Минимальное значение предела текучести сталь 20

Обновлено: 07.01.2025

Из литейной марганцовистой стали 20гл изготавливают отливки, которые способны работать со значительными требованиями к износу, к устойчивости к ударным и переменным нагрузкам. Как правило, это заготовки для производства деталей, предназначенных для ж/д транспорта, экскаваторов и пр. По ГОСТу 977-88. Однако, в этих случаях целесообразно повысить термическим упрочнением такие свойства и показатели стали, как предел текучести и выносливости, прочность и ударная вязкость.

Также, для изготовления деталей и конструкций, эксплуатация которых будет вестись в районах с минусовой температурой, необходимо повышение стойкости к коррозии при минусовых температурах и стойкости к перепадам температурных режимов.

Из сплава 20ГЛ изготавливают диски, зубчатых венцы и звездочки для цепных передач, барабанов и муфт. Целесообразно данную сталь использовать для производства литых ответственных элементов сцепных устройств авто, тележек для пассажирских и грузовых вагонов и локомотивов, дизельных и электропоездов.

Химический состав 20ГЛ

Массовая доля элементов стали 20ГЛ по ГОСТ 977-88

C
(Углерод) 		Si
(Кремний) 		Mn
(Марганец) 		P
(Фосфор) 		S
(Сера) 		Fe
(Железо)
0,15 - 0,25 0,2 - 0,4 1,2 - 1,6 ГОСТ 4491-2016
Предел текучести, МПа, min Временное сопротивление, МПа, min Относительное удлинение, %, min Относительное сужение, %, min Ударная вязкость KCU, кДж/м 2, min
при 20°C при -60°C
295 490 20 30 49,0 24,5

Свойства по стандарту ГОСТ 21357-87

Рекомендуемый режим термической обработки Предел текучести, МПа, min Временное сопротивление, МПа, min Относительное удлинение, %, min Относительное сужение, %, min Ударная вязкость, кДж/м 2, min
KCV -60 KCU -60
Нормализация при 920 - 940°C 300 500 20 35 2,0 3,0
Закалка с 920 - 940°C в воде, отпуск при 600 - 620°C 400 550 15 30 2,0 3,0

Свойства по стандарту ГОСТ 22703-2012

Наименование и обозначение показателя Значение показателя для деталей в зависимости от предела текучести, МПа, min
для деталей первой группы и замка для деталей второй группы для деталей третьей группы
от 450 до 500 включ. свыше 500 от 295 до 345 включ. свыше 345 314 и более
Временное сопротивление, МПа, min 560 600 490 510 510
Относительное удлинение, %, min 15 12 20 18 17
Относительное сужение, %, min 30 25 30 25 25
Ударная вязкость при температуре -60°С KCU -60°С , Дж/см 2 min 25 25 - - -
Ударная вязкость при температуре -60°С на образцах с острым надрезом KCV -60°С , Дж/см 2, min 15 15 - - -

Примечание: Показатели ударной вязкости KCV и KCU при температуре -60°С для замка не определяют.

Физические свойства 20ГЛ

Свойства по стандарту ГОСТ 977-88

Плотность: 7,84 г/см3

Свойства по стандарту ГОСТ 4491-2016

Физические свойства по ГОСТ 4491-2016 соответствуют физическим свойствам по ГОСТ 977-88.

Свойства по стандарту ГОСТ 21357-87

Физические свойства по ГОСТ 21357-87 соответствуют физическим свойствам по ГОСТ 977-88.

Свойства по стандарту ГОСТ 22703-2012

Плотность: 7,83 г/см3

Технологические свойства марки 20ГЛ

Закалка или нормализация с отпуском проводится в зависимости от баланса в сплаве углерода и марганца. А также, вид обработки зависит от требований к свойствам готовой отливки.

Сталь 20 - конструкционная углеродистая качественная

Сталь 20 относится к разряду обогащенных углеродом конструкционным сталям высокого уровня качества. На производства поставляется в нескольких вариациях – серебрянка, калиброванная, кованная или горячекатаная. Можно выделить пять типов данной разновидности стали по требованиям к ее механическим свойствам.

Типы стали по требованию к механическим свойствам:

  • Первый тип представляет собой сталь всех используемых видов обработки, но без проведенных испытаний по растяжению и ударной вязкости.
  • Второй тип – это образцы нормализованной стали всех типов обработки размеров в двадцать пять миллиметров, которые подвергаются испытаниям на растяжение и ударную вязкость.
  • Третий тип представляет собой все те же образцы, на которых проводятся вышеупомянутые испытания. Единственное отличие – это их размер. В этом типе он составляет от двадцати шести до ста миллиметров.
  • Четвертый тип представляет собой образцы из заготовок с размером - до сотни миллиметров, которые были обработаны термическим путем. Они также применяются для проведения испытаний над материалом.
  • Пятый тип – это также образцы, которые изготовлены из отожженных или выскоопущенных сталей. Еще одно технологическое решение – это образцы из нагартованной стали.

Сталь 20 может быть при необходимости заменена схожими материалами марок 15 и 25.

Технологические свойства стали 20

Для начала процесса ковки достаточно разогреть сталь до +1280 градусов Цельсия, а завершаться процесс должен при температуре -750 градусов Цельсия, при том что охлаждение поковки производится воздушным способом. Сталь марки 20 относится с типу нефлокеночувствительных, а также она не склонна к отпускной способности. Возможность сваривания данного типа стали ничем не ограничена, за исключением тех деталей, которые подвергались химико-термической обработке.

Сталь 20 зачастую используется в процессе производства тех деталей, которые работают со сравнительно небольшим нагружением. Это могут быть оси, пальцы или шестерни, а также и те детали, которые будут подвергаться цементированию для продления срока службы. Помимо всего, такой тип стали может быть использован в процессе изготовления особо тонких деталей, в большинстве своем работающих на истирание. Без термической обработки этот вид стали используется в производстве крюков подъемных кранов, а также прочих деталей, эксплуатация которых производится под некоторым давлением в диапазоне температур от -40 до +450 градусов Цельсия. Химико-термическая обработка наделяет сталь 20 всеми необходимыми свойствами для использования ее в качестве основы для деталей, главной особенностью которых является высокий уровень прочности поверхности.

Химический состав стали 20

Состав марки стали 20 очень разнообразен, ведь в нем представлен углерод, марганец, кремний, медь, мышьяк, никель, фосфор и сера. По сути своей данный тип стали представляет собой очень интересную смесь, в составе которой имеется феррит и перлит. В процессе термической обработки структуру материала можно изменить до пакетного мартенсита. Стоит отметить, что данные преобразования структуры приведут к тому, что прочность стали увеличиться, а ее пластичность, наоборот, уменьшиться. Если сталь 20 подвергнуть термической обработке, после этого она может быть использована в процессе изготовления особой продукции метизного типа.

Приложение 2. Механические характеристики сталей

Таблица 9. Механические характеристики: для углеродистых и низколегированных сталей - табл.1 и 2, для теплоустойчивых хромистых сталей - табл.3 и 4, для жаропрочных, жаростойких и коррозионностойких сталей аустенитного и аустенито-ферритного класса - табл.5 и 6

Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С Расчетное значение предела текучести Re, МПа (кгс/см 2 ), для сталей марок
ВСт3 09Г2С, 16ГС 20 и 20К 10 10Г2, 09Г2 17ГС, 17Г1С, 10Г2С1
толщина, мм
до 20 свыше 20 до 32 свыше 32 до 160
20 250 (2500) 210 (2100) 300 (3000) 280 (2800) 220 (2200) 195 (1950) 270 (2700) 280 (2800)
100 230 (2300) 201 (2010) 265,5 (2655) 240 (2400) 213 (2130) 188 (1880) 240 (2400) 240 (2400)
150 224 (2240) 197 (1970) 256,5 (2565) 231 (2310) 209 (2090) 183 (1830) 231 (2310) 231 (2310)
200 223 (2230) 189 (1890) 247,5 (2475) 222 (2220) 204 (2040) 177 (1770) 222 (2220) 222 (2220)
250 197 (1970) 180 (1800) 243 (2430) 218 (2180) 198 (1980) 168 (1680) 218 (2180) 218 (2180)
300 173 (1730) 162 (1620) 226,5 (2265) 201 (2010) 179 (1790) 150 (1500) 201 (2010) 201 (2010)
350 167 (1670) 147 (1470) 210 (2100) 185 (1850) 159 (1590) 132 (1320) 185 (1850) 185 (1850)
375 164 (1640) 140 (1400) 199,5 (1995) 174 (1740) 147 (1470) 123 (1230) 162 (1620) 174 (1740)
400 - - 183 (1830) 158 (1580) - - - 158 (1580)
410 - - - 156 (1560) - - - 156 (1560)
420 - - - 138 (1380) - - - 138 (1380)

Таблица 10

Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С Расчетное значение временного сопротивления Rm МПа (кгс/с 2 ), для сталей марок
ВСт3 09Г2С, 16ГС 20 и 20К 10 10Г2, 09Г2, 17ГС, 17Г1С, 10Г2С1,
толщина, мм
до 20 свыше 20 до 32 свыше 32 до 160
20 460 (4600) 380 (3800) 470 (4700) 440 (4400) 410 (4100) 340 (3400) 440 (4400)
100 435 (4350) 360 (3600) 425 (4250) 385 (3850) 380 (3800) 310 (3100) 385 (3850)
150 460 (4600) 390 (3900) 430 (4300) 430 (4300) 425 (4250) 340 (3400) 430 (4300)
200 505 (5050) 420 (4200) 439 (4390) 439 (4390) 460 (4600) 382 (3820) 439 (4390)
250 510 (5100) 435 (4350) 444 (4440) 444 (4440) 460 (4600) 400 (4000) 444 (4440)
300 520 (5200) 440 (4400) 445 (4450) 445 (4450) 460 (4600) 374 (3740) 445 (4450)
350 480 (4800) 420 (4200) 441 (4410) 441 (4410) 430 (4300) 360 (3600) 441 (4410)
375 450 (4500) 402 (4020) 425 (4250) 425 (4250) 410 (4100) 330 (3300) 425 (4250)

Таблица 11

Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С Расчетное значение предела текучести Rp0,2, МПа (кгс/см 2 ), для сталей марок
12МХ 12ХМ 15ХМ 15Х5М 15Х5М-У
20 220 (2200) 220 (2200) 233 (2330) 220 (2200) 400 (4000)
100 219 (2190) 219 (2190) 230 (2300) 210 (2100) 352,5 (3525)
150 218 (2180) 218 (2180) 229 (2290) 207 (2070) 345 (3450)
200 217,5 (2175) 217,5 (2175) 228 (2280) 201 (2010) 337,5 (3375)
250 217,5 (2175) 217,5 (2175) 228 (2280) 190 (1900) 330 (3300)
300 212 (2120) 212 (2120) 220 (2200) 180 (1800) 315 (3150)
350 206 (2060) 206 (2060) 213 (2130) 171 (1710) 300 (3000)
375 202 (2020) 202 (2020) 210 (2100) 164 (1640) 270 (2700)
400 198 (1980) 198 (1980) 205 (2050) 158 (1580) 255 (2550)
410 195 (1950) 195 (1950) 204 (2040) 155 (1550) 240 (2400)
420 194 (1940) 194 (1940) 202 (2020) 152 (1520) 225 (2250)

Таблица 12

Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С Расчетное значение временного сопротивления Rm, МПа (кгс/ см 2 ), для сталей марок
12МХ 12ХМ 15ХМ 15Х5М 15Х5М-У
20 450 (4500) 450 (4500) 450 (4500) 400 (4000) 600 (6000)
100 440 (4400) 440 (4400) 440 (4400) 380 (3800) 572 (5720)
150 434 (4340) 434 (4340) 434 (4340) 355 (3550) 555 (5550)
200 430 (4300) 430 (4300) 430 (4300) 330 (3300) 535 (5350)
250 440 (4400) 437 (4370) 437 (4370) 320 (3200) 520 (5200)
300 454 (4540) 445 (4450) 445 (4450) 318 (3180) 503 (5030)
350 437 (4370) 442 (4420) 442 (4420) 314 (3140) 492 (4920)
375 427 (4270) 436 (4360) 436 (4360) 312 (3120) 484 (4840)
400 415 (4150) 426 (4260) 426 (4260) 310 (3100) 472 (4720)
410 413 (4130) 424 (4240) 424 (4240) 306 (3060) 468 (4680)
420 410 (4100) 421 (4210) 421 (4210) 300 (3000) 462 (4620)

Таблица 13

Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С Расчетное значение предела текучести Rp0,2, МПа (кгс/см 2 ), для сталей марок
08Х18Г8Н2Т (КО-3) 07Х13АГ20 (ЧС-46) 02Х8Н22С6 (ЭП-794) 15Х18Н12С4ТЮ (ЭИ-654) 08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т 06ХН28МДТ, 03ХН28МДТ
20 350 (3500) 350 (3500) 200 (2000) 350 (3500) 350 (3500) 220 (2200)
100 328 (3280) 260 (2600) 160 (1600) 330 (3300) 300 (3000) 207 (2070)
150 314 (3140) 230 (2300) 150 (1500) 310 (3100) 290 (2900) 195 (1950)
200 300 (3000) 200 (2000) 135 (1350) 300 (3000) 283 (2830) 186 (1860)
250 287 (2870) 190 (1900) 125 (1250) 280 (2800) 250 (2500) 175 (1750)
300 274 (2740) 180 (1800) 115 (1150) 270 (2700) 240 (2400) 165 (1650)
350 - 170 (1700) - - - 160 (1600)
375 - 165 (1650) - - - 157,5 (1575)
400 - 160 (1600) - - - 155 (1550)

Таблица 14

Расчетная температура стенки сосуда, или аппарата, °С Расчетное значение временного сопротивления Rm, МПа (кгс/с 2 ), для сталей марок
08Х18Г8Н2Т (КО-3) 07Х13АГ20 (ЧС-46) 02Х8Н22С6 (ЭП-794) 15Х18Н12СЧТЮ (ЭИ-654) 06ХН28МДТ, 03ХН28МДТ
20 600 (6000) 670 (6700) 550 (5500) 700 (7000) 550 (5500)
100 535 (5350) 550 (5500) 500 (5000) 640 (6400) 527,5 (5275)
150 495 (4950) 520 (5200) 480 (4800) 610 (6100) 512,5 (5125)
200 455 (4550) 490 (4900) 468 (4680) 580 (5800) 500 (5000)
250 415 (4150) 485 (4850) 450 (4500) 570 (5700) 490 (4900)
300 375 (3750) 480 (4800) 440 (4400) 570 (5700) 482,5 (4825)
350 - 465 (4650) - - 478 (4780)
375 - 458 (4580) - - 474 (4740)
400 - 450 (4500) - - 470 (4700)

Таблица 15

Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С Расчетное значение предела текучести Rp1,0, МПа (кгс/см 2 ), для сталей марок
12Х18Н10Т, 08Х18Н12Т*, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т 08Х18Н10Т, 08Х18Н12Т*, 08Х17Н13М2Т, 08Х17Н15М3Т 03Х21Н21М4ГБ 03Х18Н11 03Х17Н14М3
20 276 (2760) 252 (2520) 270 (2700) 240 (2400) 230 (2300)
100 261 (2610) 234 (2340) 260 (2600) 200 (2000) 210 (2100)
150 252 (2520) 222 (2220) 257 (2570) 187,5 (1875) 195 (1950)
200 240 (2400) 210 (2100) 257 (2570) 180 (1800) 180 (1800)
250 231 (2310) 198 (1980) 250 (2500) 173 (1730) 170 (1700)
300 222 (2220) 184,5 (1845) 223 (2230) 168 (1680) 155 (1550)
350 216 (2160) 169,5 (1695) 215 (2150) 162 (1620) 152 (1520)
375 210 (2100) 162 (1620) 212 (2120) 160 (1600) 135 (1350)
400 205,5 (2055) 154,5 (1545) 210 (2100) 160 (1600) 130 (1300)
410 204 (2040) 153 (1530) - 160 (1600) 125 (1250)
420 202,5 (2025) 151,5 (1515) - 160 (1600) 123 (1230)
430 201 (2010) 150,75 (1508) - 160 (1600) 122 (1220)
440 199,5 (1995) 150 (1500) - 160 (1600) 121 (1210)
450 198 (1980) 148,5 (1485) - 160 (1600) 120 (1200)
460 196,5 (1965) 147 (1470) - - -
470 195 (1950) 146 (1460) - - -
480 193,5 (1935) 145,5 (1455) - - -
490 192 (1920) 144 (1440) - - -
500 190,5 (1905) 142,5 (1425) - - -
510 189 (1890) 141 (1410) - - -
520 187,5 (1875) 139,5 (1395) - - -
530 186 (1860) 138 (1380) - - -

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Примечание. Предел текучести для поковок, сортового проката и труб при 20 °С следует принимать:

- для поковок из стали марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т - для поковок и сортового проката из стали марки 08Х18Н10Т

- для сортового проката из стали марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т - 1,15 R 20 р0,2 (сорта);

- для поковок из стали марок 03Х17Н14М3, 03Х18Н11 - для сортового проката из стали марки 03Х18Н11 - для труб из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35)

- для поковок из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) - 1,08 R 20 р0,2 (поковки), где Rр0,2 - предел текучести материала поковок определен по ГОСТ 25054 (по согласованию).

Таблица 16

_____________ * Для сталей 08Х17Н13М2Т, 08Х17Н15М3Т предел текучести при 20 °С равен 200 (2000) МПа (кгс/см 2 ).

**Вероятно ошибка оригинала. Следует читать: 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т. - Примечание изготовителя базы данных.

Примечания: 1. Для поковок из стали марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т пределы текучести, приведенные в табл.16, умножают на 0,83.

2. Для сортового проката из стали марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т пределы текучести, приведенные в табл.16, умножают на отношение

где R*p0,2 - предел текучести материала сортового проката определен по ГОСТ 5949.

3. Для поковок и сортового проката из стали марки 08Х18Н10Т пределы текучести, приведенные в табл.16, умножают на 0,95.

4. Для поковок из стали марки 03Х17Н14М3 пределы текучести, приведенные в табл.16, умножают на 0,9.

5. Для поковок из стали марки 03Х18Н11 пределы текучести, приведенные в табл.16, умножают на 0,9; для сортового проката из стали марки 03Х18Н11 пределы текучести умножают на 0,8.

6. Для труб из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) пределы текучести, приведенные в табл.16, умножают на 0,88.

7. Для поковок из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) пределы текучести, приведенные в табл.16, умножают на отношение

где R*p0,2 - предел текучести материала поковок определен по ГОСТ 25054 (по согласованию).

Сталь 20: качественные характеристики и области примения

Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78.

Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 10702-78.

Лист толстый ГОСТ 1577-81, ГОСТ 19903-74.

Лист тонкий ГОСТ 16523-70.

Лента ГОСТ 6009-74, ГОСТ 10234-77.

Полоса ГОСТ 1577-81, ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70.

Проволока ГОСТ 5663-79, ГОСТ 17305-71.

Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70.

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).

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.

Состав и структура

Основа — железо. Дополнительные компоненты:

  1. Углерод (0,2%). От данного компонента зависит прочность, твердость сплава. Чем его больше, тем выше эти показатели, но при этом снижается пластичность.
  2. Марганец (0,6%). Это сильный раскислитель. При его добавлении снижается количество серы в составе. Увеличивает показатель прочности, износоустойчивости у поверхности структуры сплава. Улучшает ковку, сварку металла.
  3. Кремний (0,35%). Сильный раскислитель. Добавляется для уменьшения содержания азота, кислорода, водорода. Это снижает количество пор, газовых раковин, которые негативно влияют на прочность.
  4. Медь (0,3%), хром (0,2%), никель (0,3%). Эти компоненты нужны для повышения устойчивости к образованию ржавчины, увеличения механической стойкости.
  5. Сера (0,04%), фосфор (0,035%). Вредные компоненты, которые ухудшают его технические характеристики, свойства.

От количества дополнительных компонентов зависят свойства, параметры готовой продукции. Для их изменения состав может насыщаться разными легирующими добавками.

Массовая доля элементов стали 20 по ГОСТ 1050-2013

C
(Углерод)		 Si
(Кремний)		 Mn
(Марганец)		 P
(Фосфор)		 S
(Сера)		 Cr
(Хром)		 Ni
(Никель)		 Cu
(Медь)		 Fe
(Железо)
0,17 — 0,24 0,17 — 0,37 0,35 — 0,65 < 0,03 < 0,035 < 0,25 < 0,30 < 0,30остальное

Характеристики и свойства

  1. Показатель плотности — 7850 кг/м3.
  2. Начало плавления сплава — от 1500 °C.
  3. Теплопроводность готовой продукции без увеличенного количества легирующих добавок — 48 Вт/м*К.
  4. Теплоемкость — 490 Дж/кг*К.
  5. Линейное расширение — 11.6*10-6 1/град.
  6. Электрическое сопротивление — 220 Мом*мм.
  1. Низкая устойчивость к воздействию щелочей, кислот.
  2. Быстрое образование ржавчины при длительном воздействии влаги.

Чтобы сделать сталь устойчивой к коррозионным процессам, производители наносят гальваническое покрытие, основой которого является хром, цинк.

  1. Простая механическая обработка.
  2. Средние показатели твердости, прочности.
  3. Модуль упругости — 200 Мпа.
  4. Относительное удлинение на разрыв — 26%.
  5. Максимальное сужение структуры — 55%.
  6. Предел выносливости металла — 14 кг/мм2.
  7. Ударная вязкость металлических поверхностей — 780 кДж/м2.
  8. Прочность структуры на разрыв — до 46 кг/мм2.

Металл хорошо проводит электрический ток, является паромагнетиком.

Механические свойства

Механические свойства при повышенных температурах

Механические свойства проката

Механические свойства поковок

Механические свойства стали после ХТО

Свойства по стандарту ГОСТ 1050-2013

Предел текучести, σ0,2, МПа Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, % Относительное сужение, ψ, %
> 245 > 410 > 25 > 55

Свойства по стандарту ГОСТ 2284-79

Сортамент Предел текучести, σ0,2, МПа Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, %
Лента отожженная — 310-540 18
Лента нагартованная — 490-830 —

Технологические свойства

Температура критических точек

Ударная вязкость

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Предел выносливости

Химические свойства

У материала невысокая химическая устойчивость к большинству кислотных соединений. Если на поверхность попадёт влага, на ней останется ржавчина. Из-за неё сильно ухудшается внешний вид, прочность.

Чтобы защитить материал от коррозии, следует наносить гальванические покрытия (хром, цинк, прочие схожие соединения).

Физические свойства

Уровень раскисления

  • Спокойная сталь 20. За счёт введения кремния и марганца, полностью отсутствует кислород. Оксидов железа также очень небольшое количество. Это и обеспечивает «спокойное» застывание металла в ковше. Однородность, плотность СТ20 на выходе отличные, только сверху формируется газовая раковина.
  • Кипящая сталь. Образовывается путём раскисления марганца, что ведёт к повышению содержания закиси железа. Соединение образует углекислый газ. В итоге формируются пузыри газа, выглядящие как кипящая масса. Такой металл очень пористый, химические элементы распределены неравномерно, что обуславливает ухудшение механических характеристик, увеличивает опасность появления трещин, ухудшает свариваемость. Но есть и достоинства – невысокая цена, отсутствие небезопасных отходов.
  • Полуспокойная СТ20. Нечто среднее между предыдущими разновидностями сплава.

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.

Зависимо от степени раскисления можно выделить три типа стали:

  1. Кипящая. Для раскисления применяется марганец. В составе повышается количество железа. При взаимодействии с углеродом выделяется большое количество углекислого газа. Особенность данного вида стали — высокая пористость. Основные компоненты металла распределяются по структуре неравномерно. Из-за этого снижается показатель прочности.
  2. Спокойная. Образуется в процессе удаления кислорода из состава металла. Для этого в сплав вводится марганец, кремний. Внутри содержится минимальное количество оксида железа. Структура однородная, упорядоченная. Сталь получается высокопрочной. Газовые карманы, которые образуются возле поверхностей, удаляются механическим путем.

Третий вид — полустойкий сплав. Представляет собой комбинацию двух вариантов.

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.

Изготовление

  1. Конверторный. Расплавленный металл продувается потоком воздуха.
  2. Мартеновский. Плавка металлического лома в специальных печах.
  3. С использованием электропечей. Позволяют контролировать рабочий процесс.

Материал применяется для изготовления разного вида проката:

  1. Холодного деформирования. Применяется для прокатки заготовок толщиной не более 4 мм. При наклепе увеличивается прочность сплава.
  2. Горячего деформирования. Применяется для прокатки заготовок толщиной свыше 4 мм.

Горячее деформирование — востребованная технология проката металла, но на поверхностях образуется окалина, из-за которой снижается прочность материала.

Основные отличия Стали 20 от Стали 20А

Добавление буквы «А» в конце обозначения Стали 20, указывает на то что Сталь 20А относиться к категории — сталь высококачественная. Основные отличия в химическом составе это более жёсткие требования по содержанию Серы (S) и более широкие по содержанию Углерода (С) (смотреть таблицу).

Следовательно Сталь 20А менее подвержено охрупчиванию.

Сферы применения

Определенные технические характеристики стали 20 объясняют ее применение в разных направлениях промышленности:

  1. Производстве трубной арматуры (накидных гаек, штуцеров, фланцев, крестовин, ниппелей).
  2. Изготовлении строительных материалов.
  3. Сборке разных металлоконструкций, машин, судов, промышленного оборудования.

Из этого металла производят:

  1. Бесшовные трубы. Изготавливаются путем холодного, горячего волочения. Их особенность — высокая прочность.
  2. Цельносварные холоднокатаные трубы.
  3. Различные профиля (проволоку, двутавры, швеллера, металлические уголки, листы разной толщины, прутки).

Изделия из этого сплава изготавливаются по определенным государственным стандартам:

  1. ГОСТ 17305-91— производство проволоки разного сечения.
  2. ГОСТ 82-70 — изготовление металлических лент разной ширины.
  3. ГОСТ 16523-97 — производство легких листов малой толщины.
  4. ГОСТ 10704-9 — изготовление труб.
  5. ГОСТ 8479-70 — производство кованых деталей, поковок.
  6. ГОСТ 1577-93 — изготовление металлических листов большой толщины.
  7. ГОСТ 14955-77 — производство серебрянки, шлифовальных прутков.
  8. ГОСТ 7417-75 — изготовление калиброванных прутков.
  9. ГОСТ 8240-97, ГОСТ 1050-88 — производство фасонного, сортового проката.

В ГОСТах указываются основные требования к готовой продукции, ее испытания для допуска в продажу.

Стоимость тонны стали

СТ20 включена в класс чёрных металлов. Стоимость тонны лома зависит от региона приобретения и колеблется в пределах 28000-30000 рублей.

Стоимость складывается из ряда факторов, среди которых коррозийные следы (их появление возможно в результате хранения материала) и объём партии. Сдача лома обуславливает повышение цены. В подобном случае наценка осуществима лишь при реализации тысячи тонн и более.

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).

Марка стали 20

Описание стали 20: 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.

Краткие обозначения:
σв - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа
 ε - относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ0,05 - предел упругости, МПа
 Jк - предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ0,2 - предел текучести условный, МПа
 σизг - предел прочности при изгибе, МПа
δ5,δ4,δ10 - относительное удлинение после разрыва, %
 σ-1 - предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σсж0,05 и σсж - предел текучести при сжатии, МПа
 J-1 - предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν - относительный сдвиг, %
 n - количество циклов нагружения
s в - предел кратковременной прочности, МПа R и ρ - удельное электросопротивление, Ом·м
ψ - относительное сужение, %
 E - модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV - ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см 2 T - температура, при которой получены свойства, Град
s T - предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа l и λ - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С)
HB - твердость по Бринеллю
 C - удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o - T ), [Дж/(кг·град)]
HV
 - твердость по Виккерсу pn и r - плотность кг/м 3
HRCэ
 - твердость по Роквеллу, шкала С
 а - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o - T ), 1/°С
HRB - твердость по Роквеллу, шкала В
 σ t Т - предел длительной прочности, МПа
HSD
 - твердость по Шору G - модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Читайте также: