Сталь 20 и 20х отличия

Обновлено: 26.04.2024

Цифра 20 указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента, т.е. для стали 20Х13 это значение равно 0,20%.

Буква «Х» указывает на содержание в стали хрома. Цифра 13 после буквы «Х» указывает примерное количество хрома в стали в процентах, округленное до
целого числа, т.е. содержание хрома около 13%.

Вид поставки

Характеристики и назначение

Сталь 20Х13 относится к коррозионностойким, жаропрочным сталям мартенситного класса (основная структура мартенсит).
Сталь 20Х13 применяется для изготовления деталей с повышенной пластичностью, подвергающиеся ударным нагрузкам и работающие при температуре до 450—500 °С, а также изделия, подвергающиеся действию слабоагрессивных сред при комнатной температуре.

Свариваемость

Сталь 20Х13 ограниченно свариваемая. Способы сварки РДС, АрДС и КТС. Подогрев и последующая термообработка применяются в зависимости от метода сварки, вида и назначения конструкции.

Максимально допустимые температура применения стали 20Х13 в средах, содержащих аммиак

Максимально допустимые температура применения стали 20Х13 в водородосодержащих средах

Марка стали	Температура, °С, при парциальном давлении водорода, PH2, МПа (кгс/см 2 )
	1,5(15)	2,5(25)	5(50)	10(100)	20(200)	30(300)	40(400)
20Х13	510	510	510	510	510	510	510

• Параметры применения сталей, указанные в таблице, относятся также к сварным соединениям.
• Парциальное давление водорода рассчитывается по формуле:
  P_H2 = (C*P_p)/100,
  где C — процентное содержание в системе;
  P_H2 — парциальное давление водорода;
  P_p — рабочее давление в системе.

Стойкость стали 20Х13 против щелевой эрозии

Группа стойкости	Балл	Эрозионная стойкость по отношению к стали 12X18H10T
Стойкие	2	0,75-1,5

Применение стали 20Х13 для изготовления основных деталей арматуры атомных станций

Марка стали	Вид полуфабриката или изделия	Максимально допустимая температура применения, °С
20Х13 ГОСТ 5632, ГОСТ 24030	Листы, трубы, поковки, сортовой прокат. Крепеж	600

Химический состав, % (ГОСТ 5632-2014)

С	Si	Mn	Cr	Ni	Ti	S	Р
не более			не более
0,16-0,25	0,8	0,8	12,0-14,0	—	—	0,025	0,030

Химический состав, % (ГОСТ 5632-81)

С	Si	Mn	Cr	S	Р	Ti	Cu	Ni
	не более			не более
0,16-0,25	0,8	0,8	12,0-14,0	0,025	0,030	0,2	0,30	0,6

Физические свойства

Модуль нормальной упругости Е, ГПа

Марка стали	При температуре испытаний, °С
	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
20X13	218	214	208	200	189	181	169	—	—	—

Модуль упругости при сдвиге на кручение G, ГПа

Марка стали	При температуре испытаний, °С
	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
20X13	86	84	80	78	73	69	63	—	—	—

Плотность ρ кг/см 3 при температуре испытаний, °С

Сталь	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
20X13	7670	7660	7630	7600	7570	7540	7510	7480	7450	—

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К) при температуре испытаний, °С

Сталь	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
20X13	—	26	26	26	26	27	26	26	27	28

Удельное электросопротивление ρ нОм*м

Марка стали	При температуре испытаний, °С
	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
20X13	588	653	730	800	884	952	1022	1102	—	—

Коэффициент линейного расширения α*10 6 , К -1 , при температуре испытаний, °С

Сталь	20-100	20-200	20-300	20-400	20-500	20-600	20-700	20-800	20-900	20-1000
20X13	10,2	11,2	11,5	11,9	12,2	12,8	12,8	13,0	—	—

Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С

Сталь	20-100	20-200	20-300	20-400	20-500	20-600	20-700	20-800	20-900	20-1000
20X13	112	117	123	127	132	137	147	155	159	—

Температура критических точек, °С

Механические свойства

ГОСТ	Состояние поставки	Сечени	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ%	KCU, Дж/см 2
			не менее
ГОСТ 5949-75	Пруток. Закалка с 1000-1050 °С на воздухе или в масле; отпуск при 600-700 °С, охл. на воздухе или в масле	60	635	830	10	50	59
	Пруток. Закалка с 1000-1050 °С на воздухе или в масле; отпуск при 660-770 °С, охл. на воздухе, в масле или в воде	60	440	650	16	55	78
ГОСТ 18907-73	Пруток шлифованный, обработанный на заданную прочность	1-30	—	510-780	14	—	—
ГОСТ 7350-77	Лист горячекатаный или холоднокатаный. Закалка с 1000-1050 °С на воздухе; отпуск при 680-780 °С, охл. на воздухе или с печью (образцы поперечные)	Св. 4	372	509	20	—	—
ГОСТ 25054-81	Поковка. Закалка с 1000-1050 °С на воздухе или в масле	1000	441	588	14	40	39
ГОСТ 4986-79	Лента холоднокатаная.	До 0,2	—	500	8	—	—
	Отжиг или отпуск при 740- 800 °С	0,2-2,0	—	500	16	—	—
ГОСТ 18143-72	Проволока термообработанная	1,0-6,0	—	490-780	14	—	—

Механические свойства заготовок сечением 14 мм в зависимости от температуры отпуска

tотп.°С	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ%	KCU, Дж/см 2	Твердость HRCэ
200	1300	1600	13	50	81	46
300	1270	1460	14	57	98	42
450	1330	1510	15	57	71	45
500	1300	1510	19	54	75	46
600	920	1020	14	60	71	29
700	650	78	18	64	102	20
700	650	78	18	64	102	20

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 1050 °С на воздухе.

Механические свойства при повышенных температурах

tисп.°С	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ%	KCU, Дж/см 2
Нормализация при 1000-1020 °С; отпуск при 730-750 °С. При 20 °СНВ 187-217
	20	510	710	21	66	64-171
	300	390	540	18	66	196
	400	390	520	17	59	196
	450	370	480	18	57	235
	500	350	430	33	75	245
550	275	340	37	83	216
Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм, прокатанный. Скорость деформирования 16 мм/мин; скорость деформации 0,009 1/с
	800	59	70	51	98	—
	850	—	—	43	—	—
	900	—	—	66	—	—
	1000	39	61	59	—	—
	1150	21	31	84	100	—

Механические свойства прутков при отрицательных температурах

tисп.°С	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ%	KCU, Дж/см 2
Сечение 25 мм. Нормализация при 1000 “С, охл. на воздухе; отпуск при 680-750 °С
	+20	540	700	21	62	76
	-20	560	730	22	59	54
	-40	580	770	23	57	49
	-60	570	810	24	57	41
	Сечение 14 мм. Закалка с 1050 °С на воздухе; отпуск при 600 °С
+20		—	—	—	—	71
-20		—	—	—	—	81
-60		—	—	—	—	64

Механические свойства при испытании на длительную прочность

tисп.°С	Предел ползучести, МПа	Скорость ползучести, %/ч	tисп.°С	Предел длительной прочности, МПа	τ, ч
450	125	1/100000	450	289	10000
470	75	1/100000	470	191	10000
500	47	1/100000	500	255	100000
550	29	1/100000	550	157	100000

ПРИМЕЧАНИЕ. Предел выносливости σ_-1 = 367 МПа при n = 10 7 (образцы гладкие).

Сталь марки 20 конструкционная углеродистая

Сталь 20 относится к конструкционным углеродистым качественным сталям. Применяется для изготовления деталей, требующих большой вязкости и не подвергающихся при эксплуатации напряжениям. В частности эта сталь применяется для изготовления неогневой аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов: реакционных камер, эвапораторов, ректификационных колонн, газосепараторов, корпусов теплообмеников и других сосудов, а также приварных фланцев. В нефтяном машиностроении изготавливают сердечники поршней грязевых насосов, сухари кованных бурильных ключей, оси, соединительные муфты, пальцы крецкопфов и шестерни привода насоса компрессоров, различные болты, гайки, винты, шпильки, вилки, рычаги, шайбы и т.д.

После нормализации или без термообработки из стали 20 изготавливают крюки кранов, муфты, вкладыши подшипников и другие детали, работающие при температуре от -40 до 450 °С под давлением, после ХТО — шестерни, червяки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины.

Расшифровка стали 20

Число 20 указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента, т.е. содержание углерода в стали 20 равно 0,2%.

Если сталь имеет обозначение 20А, то буква «А» в конце марки указывает, что сталь относится к категории высококачественной

Заменители и аналоги

• С22 — Германия DIN
• 1.0402 — Евронормы (EN)
• 1020 — США (AISI, ASTM)
• XC18, AF 40 C20, AF 42 — Франция (AFNOR)
• 050A20- Великобритания BS
• S 20 — Япония JIS
• 12024 — Чехия (CSN)
• 20 — Польша(PN/H)

Химический состав, % (ГОСТ 19281-2014)

C, углерод	Mn, марганец	Si, кремний	P, фосфор	S, сера	Cr, хром	Ni, никель	Cu, медь	As, мышьяк
			не более
0,17-0,24	0,17-0,37	0,35-0,65	0,25	0,04	0,035	0,25	0,25	0,08

Термообработка Стали 20

Для повышения поверхностной твердости и, следовательно, увеличения стойкости против износа детали, изготовленные из стали 20, в ряде случаев подвергаются цементации или цианированию (например, пальцы крейцкопфов, шестерни, оси).

Цементация производится при температуре 910—930 °С; цементованные изделия закаливаются с температуры 780—800° С в воде и отпускаются при 150—180 °С. Цианируют, как правило, в ваннах из расплавленных солей, содержащих 20—25% цианистого натрия, при температуре 820—850 °С в течение 20-40 мин. При таком режиме цианирования можно получить цианированный глубиной 0,2—0,3 мм. После цианирования и закалки с отпуском при 150-180 °С изделия имеют твердость на поверхности HRC 62—64.

Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)

Механические свойства стали после ХТО

Предел выносливости (n = 10 7 )

Характеристики прочности	σ-1, МПа	τ-1, МПа
σ0,2 = 320 МПа, σв = 500 МПа,	206	—
σ0,2 = 310 МПа, σв = 520 МПа,	245	—
σ0,2 = 280 МПа, σв = 490 МПа,	225	—
—	127 *1	—
σ0,2 = 280 МПа, σв = 420 МПа,	193	—
—	255	127 *2

*1 — Нормализация при 910 °С, отпуск при 620 °С.
*2 — Цементация при 930 °С, отпуск при 190 °С.

tисп, °С	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/см 2
20	280	430	34	67	218
200	230	405	28	67	186
300	170	415	29	64	188
400	150	340	39	81	100
500	140	245	40	86	88
700	—	130	39	94	—
800	—	89	51	96	—
900	—	75	55	100	—
1000	—	47	3	100	—
1100	—	30	59	100	—
1200	—	20	64	100	—

Ударная вязкость KCU

Термообработка	KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С
	+20	-20	-40	-60
Отжиг	110	68	47	10
Нормализация	157	109	86	15-38

Примечание. σ 400 _1/10000 = 98 МПа;
σ 475 _1/100000 = 35 МПа;
σ 450 _1/10000 = 120 МПа;
σ 475 _1/1000000 = 78 МПа;
σ 450 _1/1000 = 59 МПа;

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1280, конца 750. Охлаждение на воздухе.
Свариваемость — сваривается без ограничений, кроме деталей после ХТО.
Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС.
Обрабатываемость резанием — K_{v тв.сп} = 1,7 и K_{v б.ст} = 1,6 в горячекатаном состоянии при НВ 126—131 и σ_в =450—490 МПа.
Флокеночувствительность — не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

Сталь 20Х — конструкционная легированная

Cортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543—71, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 10702-78, ГОСТ 2879-88.

Калиброванный пруток ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 1051-73.

Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.

Лист толстый ГОСТ 1577—93, ГОСТ 19903—74.

Полоса ГОСТ 82—70, ГОСТ 103—76.

Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.

Трубы ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 13663-86.

Назначение

Втулки, шестерни, обоймы, гильзы, диски, плунжеры, рычаги и другие цементуемые детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины, детали, работающие в условиях износа при трении.

Расшифровка стали 20Х

Цифра 20 обозначает, что содержание углерода в стали составляет 0,2%.

Буква Х означает, что в стали содержится хром в количестве до 1,5%.

Применение стали 20Х корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

Марка стали	НД на поставку	Температура рабочей среды (стенки), °С	Дополнительные указания по применению
20X ГОСТ 4543	Поковки ГОСТ 8479.

Сортовой прокат
ГОСТ 4543.

Листы ГОСТ 1577,
категории 2, 3.

Применение стали 20Х для деталей арматуры и пневмоприводов, не работающих под давлением и не подлежащих сварке, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур (ГОСТ 33260-2015)

Марка стали	Закалка + отпуск при температуре, °С	Примерный уровень прочности, Н/мм 2 (кгс/мм 2 )	Температура применения не ниже, °С	Использование в толщине не более, мм
20Х	200	900 (90)	-60	15

1. При термической обработке на прочность ниже указанной в графе 3 или при использовании в деталях с толщиной стенки менее 10 мм температура эксплуатации может быть понижена.
2. Максимальная толщина, указанная в графе 5, обусловлена необходимостью получения сквозной прокаливаемости и однородности свойств по сечению.

Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

С	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	S	P
				не более
0,17-0,23	0,17-0,37	0,5-0,8	0,7-1,0	0,30	0,30	0,035	0,035

Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)

Марка стали	Массовая доля элементов, %
	С	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	Al	Ti	V	B
20Х	0,17-0,23	0,17-0,37	0,5-0,8	0,7-1,0	—	—	—	—	—	—

ПРИМЕЧАНИЕ: знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если не указано иное.

Твердость (ГОСТ 4543-2016)

1. Твердость по Бринеллю металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенной (ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим высоким отпуском (Н+ВО), диаметром или толщиной свыше 5 мм должна соответствовать нормам, указанным в таблице
   

   Марка стали	Твердость HB, не более
   20Х	179

Механические свойства проката (ГОСТ 4543-2016)

Марка стали	Режим термической обработки					Механические свойства, не менее					Размер сечения заготовок для термической обработки (диаметр круга или сторона квадрата), мм
	Закалка			Отпуск		Предел текучести σт, Н/мм 2	Временное сопротивление σв, Н/мм 2	Относительное		Ударная вязкость КС U, Дж/см2
	Температура, °С		Среда охлажде- ния	Темпера- тура, °С	Среда охлаждения			удлинение δ5,%	сужение Ψ, %
	1-й закалки или нор- мализации	2-й за- калки
20Х	880	770— 820	Вода или масло	180	Воздух или масло	635	780	11	40	59	15

Механические свойства проката

ГОСТ	Состояние поставки, режим термообработки	Сечение, мм	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость, не более
			не более
ГОСТ 4543-71	Пруток. Закалка с 880 °С в воде или масле, закалка с 770-820 °С в воде или масле; отпуск при 180 °С, охл. в воде или в масле	15	640	780	11	40	59	—
ГОСТ 10702-78	Сталь нагартованная -калиброванная и калиброванная со специальной отделкой без термообработки	—	—	590	5	45	—	HB 207
	Пруток. Цементация при 920-950 °С, охл. на воздухе; закалка с 800 °С в масле; отпуск при 190 °С, охл. на воздухе	60	390	640	13	40	49	HB 250; HRC5 55-63

Термообработка	Сечение, мм	КП	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость HB, не более
			не менее
Нормализация	До 100	195	195	390	26	55	59	111-156
	100-300	23	50	54
	300-500	20	45	49
	До 100	215	215	430	24	53	54	123-167
	100-300	20	48	49
	До 100	245	245	470	22	48	49	143-179
Закалка+отпуск	100-300	19	42	39	143-179
	До 100	275	275	530	20	40	44	156-197
	100-300	275	275	530	17	38	34	156-197
	100-300	315	315	570	14	35	34	167-207
	100-300	345	345	590	17	40	54	174-217

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

tотп. °С	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2
200	650	880	18	58	118
300	690	880	16	65	147
400	690	850	18	70	176
500	670	780	20	71	196
600	610	730	20	70	225

Примечание: Пруток диаметром 25 мм; закалка с 900 °С, в масле.

Механические свойств при повышенных температурах

tисп. °С	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %
700	120	150	48	89
800	63	93	56	74
900	51	84	64	88
1000	33	51	78	97
1100	21	33	98	100
1200	14	25	—	—

ПРИМЕЧАНИЕ: Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм, кованый и нормализованный; скорость деформирования 16 мм/мин; скорость деформации 0,009 1/с.

Предел выносливости при n = 10 7

Термообработка	σ-1, МПа
Нормализация, σ0,2 = 295-395 МПа, σв = 450-590 МПа, HB 143-179	235
Закалка + высокий отпуск, σ0,2 = 490 МПа, σв = 690 МПа, HB 217-235	295
Цементация + закалка + низкий отпуск, σ0,2 = 790 МПа, σв = 930 МПа, HRCэ 57-63	412

Состояние поставки	KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С
	+20	-20	-40	-60
Пруток диаметром 115 мм; закалка + отпуск	280-286	280-289	277-287	261-274

Температура ковки, °С: начала 1260, конца 750. Заготовки сечением до 200 мм охлаждаются на воздухе, сечением 201-700 мм подвергаются низкотемпературному отжигу.

Обрабатываемость резанием — K_{v тв.спл} = 1,3 и K_{v б.ст} = 1,7 в горячекатаном состоянии при НВ 131 σ_в = 460 МПа.

Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

Сталь 20Х сваривается без ограничений(кроме химико-термических обработанных деталей). Способы сварки: РДС, КТС без ограничений.

Сталь 20

Сталь 20 — это обогащенный углеродом высококачественный сплав, относящийся к категории конструкционных металлов. Имеет относительно простой состав без дополнительных дорогих добавок. Является нелегированным. Используется для производства элементов сварных конструкций, деталей различного вида, включая муфты, крюки кранов, стропы и т.д.

ГОСТы, расшифровка маркировки Сталь 20

• на горячекатаную;
• калиброванную;
• кованую;
• материал со специальным покрытием (в данном случае используется серебрянка).

Выпускается как термически обработанный металл, так и продукция без дополнительной термической обработки. Существует и третья категория металлопроката — нагартованная сталь (относится к материалу с отделкой поверхности, который произведен калиброванным методом).

Учитывая то, что ГОСТ 1050-2013 относит этот сплав к категории высококачественных, к его производству и химическому составу уделяется повышенное внимание. Он должен содержать регламентированную концентрацию активных компонентов (основные из них отражены в самом названии марки).

У номенклатурного значения Ст20 расшифровка стали будет следующей:

• буквенное сокращение «Ст» говорит о том, что этот вид сплава обыкновенный нелегированный конструкционного углеродистого типа;
• цифровое значение «20» указывает на концентрацию углерода в общем составе, которое выражается в сотых долях. Это означает, что рассматриваемая марка стали содержит 0,2% этого химического элемента. Такой объем данного свидетельствует о повышенной прочности материала. Это основное его достоинство. Но к минусам отнесем снижение пластичности металла, что происходит именно из-за увеличения количества углерода в его содержании. Решает эту проблему добавление других химических элементов в сплав.

В маркировке могут быть и дополнительные индексы, которые будут указывать на то, что сталь:

• спокойная (сп). Ее получают путем удаления кислорода из общего состава сплава. Для данных целей в него вводится кремний или марганец. Структура такого металла однородная;
• кипящая (кп). В состав вводится марганец с целью его раскисление. Имеет повышенное содержание феррума (железа). Обладает относительно высокой пористостью, из-за этого параметры прочности снижены;
• полуспокойная (пс). Это среднее между кипящей и спокойной сталью.

Наличие других буквенных значений расшифровываются следующим образом:

• Ст20ГЛ — говорит о том, что сплав относится к разряду марганцовистых. Основные элементы, влияющие на свойства материала, — углерод и марганец;
• Ст20ЮЧ — свидетельствует о том, что сплав имеет высокий уровень устойчивости к коррозионному растрескиванию. Наличие последних двух букв указывает на повышенное содержание алюминия и других редкоземельных элементов. Такая маркировка может заканчиваться и литерой «А» (Ст20ЮЧА). Это будет говорить о том, что сталь относится к высокому классу качества.

Выпускается в виде прутков и мотков (с круглым, квадратным, шестигранным сечением) по ГОСТам 2590, 2591, 2879, 1133, 8559, 8560, а также полос (по ГОСТу 103, 4405) и лент (регулирует ГОСТ 2284-79).

Характеристики, свойства, структура

Основные характеристики (физико-механические и технологические) во многом зависят от общего состава стали. Ведь этот металл имеет не только большое содержание углерода, но и другие компоненты в наименьшем количестве. Разберемся подробнее в том, из чего он состоит и какими свойствами обладает.

Химический состав

Основа этого материала — железо (Fe). Его количество составляет около 97-98%. Также входит:

• углерод или С (до 0,2%);
• марганец или Mn. Доля этого элемента в составе составляет около 0,35-0,65%. Данное вещество выводит серу из состава сплава, препятствует его окислению. Благодаря его наличию также снижается вероятность образования микротрещин при термической обработке материала. Улучшается и процесс ковки, сварочных работ;
• кремний или Si. Его концентрация находится в пределах 0,17-0,37%. Наличие кремния позволяет снизить объем газовых раковин и пористость. Это сказывается на увеличении прочности металла. Поры и раковины появляются из-за реакции газовой среды водорода, кислорода и азота, негативно сказываясь на всей структуре сплава. За удаление этих частиц и отвечает представленный химический элемент;
• никель или Ni. В общем составе этого элемента не более 0,25%. Из-за минимальной концентрации в составе он не оказывает существенного влияния на характеристики сплава;
• сера или S. Данный компонент относится к вредным легирующим добавкам. А все потому, что он ухудшает вязкость, повышает хрупкость металла, в результате чего он становится менее устойчивым к динамическим нагрузкам. Количество этого элемента строго регламентировано ГОСТом. Концентрация данного вещества должна быть не больше 0,04%.
• фосфор или P. Аналогично предыдущему пункту.
• хром или Cr. В стали 20 его не больше 0,25%.
• медь или Cu. Концентрация не превышает 0,25 %.
• мышьяк или As (до 0,08%).

Согласно старому стандарту концентрация компонентов в стали должна быть в пределах:

углерод (C) – от 0,17 до 0,24%
сера (Si) – от 0,17 до 0,37%
марганец (Mn) – от 0,35 до 0,65%
никель (Ni) – до 0,3%
мышьяк (S) – до 0,4%
фосфор (P) – до 0,035%
хром (Cr) – до 0,25%
мышьяк (As) – до 0,08%

По ГОСТу 2015-го года допустимые объем элементов в сплаве такой:

углерод (C) – от 0,17 до 0,24%
кремний (Si) – от 0,17 до 0,37%
медь (Cu) – не более 0,25%
мышьяк (As) – не более 0,08%
марганец (Mn) – от 0,35 до 0,65%
никель (Ni) – не более 0,25%
фосфор (P) – не более 0,035%
хром (Cr) – не более 0,25%
сера (S) – не более 0,04%

Но количество (в процентах) некоторых компонентов отличается лишь в десятых долях.

Химические свойства по стандарту ГОСТ 1050-2013 заключаются в том, что при длительном воздействии влаги на поверхности может появиться ржавчина. К тому же, этот металл имеет низкую устойчивость к воздействию кислот и щелочей.

Физико-механические свойства

Для точного определения характеристик и свойств стали в промышленно-лабораторных условиях проводятся испытания. Образцы сплава подвергаются манипуляциям (растяжению, сжатию, скручиванию и т.д.) в регламентированных температурных условиях (свыше +20 градусов по Цельсию).

Основные физические свойства в следующем:

• плотность материала находится в пределах 7859-7600 кг/куб. м;
• теплопроводность составляет в диапазоне 48 Вт/м*К;
• электрическое сопротивление сплава в условиях испытаний выдало оптимальный параметр в районе 220 Мом*мм;
• температура плавления стали начинается с воздействия в 1500 градусов по Цельсию.

Изучить все свойства Ст20 с учетом температурного режима испытаний можно в таблице:

А вот механические свойства у сплава следующие:

• предел текучести, измеряемый в Н/кв. мм, составляет не менее 245 единиц;
• показатель на разрыв (при условии временного сопротивления) равен 410 единицам (измеряется также в Н/кв.мм);
• удлинение стали при повышенном температурном режиме испытаний составляет 25%;
• сужение (при тех же испытательных условиях) — от 55%;
• модуль упругости, измеряемый в МПа, находится в пределах 200 единиц;
• вязкость (ударная) равна 780 кДж/кв.м.

Относится сталь 20 к классу прочности К42.

Свойства по ГОСТу 1050-2013:

Все механические свойства по стандарту ГОСТ 1050-88 (1050-2013) с учетом температурного режима испытаний представлены в таблице:

Отметим и прочность структуры сплава, которая испытывалась на разрыв. Стандартизированный параметр не превышает 46 кг/кв. мм. Имеет сталь 20 твердость по Бринеллю в пределах 127-207 единиц или МПа:

Заметим, что измеряется у стали 20 твердость в НВ.

Отдельные виды металлопродукции из этой марки стали обладают немного другими механическими характеристиками.

Свойства по стандарту ГОСТ 2284-79:

Это высокотехнологичный сплав, который легко поддается резке и обработке давлением. Поэтому из него создаются металлоизделия штампованным методом.

Этот процесс может проводиться в холодном и нагретом состоянии металлопроката. Предрасположенностей к образованию трещин в результате приложенного усилия прокатных станков или штамповочного оборудования нет.

Свариваемость у марки стали 20 хорошая. Сварочные работы (РДС, АДС, КТС и другие) осуществляются без ограничений. Для этого металла подходит любая термообработка, включая ковку, закалку и обжиг. Полный перечень технических свойств сплава представлен в таблице:

Структура этого материала весьма разнообразна за счет элементов, входящих в сплав. Но в процессе термической обработки она может измениться до пакетного мартенсита, что скажется на увеличении прочности и уменьшении пластичности металла.

Закалка стали 20 осуществляется при температурном режиме от 800 до 820 градусов по Цельсию (отпуск проводится в диапазоне 180-200 градусов). Среда охлаждения — вода (в первом случае), воздух (во втором).

Цементация Ст20 возможна при температуре от 920 до 950 градусов. Ковка сплава состоит из нескольких этапов:

• сырье разогревают до 1280 градусов;
• сплав охлаждают до 750 градусов;
• осуществляется отпуск.

Охлаждается металлопрокат на воздухе.

Температура критических точек составляет:

Ударная вязкость, измеряемая в Дж/кв.см, находится в пределах:

Закалка, отпуск и отжиг изменяют ферритно-перлитную структуру стали. Для проведения этих работ используются печи двух видов (доменные, индукционные). Охлаждение проводится на воздухе, в воде и масле.

Преимущества

Из основных достоинств выделим то, что этот сплав:

• не имеет чувствительности к флокенам;
• обладает хорошей свариваемостью;
• относительно прочный;
• не имеет склонности к отпускной хрупкости;
• обладает сравнительно плотной структурой;
• легко поддается резке;
• пластичен;
• достаточно гибкий, поэтому его используют для изготовления штампованных и гнутых металлоизделий.

Недостатки

К минусам отнесем низкий уровень устойчивости к коррозионным процессам. Поэтому металлопродукцию из этого сплава дополнительно обрабатывают специальными составами для защиты поверхности от окисления. В качестве этих веществ выступает как цинк, так и серебрянка.

Аналоги

Среди отечественных заменителей выделим марки стали: 15, 25, 40Х, 30. Вместо этого металла при определенных условиях эксплуатации могут использоваться сплавы 20А, 20В, 20Х, 20К, 10, 09Г2С, Ст3. И если первые четыре вида по составу практически идентичны, то остальные имеют существенные различия (о них расскажем ниже).

К зарубежным аналогам относятся марки:

Основные отличия российских заменителей от стали 20

Серьезных отличий стали 20 от 20А нет. Разница лишь в том, что во 2-м случае буква в конце маркировке свидетельствует о высоком уровне качества сплава.

Отличие 20 от 20В заключаются в том, что в последнем варианте есть в составе вольфрам. Это повышает его устойчивость к кислородной коррозии. То же самое можно сказать и про марку 20Х. Но в этом случае отличие 20 от 20Х в том, что во 2-м сплаве есть хром.

Говоря про отличия 20 от 20К, заметим — последний вариант обладает высоким качеством и устойчивостью к повышенному давлению. Поэтому из этой стали делают цельнокованые и сварные барабаны, днища, фланцы.

Количество углерода в стали 20, 20А, 20В, 20К и 20Х одинаковое, чего нельзя сказать о других заменителях:

• отличие 20 от стали 3 в том, в аналогичном сплаве содержание углерода не превышает 0,14-0,22%. Этот металл имеет обыкновенное качество. Отличие 20 от Ст3сп в том, пластичность последнего хуже;
• отличие 10 от стали 20 — пониженные механические свойства первого, включая температуру плавления, давление, параметры растяжения и значения на изгиб;
• основное отличие 20 от 45 в повышенной концентрации углерода и марганца в составе 2-го сплава.

Есть и существенное отличие 20 от 09Г2С. Если первая марка относится к углеродистым, то вторая — к конструкционным для производства сварных металлоизделий.

Критическая температура хрупкости Ст20 составляет +20 градусов, а 09Г2С — от -70 до +425 градусов. Химический состав и механические свойства также различаются.

Но есть не только отличия 20 от 09Г2С, но и схожие характеристики (свариваемость не ограничена и отсутствует склонность к отпускной хрупкости).

Применение

Ст20 — популярный металл в отечественной промышленности. Он известен своим применением в машиностроении, производстве трубопроводов, строительстве. Востребован ее и в вагоно-, станко-, автомобилестроении. Из этого металла делают:

• крепежные элементы,
• вкладыши;
• валы;
• накидные гайки;
• крюки;
• части котлов и другого оборудования;
• балки;
• несущие фермы и другое.

• труба стальная сварного типа;
• коллектор;
• труба бесшовная;
• муфта;
• кран;
• труба гофрированная.

Выпускается также шестигранный или гладкопрофильный круг из стали 20, а еще полосы и листовой металлопрокат толщиной до 20 мм и больше.

Все размеры и масса контролируются действующими стандартами (так, например, имеет сталь 20 мм вес 1 метра в 157 кг). Регламентирован сортамент в ГОСТах по типу металлопродукции: 2590, 2591, 2879, 8509, 8510, 8240, 7417, 8559, 14955, 1577, 16523, 6009, 10234, 8479.

Для использования металлоизделий на открытом воздухе рекомендован металлопрокат с защитным антикоррозионным покрытием. В данном случае можно использовать и допустимый аналог из нержавеющей стали.

Читайте также:

  
• Чем покрасить стальной катер
  
• Лемакс котел стальной премиум 10 с автоматикой nova 630 sit
  
• Изделия фасонные стальные оцинкованные
  
• Применение сталей по маркам
  
• Углеродистая и качественная сталь