержания закиси железа. Данное соединение при взаимодействии с углеродом образует углекислый газ. Как следствие, на поверхности расплавленного сплава начинают появляться газовые пузыри, создавая впечатление, будто сплав кипит. Данная сталь имеет высокую пористость. Ее химические компоненты неравномерно распределены по всему объему сплава. Все это приводит к резкому снижению механических характеристик, увеличению риска образования трещин и ухудшение свариваемости. Среди плюсов кипящей стали стоит отметить меньшую стоимость и безотходность производства.

Существует также полуспокойная сталь 20, которая по своим характеристикам представляет что-то среднее между двумя вышеописанными видами сталей.

Особенности и область применения

Область применения рассматриваемой стали весьма обширна. Примером можно назвать получение скоб и шаблонов большой длины. Для повышения жесткости и твердости поверхностного слоя дополнительно проводится цементирование в масле.

Чаще всего сталь 20х применяется для получения:

  1. Гильз;
  2. Втулок;
  3. Шестерен;
  4. Дисков;
  5. Рычагов;
  6. Обоймы.

При необходимости рассматриваемый металл заменяется аналогами 15Х или 18ХГТ. В других странах есть аналоги этой стали, которые маркируются по иным стандартам.

В качестве заготовки на заводы поставляют:

  1. Прокат после отжига;
  2. Горячекатаный прокат.

Относительно невысокая прочность структуры и другие физико-химические качества определяют нижеприведенные особенности применения металла:

  1. При изготовлении измерительного инструмента, который при финишной обработке не подвергается процессу шлифования, рекомендуется проводить термическую обработку, представленную сочетанием закалки и отпуска.
  2. Рекомендуется выполнять цементацию при изготовлении ответственных инструментов. В зависимости от толщины самого инструмента выбирается наиболее подходящая глубина цементации.
  3. Для нагрева металла под закалку могут применяться камерные печи. Охлаждение выполняется в соляных или свинцовых ваннах. Если конфигурация детали сложная, то выполняется подогрев путем двукратного или трехкратного погружения с расплавленную соль. За счет этого обеспечивается равномерность разогрева структуры.
  4. Охлаждение можно проводить в масляной ванной или в расплавленной соли. За счет этого можно существенно уменьшить степень проявления дефектов.
  5. Целью проводимого отпуска становится снижение внутренних напряжений, которые могут возникать при проведении закалки. Подобные напряжения становятся причиной образования трещин и других дефектов на момент шлифования или выполнения чистовой обработки.

Вышеприведенная информация определяет то, что подобная сталь в большинстве случаев применима только при условии последующей химико-термической обработки. Поэтому в последнее время все чаще используют аналоги, которые обладают более высокими эксплуатационными качествами.

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий