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.

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

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

Вернуться к содержанию

Расшифровка

Расшифровка СТ20 позволяет получить информацию:

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

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

Вернуться к содержанию

Химический состав

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

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

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

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

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

В зависимости от степени раскисления сталь 20 разделяется на классы:

  • спокойная;
  • кипящая;
  • полуспокойная.

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

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

Полуспокойная сталь обладает усредненными характеристиками по сравнению с вышеописанными металлами.

Вернуться к содержанию

Свойства материала

Течь марка стали СТ20 начинает при 2019 С, а переходит в жидкое состояние при повышении температуры на 100 С. Материал склонен к накоплению тепла и его передаче, при нагревании происходит расширение металла. Сплав характеризуется способностью передавать электрический ток, а также парамагнитными свойствами.

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

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

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

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

Вернуться к содержанию

Применение

Технические параметры материала позволяют использовать его в различных областях деятельности:

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

Вернуться к содержанию

Технические характеристики

К основным характеристикам стали СТ20 относятся:

твердость поверхности/сердцевины при нагреве в среде СО2 по Роквеллу 62/35;
ударная вязкость 775 кДж/м2;
относительное удлинение/сужение при растяжении 25/55%;
электросопротивление 220 МОм/мм;
теплоемкость 485 Дж/кгК;
температура плавления 1500-1600 С;
предел выносливости 140 МПа;
предел текучести 210-270 МПа;
предел прочности 360-460 МПа;
модуль упругости 200 МПа;
линейное расширение 11,5 мкм;
коэффициент теплопроводности 47 Вт/мК;
плотность стали 20 7,85 т/м3.

Сваривается сталь без ограничений.

Вернуться к содержанию

Цена

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

Вернуться к содержанию

Прокат

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

  • горячей деформации (t ˃ 4 мм);
  • холодной деформации (t ≤ 4 мм).

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

Прокат из марки стали СТ20 включает:

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

Вернуться к содержанию

Сортамент

Сортамент продукции из СТ20 включает:

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

Вернуться к содержанию

Аналоги

К аналогам стали СТ20 относятся:

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

Также рекомендуем посмотреть на следующие марки:

  • AISI 321;
  • AISI 304;
  • 40Х13;
  • 12Х18Н10Т.

НАВИГАЦИЯ: Материалы -> Сталь конструкционная углеродистая качественная     ИЛИ     Материалы -> Сталь конструкционная-все марки

Характеристика материала 20

Марка : 20 Заменитель: 15, 25 Классификация : Сталь конструкционная углеродистая качественная Применение: трубы перегревателей, коллекторов и трубопроводов котлов высокого давления, листы для штампованных деталей, цементуемые детали для длительной и весьма длительной службы при температурах до 350 град.
По СТ-ЦКБА 010-2004 критическая температура хрупкости 20°С Зарубежные аналоги: Известны

Виды поставки материала 20

B03 — Обработка металлов давлением. Поковки   ГОСТ  8479-70;
В22 — Сортовой и фасонный прокат   ГОСТ  2590-2006;   ГОСТ  2591-2006;   ГОСТ  10551-75;   ГОСТ  11474-76;   ГОСТ  1133-71;   ГОСТ  25577-83;   ГОСТ  2879-2006;   ГОСТ  9234-74;
В23 — Листы и полосы   ГОСТ  19903-74;   ГОСТ  16523-97;   ГОСТ  82-70;   ГОСТ  14918-80;   ГОСТ  103-2006;
В24 — Ленты   ГОСТ  3560-73;
В32 — Сортовой и фасонный прокат   ГОСТ  7417-75;   ГОСТ  1050-88;   ГОСТ  10702-78;   ГОСТ  8560-78;   ГОСТ  8559-75;   ГОСТ  14955-77;   ГОСТ  1051-73;
В33 — Листы и полосы   ГОСТ  4405-75;   ГОСТ  4041-71;   ГОСТ  1577-93;
В34 — Ленты   ГОСТ  10234-77;   ГОСТ  19851-74;   ГОСТ  2284-79;
В62 — Трубы стальные и соединительные части к ним   ГОСТ  3262-75;   ГОСТ  8639-82;   ГОСТ  8642-68;   ГОСТ  13663-86;   ГОСТ  11017-80;   ГОСТ  20295-85;   ГОСТ  5005-82;   ГОСТ  8644-68;   ГОСТ  12132-66;   ГОСТ  22786-77;   ГОСТ  23270-89;   ГОСТ  30563-98;   ГОСТ  30564-98;   ГОСТ  8646-68;   ГОСТ  10705-80;   ГОСТ  24950-81;   ГОСТ  550-75;   ГОСТ  8696-74;   ГОСТ  8731-87;   ГОСТ  8732-78;   ГОСТ  8733-74;   ГОСТ  8734-75;   ГОСТ  5654-76;   ГОСТ  53383-2009;   ГОСТ  8645-68;   ГОСТ  8638-57;   ГОСТ  9567-75;   ГОСТ  10707-80;
В71 — Проволока стальная низкоуглеродистая   ГОСТ  792-67;   ГОСТ  5663-79;   ГОСТ  1526-81;
В72 — Проволока стальная средне- и высокоуглеродистая   ГОСТ  3920-70;   ГОСТ  7372-79;   ГОСТ  26366-84;   ГОСТ  17305-91;   ГОСТ  9389-75;   ГОСТ  9850-72;
В76 — Сетки металлические   ГОСТ  9074-85;   ГОСТ  51568-99;

Химический состав в % материала   20

ГОСТ   2019 — 88

C Si Mn Ni S P Cr Cu As 0.17 — 0.24 0.17 — 0.37 0.35 — 0.65 до   0.3 до   0.04 до   0.035 до   0.25 до   0.3 до   0.08

Температура критических точек материала 20.

Ac1 = 724 ,      Ac3(Acm) = 845 ,       Ar3(Arcm) = 815 ,       Ar1 = 682

Технологические свойства материала 20 .

        Свариваемость:     без ограничений.
        Флокеночувствительность:     не чувствительна.
        Склонность к отпускной хрупкости:     не склонна.

Механические свойства при Т=20oС материала 20 .

Сортамент Размер Напр. sT d5 y KCU Термообр.
мм МПа МПа % % кДж / м2
Лист термообработ., ГОСТ 4041-71 4 — 14   340-490   28      
Трубы горячедеформир., ГОСТ 550-75     431 255 22 50 780  
Трубы, ГОСТ 8731-87     412 245 21      
Трубы, ГОСТ 10705-80     372 225 22      
Прокат, ГОСТ 1050-88 до 80   410 245 25 55   Нормализация
Прокат нагартован., ГОСТ 1050-88     490   7 40    
Прокат отожжен., ГОСТ 1050-88     390   21 50    
Лента отожжен., ГОСТ 2284-79     310-540   18      
Лента нагартован., ГОСТ 2284-79     490-830          
    Твердость   20   после отжига ,             ГОСТ 1050-88 HB 10 -1 = 163   МПа
    Твердость   20   калиброванного нагартованного ,             ГОСТ 1050-88 HB 10 -1 = 207   МПа
    Твердость   20   ,     Лист термообработ.       ГОСТ 4041-71 HB 10 -1 = 127   МПа
    Твердость   20   ,     Трубы горячедеформир.       ГОСТ 550-75 HB 10 -1 = 156   МПа
    Твердость   20   ,     Трубы       ГОСТ 8731-87 HB 10 -1 = 156   МПа
    Твердость   20   ,     Лист толстый отожжен.       ГОСТ 1577-93 HB 10 -1 = 156   МПа

Физические свойства материала 20 .

T E 10- 5 a 10 6 l r C R 10 9
Град МПа 1/Град Вт/(м·град) кг/м3 Дж/(кг·град) Ом·м
20 2.13   52 7859    
100 2.03 11.6 50.6 7834 486 219
200 1.99 12.6 48.6 7803 498 292
300 1.9 13.1 46.2 7770 514 381
400 1.82 13.6 42.8 7736 533 487
500 1.72 14.1 39.1 7699 555 601
600 1.6 14.6 35.8 7659 584 758
700   14.8 32 7617 636 925
800   12.9   7624 703 1094
900       7600 703 1135
1000         695  
T E 10- 5 a 10 6 l r C R 10 9

Зарубежные аналоги материала 20

Внимание!   Указаны как точные, так и ближайшие аналоги.

США Германия Япония Франция Англия Евросоюз Италия Бельгия Испания Китай Швеция Болгария Венгрия Польша Румыния Чехия Австралия Швейцария Юж.Корея
DIN,WNr JIS AFNOR BS EN UNI NBN UNE GB SS BDS MSZ PN STAS CSN AS SNV KS
1020
1023
1024
G10200
G10230
H10200
M1020
M1023
1.0402
1.0405
1.1151
C22
C22E
C22R
Ck22
Cm22
Cq22
St35
St45-8
S20C
S20CK
S22C
STB410
STKM12A
STKM12A-S
STKM13B
STKM13B-W
1C22
2C22
AF42
AF42C20
C20
C22
C22E
C25E
XC15
XC18
XC25
050A20
055M15
070M20
070M26
1449-22CS
1449-22HS
1C22
22HS
430
C22
C22E
1.0402
1.1151
1.1152
2C22
C20E2C
C22
C22E
C18
C20
C21
C22
C22E
C22R
C25
C25E

Обозначения:

Механические свойства :
— Предел кратковременной прочности , [МПа]
sT — Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5 — Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
y — Относительное сужение , [ % ]
KCU — Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB — Твердость по Бринеллю , [МПа]

Физические свойства :
T — Температура, при которой получены данные свойства , [Град]
E — Модуль упругости первого рода , [МПа]
a — Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ) , [1/Град]
l — Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
r — Плотность материала , [кг/м3]
C — Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)]
R — Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Свариваемость :
без ограничений — сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
ограниченно свариваемая — сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
трудносвариваемая — для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки — отжиг


20 — Сталь конструкционная углеродистая качественная
20 — химический состав, механические, физические и технологические свойства, плотность, твердость, применение

При использовании информации сайта гиперссылка на «Марочник стали и сплавов (www.splav-kharkov.com)» обязательна на каждой странице.
Юридическую поддержку ресурсу оказывает юр. фирма » Интернет и Право «

Марочник стали и сплавов.     К о н т а к т н а я   и н ф о р м а ц и я

©   2019 — 2019   Контент сайта защищен Авторским свидетельством № 2019 от 8.05.2003 г.
    При использовании информации сайта гиперссылка на   «Марочник стали и сплавов »  (splav-kharkov.com) обязательна

Администрация сайта не несет ответственность за достоверность данных

Раньше данный сайт располагался по адресу: splav.kharkov.com