Сталь 20

      Комментариев к записи Сталь 20 нет

В машиностроении и других отраслях, где требуется недорогой и прочный материал, часто используется сталь марки «Сталь 20». Данный сплав обладает большим перечнем полезных качеств, о которых пойдет речь в нашей статье. Многие годы применения показали что эта марка стали дает возможность изготавливать продукцию очень широкого спектра назначения.

Расшифровка. Химический состав по ГОСТ

Качественные стали маркируются двумя числами, обозначающими количество углерода в сотых долях процента. Например Ст10, Ст20, Ст40. В нашем случае содержание углерода 0.20%. Наличие легирующих добавок обозначается дополнительными буквами и цифрами после основной маркировки. Существует больше десятка различных добавок.
В разных странах могут быть разные стандарты и обозначения, но состав сплава и характеристики неизменны.

сталь 20 хим состав

Схема химического состава сталь 20 кроме железа

При изготовлении Стали 20 не применяется много легирующих добавок. Это делает процесс литья простым и сравнительно недорогим. При этом не допускается отступление от стандартных пропорций входящих в состав элементов. Это служит гарантией качества и соблюдения эксплуатационных характеристик.

Железо остается основным материалом сплава. Его содержание равно приблизительно 98%. Углерод является следующим составным элементом сталей. От его доли в сплаве зависит насколько прочным будет материал. В нашем случае его часть равна 0.2%. Нормативы допускают его содержание в пределах 0.17-0.24% для стали марки Ст20.

Невозможно полностью избежать присутствия и совершенно чуждых для стали элементов. Они ухудшают свойства материала. Потому существует строгое ограничение на их допустимое содержание.

Категории по виду испытаний

В зависимости от того, в каком виде поставляется сталь, ее варианты можно представить следующим рядом: кованая, горячекатаная, калиброванная и серебрянка.

Если сталь проходит определенные виды испытания, то можно выделить следующие категории по типу воздействия:

• Первая категория. Эту сталь не испытывали ни на вязкость, ни на растяжение. Первичная обработка без тестирования.

• Вторая категория. Тестируется образец размером 25 мм растяжением и на ударную вязкость.

• Третья категория. Испытанию на растяжение подвергается проба размером 26-100 мм.

• Четвертая категория. Крупные, более 100 мм образцы испытывают на прочность по прошествии термической обработки.

• Пятая категория. Калиброванные и подвергшиеся термической обработке экземпляры проверяются на растяжение.

Основные характеристики и свойства Сталь 20

В зависимости от физических характеристик сталь используется в разных процессах и изделиях. Потому важно знать, какие нагрузки способен выдержать материал и его характеристики:

Твердость один из самых важных эксплуатационных показателей. Термообработка способна сильно влиять на диапазон изменения этого параметра. Обычно Сталь 20 имеет твердость на уровне 120 Мпа.

• От плотности зависит область применения изделий из стали. Там где нужен меньший вес, предпочтительно использовать менее плотную сталь. Сама плотность определяется технологическим процессом литья. То есть можно отлить материал с заданными характеристиками, если не вдаваться в подробности.

• Важной составляющей характеристики металла является его способность сопротивляться деформации. Момент, после которого сталь начинает разрушаться при растяжении, называют пределом текучести. При записи технологических параметров он указывается с пометкой «не менее». Для стали Ст20 это «не менее 245 Н/мм2». Близким параметром будет предел прочности. Это способность металла сопротивляться нагрузке не разрушаясь.

• Сталь 20 удобна в отливке в изделия и не подвержена образованию флокенов. Флокенами называют дефекты литья в виде разрывов изделия.

• Сталь 20 часто предпочитают для ковки, штамповки. Низшая температура ковки 750 и до 1280 градусов.

• Термообработка стали 20 повышает прочность отливаемых изделий, тем самым увеличивает их срок службы.

• Часто материал кроме нагрузок на растяжение подвергается и другим деформациям. В частности ударным. Сталь марки Ст20 может применяться для изготовления валов, других изделий которые работают «на удар». Для измерения способности сопротивляться ударным нагрузкам используется понятие «ударная вязкость». Вязкость сильно зависит от рабочей температуры в которой постоянно находится материал(изделие) и от вида проката металла. Например для листа при 40 градусах по Цельсию она равна 39 и уменьшается с увеличением сечения.

• От материала стали часто требуется способность быстро отводить тепло (например детали двигателя). В этом случае важно знать коэффициент теплопроводности для данной стали. Он сильно зависит от температуры испытания. С увеличением температуры увеличивается.

• Сталь 20 хорошо сопротивляется коррозии. Если взять другие конструкционные малоуглеродистые стали, то данный сплав выглядит наименее подверженным ржавчине.

физические свойства Сталь 20

Таблица физических свойств Сталь 20

Кроме перечисленных свойств могут встречаться сплавы с дополнительными характеристиками, такими например, как коррозионная стойкость. Это достигается путем добавления к сплаву различных специальных добавок. При этом изменяется кристаллическая структура металла, он получает совершенно новые свойства.

Термическая обработка Сталь 20

Также для изменения особенностей структуры сплавов их подвергают термическому воздействию. Для обжига стали используют печи. Долгое время это были доменные печи. Индукционные печи имеют ряд преимуществ, их можно использовать для производства небольших объемов литья. И так для правильной термообработки соблюдаем несколько правил:

  • Необходимо соблюдать условия технологического процесса нагрева. Время, равно как и скорость обжига оказывают влияние на итоговые свойства стали.

 

  • Важно также правильно охладить заготовку. Чаще для охлаждения материал выносят на открытый воздух. В помещении требуется соблюдать определенные меры безопасности, так как раскаленный металл может стать источником возгорания, токсичных газов и так далее. Небольшие заготовки не требуют соблюдения таких условностей. Как вариант давно применяется охлаждение в воде, однако это приводит к появлению окалины, с которой дополнительно приходится бороться.

 

  • Даже самое равномерное охлаждение оставляет на поверхности металла повреждения. По этой причине термообработке подвергаются изделия для которых уже задан припуск.

 

  • Закаленные образцы часто подвергают отпуску. Отпуском называют нагрев до температуры ниже плавления. Это дополнительно придает металлу определенные свойства: снижает внутреннее напряжение, повышает вязкость, уменьшает хрупкость стали. В зависимости от того, при какой температуре проходил отпуск стали, она приобретает различные свойства. В частности чем выше нагрев при отпуске, тем более пластичный металл мы получаем.
цвета закалки стали

Цвета закалки стали по С°

Область применения Сталь20

Простота литья стали 20, и как следствие невысокая себестоимость, открывают много вариантов применения ее для изготовления изделий требующихся обычно в больших количествах.

Приведем несколько наиболее частых примеров использования стали 20:

  1. Хорошая пластичность стали 20 делает ее удобной для изготовления котлов и труб. Это наиболее частый вариант применения. Нагревательные элементы также изготавливаются из этой марки стали.

    трубы из сталь 20

    Фото труб из сталь 20

  2. Для нужд промышленного производства изготавливается прокат, прутки и листы.

    листы из сталь 20

    Фото листов из сталь 20

  3. Цементация стали еще один способ добиться желаемых свойств стали. Под цементацией понимается термообработка поверхностного слоя металла, с целью получения более высокого значения твердости. Происходит насыщение углеродом верхнего слоя материала, что делает его более износостойким. При этом более глубокие слои остаются такими же пластичными. Сталь 20 является предельным случаем применения цементации. При содержании углерода более 0.2 процента не удается получать удовлетворительные результаты. Цементации обычно подвергаются зубчатые колеса, пальцы, валы, рычаги, оси, детали подшипников.

    зубчатые колеса сталь 20

    Фото зубчатых колес из сталь 20

  4. Сталь 20 удобный материал для изготовления труб методом бесшовной сварки. Для этого сплав должен соответствовать определенным параметрам: сопротивление разрыву 412МПа, предел текучести 245МПа, относительное удлинение 21%, твердость по Бринеллю 4,8. Воздействие низких температур делает сплав хрупким. Правильно проведенная термическая обработка и добавление легирующих элементов помогают значительно уменьшить влияние холода на качества стали. Так как трубы из стали 20 очень распространены, рассмотрим на примерах, как особенности этого сплава позволяют создавать различные конструкции труб.
  5. Трубы с прямым швом из холоднокатаного проката. Листы стали нарезают полосами и сваривают в длинную ленту. Пропущенная через валки лента приобретает форму трубы. Сварка создает шов, труба готова.
  6. Трубы со спиралевидным швом. Более прочный вариант по сравнению с предыдущим. Изготавливается таким же методом, с одним отличием — лента сворачивается под углом.
  7. И самый прочный вариант труб — бесшовный. Их изготовление достаточно сложный технологический процесс. Соответственно они по цене обходятся много дороже. Здесь есть два технологических варианта: горячего и холодного волочения. При горячем волочении заготовка нагревается до температуры выше 1100 градусов и протаскивается через гильзу, которая выдавливает внутренний диаметр. После охлаждения и внешней обработки сталь не теряет исходные свойства. При холодном протягивании заготовка сперва также нагревается, но вытягивается в холодном состоянии. В этом случае можно протягивать трубы с тонкими стенками, в отличие от горячего волочения.

 

Аналоги стали 20

Маркировка стали 20 «Ст20» не является международной системой обозначения. Ее область действия ограничена странами СНГ. Это естественно, что в мире производятся сплавы со схожими характеристиками. Кроме разницы в маркировке возможны и определенные различия в кристаллической структуре и химическом составе. Модификации в целом имеют похожие свойства, так как они обусловлены назначением стали, а нормативы при изготовлении труб, валов и прочих деталей мало различаются.

В качестве примера можно привести несколько зарубежных аналогов стали 20:

• США — 1020, 1023, G10230, M1023… Всего восемь марок.
• Япония — STKM12A, S20CK, STKM13B-W… И еще несколько.
• Китай — 20G, 20Z, 20, 20R…
• Евросоюз — 1.1151, C20E2C, C22E… Другие аналоги…

Есть также аналогичные марки во многих других странах, список будет внушительный.
Также аналогами стали 20 можно считать сталь 15 и сталь 25. Условность данному сравнению придает только процентное содержание углерода, прочие же качества очень схожи.

Сталь 20 также возможно заменить марками 15ХФА, 20Ф, 09СФА. Если сравнивать по содержанию только углерода, то марки стали 20Л и 20Х будет очень близки. Но эти марки сплавов применяются в другого типа изделиях.

Добавить комментарий