Нержавеющая сталь 20 hrc на сколько прочная

Обновлено: 18.04.2024

Сталь марки 20 является одним из наиболее популярных и востребованных металлов. Из этого материала производится очень много разных деталей и конструкций высокого качества. Сталь 20 актуальна и для автомобилестроения, и для станкостроения, и для тракторостроения – области применения можно перечислять очень долго. В сегодняшней статье мы узнаем все об особенностях указанного сплава.

Состав и расшифровка

Сталь 20 имеет отношение к категории высококачественных конструкционных металлов. К химическому составу подобного сплава предъявляются очень высокие требования. Кроме того, процедурам выплавки и разливки СТ20 уделяется особое внимание.

Цифровое значение «20», которое имеется в наименовании рассматриваемого материала, свидетельствует о среднем содержании такого элемента, как углерод, в сотых процентных долях. Это говорит о том, что данный компонент содержится в стали 20 в объеме 0,2%.

Некоторые марки сплавов обозначаются немного иначе, к примеру, 20А. Если к названию материала прикрепляется буквенное обозначение, то это указывает на то, что сталь является высококачественной.

Узнаем, какие именно компоненты присутствуют в составе популярной стали марки 20.

Углерод (0,2%). Как указывалось выше, цифра 20 в названии продукта отражает объем углерода, предусмотренного его составом. Этот элемент играет очень важную роль, поскольку ответственен за должный уровень упрочнения металла. Если количество углерода в составе увеличивается, то это влечет за собой возрастание твердости и прочностных параметров. К обратному эффекту приводит сокращение содержания указанного химического элемента.
Кремний (от 0,17 до 0,35%). Первостепенная роль этого составного компонента заключается в устранении частичек кислорода и водорода, а также азота из содержания металла. Присутствие перечисленных видов газов приводит к росту пористости материала, формированию особых газовых раковин, из-за которых заметно снижается прочность стали.
Марганец (0,35-0,6%). Аналогично кремнию, марганец служит в роли эффективного и мощного раскислителя, однако дополнительно он удаляет из состава материала серу. Марганец хорошо влияет на состояние стальных поверхностей, сокращает риск появления растрескиваний по ходу горячей обработки под сильным давлением. Процессы сварки и ковки упрощаются и проходят намного легче, если в списке содержания металла есть рассматриваемый элемент.
Никель (до 0,3%), хром (до 0,2%), медь (до 0,3%). Перечисленные составляющие положительно сказываются на свойствах и особенностях металла с маркировкой 20. Кроме того, эти компоненты повышают степень коррозионной стойкости сплава. Однако в стали 20 эти полезные элементы предусматриваются в слишком маленьких количествах, поэтому серьезное влияние оказывать просто не способны.

Все остальные процентные позиции, включенные в содержание стали марки 20, приходятся на железо. Состав рассматриваемого материала устанавливается ГОСТами.

Свойства и характеристики

Разберемся в первостепенных параметрах и отличительных чертах стали, относящейся к маркировке под номером 20.

Физические

Степень плотности рассматриваемой высококачественной стали достигает отметки в 7850 кг/куб.м. Процесс плавления материала начинается, как только температурный режим доходит до 1500 градусов Цельсия. Завершающий переход в жидкое состояние может произойти только при установке температуры в 1600 градусов Цельсия.

Нужно отметить, что металл 20 способен очень эффективно проводить и копить тепло. Коэффициентные значения теплопроводности данного материала равняются 48 Вт/м*К. Удельная тепловая емкость рассматриваемого сплава достигает отметки в 490 Дж/кг*К. На фоне роста температур сталь марки 20 способна расширяться. Коэффициентное значение расширения линейного типа равняется 11,6*10-6 1/град.

Химические

Сплав марки 20 не может похвастать повышенной химической стойкостью к большему числу агрессивных кислот и щелочных растворов. При контакте с обычной водой на поверхности подобного материала начинают появляться характерные ржавые отметины. Именно они и оказываются первой причиной значительной порчи внешнего вида и прочностных характеристик металла.

Устойчивость к сопротивлению коррозии можно повысить посредством нанесения на стальную основу специальных гальванических покрытий. Подойдут цинк, хром и им подобные составы.

Механические

Среди главных особенностей стали с маркировкой 20 стоит выделить высокие показатели ее пластичности, умеренную степень твердости вкупе с прочностью. Модуль упругости данного материала доходит до отметки 200 Мпа. Относительное удлинение на разрыв составляет от 23 до 26%. Что касается относительного сужения, то здесь актуально значение в 55%.

Предельные прочностные показатели на разрыв варьируются в рамках 36-46 кг/кв.мм. Подобные значения являются в 2,5 раза меньше, нежели в случае с классической нержавейкой. Рассматриваемая сталь может начать «течь» (подвергаться деформации без возрастания нагрузок) уже при 21-27 кг/куб.мм. Материал характеризуется очень высоким уровнем вязкости, за счет чего может без проблем и очень легко справляться с большинством воздействий ударного типа. Вязкость ударного вида здесь равняется 780 кДж/кв.м.

Если речь идет о знакопеременных нагрузках, то материал действует в разы хуже. Расчетные рамки выносливости сплава с маркировкой 20 составляют около 14 кг/кв.мм. Прочностный уровень стали марки 20 возможно повысить посредством проведения или механического, или температурного упрочнения.

Технологические

Рассматриваемый качественный сплав имеет отношение к классу высокотехнологичных. Он очень хорошо поддается различным обработкам, а также операции по резке. Штамповка металла с обозначением 20 может осуществляться как в холодном, так и в горячем состоянии. Материал не подвержен появлению повреждений по ходу обрабатывания под большим давлением.

Сплав марки 20 относят к первому уровню свариваемости. Если запланировано осуществлять варку такой стали, то заранее подготавливать ее посредством термообработок не требуется. Сформированные сварные швы выходят высокоплотными. Если проводится сварка встык, то по уровню прочности она практически не уступает монолитным и цельным конструкциям из металла.

Сталь с маркировкой 20 также имеет непосредственное отношение к цементируемому классу современных сплавов. Сама процедура цементации подразумевается в насыщении металлических поверхностей углеродными частичками. Для этих целей материал нагревают в особой среде углекислого газа. В итоге подобных манипуляций степень твердости цементируемого пласта доходит до отметки 62 HRC. Сердцевинная часть при этом будет и дальше оставаться мягкой – на уровне 20-35 HRC.

Указанная химико-термическая обработка может значительно повысить срок службы готового стального изделия даже под воздействием нагрузок переменного типа.

Твердость HRC

Твёрдость определяется как отношение силы сопротивления к площади поверхности, площади проекции или объёму внедрённой в материал части индентора.

Для измерения твёрдости существуют несколько шкал (методов измерения): метод Бринелля, метод Роквелла, метод Виккерса, методы Шора, шкала Мооса

Метод Роквелла — метод неразрушающей проверки твёрдости материалов, твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания стального твердосплавного шарика или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Твёрдость, определённая по этому методу, является безразмерной и обозначается HRA, HRB, HRC и т.д.

Максимальная твёрдость по Роквеллу по шкалам A и C составляет 100 единиц, а по шкале B — 130 единиц. Всего существует 54 шкалы измерения твердости по Роквеллу.

Простота метода Роквелла (главным образом, отсутствие необходимости измерять диаметр отпечатка) привела к его широкому применению в промышленности для проверки твёрдости. Также не требуется высокая чистота измеряемой поверхности (например, методы Бринелля и Виккерса включают замер отпечатка с помощью микроскопа и требуют полировку поверхности).

Для EDC ножей постоянного ношения лучше подойдет твердость клинка 57-61 HRC. Золотая середина около 58 HRC.

Твердость - далеко не единственная характеристика металла, важна не только одна твердость, а совокупность всех характеристик.

Например, нож со сказочной сталью с твердостью 65 HRC (если вам предлагают купить нож с такой твердостью, то с высокой степенью вероятности вы столкнулись с шарлатаном, такой твердостью могут обладать только самые современные дорогие суперстали) в реальных условиях может быстрее затупиться и выкрошиться, чем нож со скромными 56 HRC. Часто большая твердость означает большую хрупкость. Все стали отличаются по своим свойствам, и соответственно при одной и той же твердости один нож будет хрупким, а другой хорошо будет выдерживать даже удары по дереву. Также влияет геометрия клинка и угол заточки.

Нож с твердостью более 60 HRC труднее заточить среднестатистическому пользователю не имея под рукой специального инструмента, а тем более на природе, в походе, в полевых условиях.

Для кухонного ножа может вполне хватить твердости 55 HRC, для легкости правки домохозяйкой на бытовой кухонной ножеточке.

Как связаться с нами?

Нож на заказ

На большинство продукции в нашем магазине возможно нанесение инициалов, надписей, логотипов, фирменной символики.

Информация

Служба поддержки

Личный Кабинет

Осуществляется доставка по всем регионам Российской Федерации: Московская область, Самара, Челябинская область, Свердловская область (Екатеринбург), Уфа (Республика Башкортостан), Республика Татарстан, Курганская область, Тюменская область, Пермский край, Оренбургская область, Краснодарский край, Удмуртская Республика и далее - все регионы России.
Наши менеджеры будут рады предоставить вам всю необходимую информацию.

Вся информация на сайте носит справочный характер и не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 Гражданского кодекса Российской Федерации. Технические параметры (спецификация) и комплект поставки товара могут быть изменены производителем.

Что нужно знать про ножевые стали. И нужно ли гнаться за высокой твердостью?

Одним из главных вопросов, которые ставит перед собой покупатель ножа: «Из какой стали этот нож должен быть?». Попробуем вкратце рассмотреть самые популярные варианты и доходчиво ответить на этот вопрос.

Для начала, совсем кратко, о том, какие стали используются для изготовления ножей.

Нержавеющие стали.
Инструментальные легированные стали.
Углеродистые и пружинные (рессорные) стали.

Нержавеющие стали

Нержавеющие стали (самые популярные в настоящее время) являются самыми универсальными. Из них можно изготовить нож почти любого назначения. Основное их отличие от других сталей - способность успешно сопротивляться коррозии (ржавчине). Для этого, обычно, в состав стали вводится легирующая добавка - хром (Cr). Содержание хрома от тринадцати процентов и выше дает материалу невосприимчивость к ржавчине. Тут надо понимать, что при неблагоприятных условиях (в соленой воде, например) может подвергаться коррозии и нержавеющая сталь. Абсолютно нержавеющих ножевых сталей не бывает, но все же в обычных бытовых условиях эти стали коррозии практически не подвержены. Так какие же конкретно эти марки сталей?

Недорогие нержавеющие стали

российские 40Х13, 65Х13, ЭП-107 и пр.;
европейские 1.4116, 12C27 и пр.;
японские SUS420J2, AUS-4, AUS-6 и пр.;
американские 420, 425, 420HC и пр.;
китайские 4Cr13MoV, 5Cr13MoV и пр.

Как правило, из этих сталей изготавливаются недорогие кухонные и универсальные ножи. Ножи из таких сталей хорошо сопротивляются коррозии, но заточку держат неважно. Термообработать (закалить) их получается до твердости 50-54 HRC, что крайне недостаточно. Приличный нож должен иметь твердость режущей кромки (РК) не менее 55 HRC. К приятному исключению можно отнести шведскую марку 12C27, японскую AUS-6 и американскую 420HC. У ножей из трех перечисленных сталей устойчивость режущей кромки хорошая. Закаливаются такие ножи до твердости примерно 55-58 HRC, это вполне достаточно для большинства работ на кухне и работ в турпоходе или на рыбалке.

Средние по стоимости нержавеющие стали

российские 95Х18, 110Х18 и пр.;
европейские 1.4125, 14C28N, N690 и пр.;
японские AUS-8, AUS-10, VG-1 и пр.;
американские 440A, 440B, 440С и пр.;
китайские 7Cr13MoV, 8Cr13MoV, 9Cr13MoV и пр.

Из таких сталей получаются, как правило, ножи недорогие, но очень хорошие. Прекрасно закаливаются до твердости 57-59 HRC (иногда и выше). Особо хочется выделить современную австрийско-шведскую марку N690. Эта сталь очень стабильна. Хорошо термообрабатывается. Многие производители в мире переходят на нее. В том числе, и у нас в России, т.к. наши нержавеющие стали капризны и не всегда стабильны.

недорогой нож стоит до 100 долларов;
средний нож от 100 до 300 долларов;
дорогой нож от 300 долларов и выше.

Дорогие нержавеющие стали:

российская ЭП-766;
европейские Elmax, M390 и др.;
японские VG-10, ATS-34, R-2, ZDP-189 и пр.;
американские 154CM, CPM S30V, CPM S35VN и пр.

Такие стали используются для изготовления авторских ножей, ножей - предметов роскоши. Как правило, ножи из таких сталей совсем недешевые. Выделить из общего списка хочется:

российскую сталь ЭП-766 (95Х13М3К3Б2Ф) - все же приятно, что у нас не разучились работать!
американскую 154CM – изначально сталь разрабатывалась для лопастей газовых турбин.
японскую VG-10 – просто и надежно, проверено временем!
австрийско-шведскую Elmax – до недавнего времени эта сталь была «последним словом» в производстве ножей.
австрийско-шведскую M390 – наверно самую современную, но немного переоцененную на пике моды.

Клинки из таких сталей обычно имеют твердость от 58 до 61 HRC.

Инструментальные стали

А теперь поговорим о ножах из инструментальных сталей. Что это такое и зачем нужны.

Инструментальными легированными сталями обычно называют стали с высоким содержанием углерода (от 0,8 до 1,6 %) и заметным процентом легирующих добавок (от 2,5 %). Такие стали гораздо лучше большинства нержавеющих сталей «держат» режущую кромку. Их, как правило, закаливают от 60 до 64 HRC. Но нужно помнить, что такие стали не являются нержавеющими, а значит требуют ухода.

Условно можно разделить инструментальные ножевые стали на две группы.

Стали - аналоги американской D2

российская Х12МФ;
европейские 1.2379, K110, Z160 и пр.;
китайская Cr12MoV.

Как правило, эти стали используются для производства разделочных и шкуросъемных ножей, а также для ножей универсальных и рабочих. Иногда из таких сталей делают и клинки для складных карманных ножей. Данные стали содержат в своем составе высокое количество углерода (1,5-1,6%), а высоким называется содержание свыше 1,0%. Обладают такие ножи отличными режущими свойствами, прекрасно держат режущую кромку, но склонны немного ржаветь. Хотелось бы заметить, что сталь D2 выпускается только в США. Если «D2» написано на клинке ножа, произведенного в России или Китае, то там, конечно, никакая не D2, а ее местный аналог. Хорошей заменой D2 является австрийско-шведская K110, очень популярная сталь, ничем не уступает американской, но достать ее проще и стоит она дешевле.

Так называемые «восьмипроцентные» стали

американская CPM S3V;
австрийско-шведские K340 и Vanadis 10.

Называют их «восьмипроцентными», т.к. они имеют в своем составе примерно 8,0 % хрома. Ржавеют такие стали сильнее, чем D2, но намного превосходят D2 в прочности (но D2 превосходит их в износостойкости режущей кромки). Лучше всего из таких сталей делать длинноклинковое рубящее оружие. То есть для небольших «ловких» ножей хорош D2, а для ножей с длинным клинком (от 150-250 мм) лучше CPM S3V или K340.

Другие стали

Есть, конечно, и другие виды и марки сталей. Но, как правило, обычные ножи (для кухни, рыбалки и туризма) из таких марок не делают. А если и делают, то встречаются они нечасто.

Например, углеродистые стали типа отечественных У7, У8, У10, пружинная сталь 65Г, а также инструментальные типа 9ХС, ХВГ и пр. Как правило, эти стали используются для изготовления ремесленных ножей и резцов по дереву. Они очень хорошо «держат» режущую кромку, но и ржавеют слишком охотно. На природу их лучше не брать, с продуктами питания им лучше не контактировать. Не любят такие ножи воду и влажные от пота руки. Могут покрыться ржавчиной от влаги, которая содержится в воздухе (если погода сырая или помещение слишком влажное).

Заграничными аналогами таких сталей являются:

японская SK5;
шведская UHB 20C;
американские 1055, 1075, 1095;
китайские 65Mn, T-10.

А теперь хотелось бы написать несколько слов о значении твердости. Твердость обычно измеряют по методу Роквелла, по шкале C (HRC). Для этого вдавливают в поверхность клинка специальный твердый шарик и оценивают глубину вдавливания.

Как уже упоминалось, нормальный нож должен, по нашему мнению, иметь твердость режущей кромки не менее 55 единиц. Исключением тут могут быть традиционные среднеазиатские ножи (пчаки и корды), у них твердость не превышает 50 HRC. Порезал таким ножом, тут же на обратной стороне пиалы подточил лезвие. То есть, нож слишком легко тупится, но и быстро затачивается.

Для европейских ножей, а особенно японских, такой низкий уровень твердости неприемлем. Европейские ножи, как правило, имеют твердость от 55-58 HRC.

А японцы любят высокую твердость - «перекал» 60-62 HRC, но за такую твердость нужно будет расплачиваться потерей прочности (такие ножи хрупкие). И их сложнее затачивать.

Значение твердости - это не «мегапиксели». Больше - не значит лучше. Гнаться за высоким значением не следует. Нужно ориентироваться на «золотую середину»: 56-58 HRC. Этого вполне достаточно для решения большинства задач. Небольшим шкуросъемным ножам можно порекомендовать твердость 59-61 HRC. Для инструментов, требующих повышенной прочности, наоборот, желательна твердость 50-52 HRC (например, штык-ножи, кинжалы, шашки).

Как правило, ножей с твердостью свыше 64-65 HRC не существует (такая твердость у сверла по металлу). Если кто-то из производителей или продавцов заявляет более высокую твердость режущей кромки, то он, видимо, лукавит.

Видов и марок сталей, конечно намного больше, мы пытались лишь разобрать самые популярные.

Твердость (HRC) стали

Твердость HRC – одна из основных характеристик инструмента. Параметр отображает прочностные показатели продукции, определяет ее устойчивость к деформации и абразивному износу. Чем выше твердость стали HRC, тем надежнее, долговечнее и функциональнее изделие.

Метод Роквелла

Метод Роквелла – наиболее популярный способ определения твердости. Процедура регламентирована ГОСТ 9013-59, предполагает вдавливание в образец одного из типов инденторов:

алмазный конус для твердых сталей и закаленных сплавов;
твердосплавный шарик для цветных металлов и сплавов с умеренной твердостью.

При проведении работ задействуется профильное оборудование. Оно обеспечивает надежную фиксацию заготовки, планомерное погружение индентора и отображение результатов замеров.

Рис. 1 Измерение твердости методом Роквелла

Метод измерения твердости по Роквеллу предполагает использование различных шкал с буквенным обозначением. Шкалы А и С применяются для работы с алмазными инденторами, шкала В – с твердосплавными шариками.

ВАЖНО ! При измерении твердости металла по методу Роквелла сведения о применяемой шкале отображаются в конце обозначения. Например, выражение 57 HRC информирует, что твердость заготовки составляет 57 единиц, испытания проводились методом Роквелла (HR) с использованием шкалы С.

При измерении твердости металлов методом Роквелла нельзя уравнивать значения, полученные при работе с разными шкалами. Это принципиально разные показатели, ориентированные на определенные типы материалов.

Измерение методом Роквелла по ГОСТ предполагает использование следующих диапазонов значений.

Проведение испытаний в соответствии со шкалой А – от 70 до 93 HR.
Использование метода измерения Роквелла в рамках шкалы В – от 25 до 100 HR.
Определение твердости стали HRC (шкала С) – от 20 до 67 HR.

При работе с инструментами и крепежами принято использовать шкалу С. Каждая группа изделий имеет рекомендуемые показатели твердости. Соответствие указанным значениям гарантирует долгую службу продукции.

Слесарный инструмент

При изготовлении слесарного инструмента задействуются легированные и углеродистые стали. Твердость материала HRC должна находиться в следующих диапазонах:

напильники и сменные отрезные полотна для ножовок – от 56 до 64 единиц;
чертилки, кернеры, зубила и бородки – от 54 до 60 единиц;
ударный инструмент, представленный молотками и их аналогами – от 50 до 57 единиц.

Твердость 56 HRC является универсальным показателем. Значение подтверждает высокую прочность изделий для всех перечисленных групп.

Инструмент для монтажных работ

Монтажный инструмент широко используется на производстве и в быту. Степень твердости определяет интенсивность износа и прочностные характеристики продукции.

Для каждого типа изделий определен рекомендованный уровень твердости:

гаечные ключи с зевом до 36 мм – от 45,5 до 51,5 единиц;
гаечные ключи с зевом более 36 мм – от 40,5 до 46,5 единиц;
отвертки – от 47 до 52 единиц;
зажимной инструмент, представленный плоскогубцами, пассатижами и щипцами – от 44 до 50 единиц.

Твердость 52 HRC оптимальна для большинства изделий. Продукция с подобным показателем обладает длительным сроком службы и достаточной прочностью.

Металлорежущий инструмент

Высокая твердость – обязательное условие для качественного металлорежущего инструмента. Она позволит сохранить остроту кромок, снизит периодичность заточки и прочих сервисных процедур.

Для каждой группы инструмента рекомендованы соответствующие значения по шкале HRC:

отрезной инструмент в виде кусачек и бокорезов – от 56 до 61 единицы;
зенкеры и зенковки – от 61 до 65 единиц;
метчики и плашки – от 61 до 64 единиц;
сверла для работы с металлом – от 63 до 69 единиц;
фрезы, при производстве которых используется сталь HSS – от 62 до 66 единиц.

Для сверл с покрытием из нитрида титана твердость лезвия HRC должна составлять свыше 80 единиц. Требования обусловлены высокой нагрузкой на инструмент в процессе эксплуатации.

Крепежи

При определении надежности крепежей учитывается не только твердость, но и класс прочности. Данные параметры тесно связаны между собой.

Таблица №1. Взаимосвязь класса прочности и твердости HRC для болтов, винтов, гаек и шайб

Для прочих крепежей существуют диапазоны рекомендованных показателей прочности.

Таблица №2. Рекомендованные значения прочности для прочих крепежных элементов

Способы определение твердости

Для определения твердости методом Роквелла используются стационарные и портативные твердомеры. При ограниченном бюджете применяются специальные напильники.

Стационарные твердомеры

К стационарным твердомерам относятся высокоточные измерительные приборы. Устройства устанавливаются в лабораториях, обеспечивают оптимальные условия для проведения экспериментов.

Наиболее прогрессивные твердомеры имеют программное управление, позволяют детально настроить параметры процедуры. Оборудование регулярно проходит поверку, адаптировано к интенсивной эксплуатации.

Рис. 2 Стационарный твердомер

Портативные твердомеры

Портативные измерительные приборы предназначены для выездных замеров. Они имеют малые габариты, сохраняют функционал в различных пространственных положениях. Большинство устройств имеет жидкокристаллические дисплеи, поддерживает функцию запоминания и сравнения значений.

ВАЖНО ! К приобретению рекомендуются поверенные твердомеры, сопровождающиеся документацией от производителя. Такие устройства позволяют проводить измерения методом Роквелла по ГОСТ 9013.

Рис. 3 Портативный твердомер

Напильники

Использование специальных напильников – наиболее доступный способ измерения твердости. Инструмент поставляется в наборах. Они содержат несколько напильников, каждый из которых ориентирован на определенную твердость (соответствующее обозначение есть на рукояти инструмента).

Рис. 4 Набор напильников для определения твердости

Испытания проводятся в определенной последовательности.

Заготовка зажимается в тисках либо фиксируется иным надежным способом.
На тестируемую поверхность поочередно воздействуют напильниками. Мастер начинает с инструмента, имеющего наименьшую твердость. Если он не оставляет царапин, применяется следующий напильник из линейки.
Как только на заготовке появляются следы, смена напильников прекращается. Мастер сравнивает твердость последнего и предшествующего инструмента. Промежуточное значение является показателем HRC для испытываемой детали.

Напильники не используются при проведении лабораторных исследований ввиду низкой точности измерения. Они предназначены для бытового использования и рядовых производственных операций.

Рис. 5 Схемы работы с напильником

Сравнительная таблица твердости

Для определения твердости применяется не только алгоритм Роквелла, возможно использование способов Бринелля и Виккерса. Каждый метод предполагает получение цифровых значений, сопоставимых между собой.

Для лучшей интерпретации результатов измерений предусмотрена специальная таблица.

Таблица №3 Соответствие результатов измерений, полученных методом Виккерса, Бринелля и Роквелла

Таблица №4 Соответствие результатов измерений, полученных методом Виккерса, Бринелля и Роквелла (часть 2)

Наглядно сравнить твердость изделий в соответствии со шкалами измерений поможет следующая схема.

Рис. 6 Сравнение твердости изделий применительно к системам измерения Роквелла и Бринелля

При покупке инструмента стоит уточнить степень его твердости. Соответствующие сведения могут содержаться в паспорте качества, сертификатах соответствия и прочей сопроводительной документации.

Купить сверла по металлу, а также метчики и плашки с высокими показателями твердости поможет магазин РИНКОМ. Здесь представлена качественная продукция отечественного, европейского и китайского производства. Изделия соответствуют требованиям отраслевых нормативов, подходят для бытового и промышленного использования. Для ознакомления с полным спектром представленных товаров рекомендуется воспользоваться каталогом.

Инструментальные стали – особая категория сплавов, используемых при изготовлении штампов, деталей машин, режущих и измерительных инструментов. Продукция отличается повышенными прочностными характеристиками, устойчивостью к динамическому и термическому воздействию.

Легированные стали – это особая категория сплавов, усиленных легирующими добавками. Последние повышают эксплуатационные свойства материала, обеспечивая устойчивость к коррозии, нагреву, ударному и абразивному воздействию. Возможно придание прочих качеств, востребованных при эксплуатации конечного продукта.

Инструментальные стали представлены группой сплавов повышенной прочности с содержанием углерода от 0,7%. Материал получил широкое распространение в промышленности, востребован при изготовлении штампов, измерительных приборов и режущего инструмента.

Токарный станок – это стационарное оборудование для обработки деталей резанием и точением. Техника востребована при производстве валов, втулок, переходников и прочей продукции. С ее помощью изготавливаются изделия бытового, хозяйственного и производственного назначения.

Сталь – сплав железа с углеродом, используемый в промышленности и строительстве. Нередко материал усиливается присадками, увеличивающими прочность, коррозионную стойкость, ударную вязкость и прочие параметры. Такие стали называют легированными.

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:

Углерод (0,2%). От данного компонента зависит прочность, твердость сплава. Чем его больше, тем выше эти показатели, но при этом снижается пластичность.
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.
Кремний (0,35%). Сильный раскислитель. Добавляется для уменьшения содержания азота, кислорода, водорода. Это снижает количество пор, газовых раковин, которые негативно влияют на прочность.
Медь (0,3%), хром (0,2%), никель (0,3%). Эти компоненты нужны для повышения устойчивости к образованию ржавчины, увеличения механической стойкости.
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	< 0,30	остальное

Характеристики и свойства

Показатель плотности — 7850 кг/м3.
Начало плавления сплава — от 1500 °C.
Теплопроводность готовой продукции без увеличенного количества легирующих добавок — 48 Вт/м*К.
Теплоемкость — 490 Дж/кг*К.
Линейное расширение — 11.6*10-6 1/град.
Электрическое сопротивление — 220 Мом*мм.

Низкая устойчивость к воздействию щелочей, кислот.
Быстрое образование ржавчины при длительном воздействии влаги.

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

Простая механическая обработка.
Средние показатели твердости, прочности.
Модуль упругости — 200 Мпа.
Относительное удлинение на разрыв — 26%.
Максимальное сужение структуры — 55%.
Предел выносливости металла — 14 кг/мм2.
Ударная вязкость металлических поверхностей — 780 кДж/м2.
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:

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.
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:

Горячее деформирование. Данный метод используется только для изделий определенной толщины, который не должен быть выше 4 мм.
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

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

Материал применяется для изготовления разного вида проката:

Холодного деформирования. Применяется для прокатки заготовок толщиной не более 4 мм. При наклепе увеличивается прочность сплава.
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:

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

Из этого металла производят:

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

Изделия из этого сплава изготавливаются по определенным государственным стандартам:

ГОСТ 17305-91— производство проволоки разного сечения.
ГОСТ 82-70 — изготовление металлических лент разной ширины.
ГОСТ 16523-97 — производство легких листов малой толщины.
ГОСТ 10704-9 — изготовление труб.
ГОСТ 8479-70 — производство кованых деталей, поковок.
ГОСТ 1577-93 — изготовление металлических листов большой толщины.
ГОСТ 14955-77 — производство серебрянки, шлифовальных прутков.
ГОСТ 7417-75 — изготовление калиброванных прутков.
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).

Читайте также: