Сталь 20 — характеристики, применение, гост

Описание

Сталь 20ГЛ применяется: для изготовления дисков, звездочек, зубчатых венцов, барабанов и других деталей, к которым предъявляются требования по прочности и вязкости, работающих под действием статических и динамических нагрузок; для изготовления 3-й группы отливок деталей трубопроводной арматуры в северном исполнении с испытанием ударной вязкости KCU-60≥300 кДж/м2 (3,0 кгс·м/см2), работающих при температурах рабочей среды от -60 до +350 °С без ограничения номинального рабочего давления; ответственных литых деталей автосцепного устройства и тележек грузовых и пассажирских вагонов, электро- и дизельпоездов и локомотивов.

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).

Марка стали – 20 — особенности и применение

Сталь 20 — конструкционная углеродистая высококачественная сталь для производства металлической продукции – калиброванного металлопроката. Сфера её применение также распространяется на изготовление труб перегревателей, коллекторов, трубопроводов котлов высокого давления, а также цементируемых деталей для длительной службы при высоких температурах (до 350 градусов по Цельсию).

Сталь 20 в производстве металлопродукции

Сталь 20 не склонна к отпускной хрупкости, характеризуется высокой свариваемостью, что делает её идеальной для производства труб, листового и сортового проката, стальных шестигранников.

Шестигранник представляет собой металлопрокат с шестигранным сечением и диаметром вписанного круга 8-100 мм. Клиенты «МеталлМаш» могут купить шестигранники двух видов (сталь 20, 35, 40 и 45):

• Горячекатаный (ГОСТ 2879-88). В основном, применяется для изготовления крепежных деталей (гаек, болтов, шурупов), частей механизмов и машин. Качество проката шестигранника определяется категориями: Б –высокой точности, В – нормальной точности. Изделие может включать разную долю хрома, никеля и меди.
• Калиброванный (ГОСТ 8560-78). Выпускается с шестигранным сечением 3-100 мм.

Для изготовления шестигранников используется сталь различных марок (от малоуглеродистой стали до легированной). Длина шестигранного прута составляет 2 — 6 метров. Высокая прочность и отличные эксплуатационные характеристики шестигранников позволили этой продукции найти свое применение в строительстве для изготовления каркасов, в производстве специального оборудования для химической и пищевой индустрии, в легком и тяжелом машиностроении, а также в авиастроении, поскольку изделия способны выдерживать самые большие нагрузки.

Круг стальной. Также встречается название «прокат круглого сечения». Стальной круг имеет форму прута с круглым, иногда овальным, сечением. Обладая высокой прочностью и эластичными свойствами, изделие хорошо поддается обработке и сварке. Круг стальной чаще всего используется как заготовка в производстве труб, однако это не мешает ему быть задействованным в разных сферах, начиная от бытовой и заканчивая космическим строением. В быту стальной круг применяется для изготовления подставок, вешалок, изгородей, лестниц и других конструкций, в строительстве – в качестве укрепляющего элемента, а также при армировании бетона.

«МеталлМаш» поставляет два вида стального круга (можно купить сталь 20, 35, 40 и 45):

• Горячекатаный (ГОСТ 2590-88). Горячекатаный металлопрокат круглого сечения может иметь диаметр 5 — 270 мм. Сырье – низкоуглеродистая, легированная или автоматная сталь. Точность круга определяется тремя классами: А – высокая точность, Б – повешенная, В – нормальная. Допустимое отклонение – 30-50 мм. Поставляется в виде прутков или в мотках (при диаметре менее 9 мм) длиной 2-12 м.
• Калиброванный (ГОСТ 1051-73): холоднотянутый (изготавливается методом холодного волочения из горячекатаного круга), холоднокатаный (изготавливается методом холодной прокатки).

Благодаря тщательной обработке с применением дополнительных технологий (шлифованию, полированию и т.д.) круг калиброванный имеет точные размеры по сечению и гладкую поверхность. Поставляется в виде прутков или в мотках (при диаметре менее 25 мм). Калиброванный прокат с круглым сечением находит широкое применение в изготовлении валов, осей, толкателей и других частей машинных механизмов.

предлагает металлопрокатную продукцию для всех регионов Украины. Если вам необходимо купить сталь 20, 35, 40 и 45 высокого качества вы можете, непосредственно связавшись с нами по телефону или электронной почте.

metallmash.dp.ua

https://youtube.com/watch?v=QB9jRFu1E64

https://youtube.com/watch?v=o9jGarJpHL0

https://youtube.com/watch?v=6-eb6IN6A9o

Применение

Сталь 20ГЛ, обогащённая марганцем, годится для изготовления литых частей, работающих в условиях повышенной склонности механизмов к трению (износу), а также в условиях постоянно изменяющихся по направлению своего действия механических сил. Частые циклы, предполагающие знакопеременную по направлению тягу, изнашивали бы заготовки из других марок стали в десятки раз быстрее. На первый план здесь выходит спецтехника, например, бульдозеры. Состав 20ГЛ – частое явление в локомотивах и вагонах, что входит в рамки требований ГОСТ 977-1988. Для колёсной (ходовой) базы спецтехники и ж/д транспорта сталь 20ГЛ термически упрочняют, что приводит к улучшению параметров (выносливость, предел ползучести, упругость при ударах и вибрации), влияющих на прочностные показатели.

Для районов с отрицательной (по шкале Цельсия) температурой предусмотрено повышение коррозионной устойчивости.

Сталь 20ГЛ благодаря стойкости к истиранию идёт на изготовление звёздочек для механизмов, где используется цепная передача. Характерный пример – велосипедные цепи, звёздочки и муфты. По своим характеристикам она отличается, например, от подшипниковой стали марок «Ш»: шарикоподшипники, наоборот, несколько мягче втулочного барабана и осевых (ступичных) деталей, иначе периодически выходили бы из строя не только сами шарики, но и поверхности, по которым они прокатываются.

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.

Сталь 20Х

Общие данные

Химический состав

Механические свойства

Механические свойства при повышенных температурах

Механические свойства проката

Механические свойства поковок

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Технологические свойства

Ударная вязкость

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Предел выносливости

Прокаливаемость

Закалка 860 С. Твердость для полос прокаливаемости HRCэ.

Физические свойства

Характеристики стали 20

Высококачественная сталь 20 обязательно должна отвечать стандартам, иметь определённые параметры и сферу использования. Рассмотрим, за счёт каких своих характеристик сплав остаётся востребованным и популярным.

Химический состав углеродистой стали 20

Так как марка стали 20 – высококачественный материал, к её химическому составу предъявляются жёсткие требования. Выплавка осуществляется согласно правилам, прописанным в ГОСТ стали 20. В состав входят следующие компоненты:

• Железо (Fe) – примерно 98%.
• Углерод (C) – 0,2%. Число 20 в наименовании указывает на содержание этого элемента. Углерод отвечает за прочность. Чем больше его, тем более твёрдым, прочным сплав становится.
• Кремний (Si) – 0,17-0,35%. Нужен для удаления водорода, кислорода, азота из состава. Они увеличивают пористость, число газовых раковин, значительно снижающих прочность металла.
• Марганец (Mn) – 0,35-0,65%. Также серьёзный раскислитель, ещё и благоприятствует удалению серы. Улучшает качество поверхности, уменьшает риск появления трещин в процессе горячей обработки. Благодаря ему, лучше протекают сварка, ковка.
• Никель (Ni) – до 0,3%, хром (Cr) – до 0,2%, медь (Cu) – до 0,3%. Элементы обуславливают улучшение механических, коррозионностойких показателей. Впрочем, поскольку их количество невелико, они не оказывают серьёзного влияния на сталь.
• Фосфор (P) – до 0,035%, сера (S) – до 0,04. Вредные примеси. При слишком большом их содержании, сталь становится слишком хрупкой. Кроме того, падает показатель вязкости.

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.

Физические свойства

Плотность стали 20 – 7850 килограмм на кубометр. Температура начала плавления равна 1500 градусов по Цельсию. Смесь становится полностью жидкой при температурном показателе 1600 °С. Сплав легко отдаёт тепло, но так же хорошо его накапливает. Коэффициент теплопроводности 48 Вт/(м·град), удельная теплоёмкость – 490 Дж/(кг · °С). Сталь прекрасно проводит ток.

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.

Механические свойства

Сталь является высокопластичной, прочность средняя, твёрдость хорошая. Модуль упругости составляет 200 МПа. Разрыв происходит при достижении наибольшего удлинения в 23-26%, относительное сужение ещё больше – 55%.

Повышение прочностных показателей осуществляется путём выполнения наклёпа, возможно прокатывание роликами. Производится нормализация либо отжиг упрочнения. В обозначенном случае имеется в виду термический метод воздействия.

Технологические свойства стали 20

Прекрасно поддаётся обработке давлением, выдерживает всякий вариант резания. Штамповка преимущественно осуществляется в горячем виде. Не растрескивается при паровой обработке и под большим давлением. Группа свариваемости 1.

• СТ20 включён в подгруппу цементируемых сплавов. Твёрдость цементируемого слоя оказывается до 62 HRC, тогда как сердцевина остаётся «мягкой», в пределах 20-35 HRC.
• Химическое воздействие, термообработка (закалка) упрочняют металл, увеличивают срок его использования.
• Свариваемость без ограничений, флокеночувствительностью не характеризуется, к отпускной хрупкости не склонна.

Способность стали 20 меняться и производство бесшовных труб

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

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

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

Расшифровка

Справка. Аббревиатура СТ дает информацию о стали обычного состава с углеродистым содержанием. Цифрой помечается номер состава. Рядом с тем или иным видом стали можно увидеть ряд определенных символов, которые указывают на спокойное состояние – сп, пс – полуспокойное состояние и кп – кипящая.

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

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.

Что нужно знать о стали марки 35 — Стальмет

Сталь марки 35 относят к разряду конструкционных углеродистых и качественных. Наиболее активно используют в строительстве и машиностроении, где в полной мере проявляются основные ее преимущественные свойства: твердость и податливость к разноплановым обработкам.

Производят сталь 35, согласно ГОСТу 1050-88, регламентирующему все важные моменты, включая химический состав, механические свойства, твердость, способы обработки.

Химический состав, основные характеристики

Уже в обозначении стали 35 – характеристики сплава

Простая цифровая информация указывает, пожалуй, на самое важное – процентное содержание углерода при незначительном объеме примесей, что и определяет целый ряд востребованных потребителем свойств

Химические элементы в процентном соотношении распределены следующим образом: Fe – примерно 97, C – 0,32- 0,4, Si – 0,17- 0,37, Mn – 0,5-0,8. Ni, Cr, Cu составляют по 0,25, а вот P, S и As – соответственно, 0,035, 0,040 и 0,08.

Сталь 35, характеристики ее, обусловлены принадлежностью к классу среднеуглеродистых сплавов, куда также входят стали марок 30, 40, 45 и 50. Сырье отличается высокими прочностными свойствами, при этом не обладает ни пластичностью, ни вязкостью низколегированных сталей, что, впрочем, и не требуется. Механические свойства подробно расписаны в таблицах ГОСТа 1050-88

Способы обработки стали 35

В процессе производства металлопроката, деталей сталь 35 подвергают:

• нормализации (отжигу);
• закалке с низким отпуском;
• закалке ТВЧ.

Сырье куют при температурном режиме от 1280 оС до 750 оС с последующим охлаждением, обрабатывают резанием, применяя технологию оптимального отжига, повышающего предел упругости сплава.

Что касается свариваемости, то в ГОСТе данную возможность классифицируют как ограниченную. Если сталь 20 сваривается без ограничений, за исключением деталей, прошедших химико-термическую подготовку, то марка стали 35 «более требовательна» — необходим подогрев и специальная термообработка. Основные рекомендуемые способы сваривания – РДС, ЭШС, АДС под флюсом с газовой защитой.

Сталь 35 (ГОСТ 1050-88) проходит закалку. По сути, это нагрев сплава до температуры выше критической или, как еще уточняют, температуры растворения избыточных фаз. В результате из структуры аустенита образуется неустойчивая, метастабильная структура мартенсит. Так, для стали 35 температура закалки составляет от 850 до 870 оС. После ее проведения твердость стали 35 – 45 HRC. Таблицы твердости проката после обработки ниже:

Для данной марки рекомендуют закалку с низким отпуском. Это означает, что обработку лучше проводить при температуре не выше 160 — 200 оС. При таких условиях происходит требуемое снижение закалочных напряжений, мартенсит превращается уже в отпущенный мартенсит без заметного снижения твердости стали 35, повышается ее прочность, улучшается вязкость.

О применении сплава

Сталь 35 (ГОСТ 1050-88), характеристики и ее основные эксплуатационные свойства неизменно востребованы многими строительными компаниями и организациями, машиностроительными и станко-инструментальными заводами.

Металлоконструкции, в том числе, и арматурные, фасонный прокат (круг, шестигранник ст35), а также валы различного назначения, оси и цилиндры, шестерни, шатуны и диски, шпиндели и траверсы – все это производят из конструкционной углеродистой качественной стали марки 35.

Здесь есть смысл заметить, что данный среднеуглеродистый сплав редко применяют при изготовлении некоторых крупногабаритных деталей и механизмов, поскольку сырье тяжело прокаливать. К тому же имеют место потери в механических показателях.

Виды поставки и ГОСТы

Твердость и плотность стали 35, ее практичность и невысокая стоимость оценена многими отечественными потребителями. Благодаря существованию стали 35 с ее характеристиками, пока еще ждут применения:

Фасонный прокат проверенного заводского качества, выполненный в соответствии с ГОСТами 2590-2006 (круг г/к ст. 35), 2879-2006, 2591-2006, 8509-93, 8240-97, 8510-86, 8239-89, 10702-78.

• листы толстые (ГОСТы 1577-93, 19903-74, 4041-71);
• листы тонкие (ГОСТ 16523-97);
• шлифованный пруток, серебрянка (ГОСТы 10702-78 и 14955-77);
• калиброванные круги (ГОСТы 8560-78, 7417-75, 8559-75, 10702-78);
• полосы (ГОСТы, 103-2006, 82-70,1577-93);
• ленты (ГОСТ 2284-79);
• проволока (ГОСТы, 5663-79 и 17305-91);
• поковки, кованые заготовки по ГОСТам 8479-70 и 1133-71;
• трубы в соответствии с ГОСТами 8731-74, 8734-75, 8732-78 и 8733-74.

Виды

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.

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

https://youtube.com/watch?v=Gm365gtQx7w

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.

Источник

Похожие записи:

Руководство по правильной пайке труб из полипропилена Естественная вентиляция в частном доме Из какого материала и какую ванну лучше выбрать? обзор предложений на рынке сантехники Уклон в процентах (%, единицы уклона) → град (grad, общеупотребительные единицы) Холодная сварка для бензобака какая лучше? Какое напольное покрытие выбрать для кухни?