Сталь 20 и сталь 20гл

Обновлено: 15.05.2024

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.

Сталь 20ГЛ: характеристики, расшифровка, химический состав

Из литейной марганцовистой стали 20гл изготавливают отливки, которые способны работать со значительными требованиями к износу, к устойчивости к ударным и переменным нагрузкам. Как правило, это заготовки для производства деталей, предназначенных для ж/д транспорта, экскаваторов и пр. По ГОСТу 977-88. Однако, в этих случаях целесообразно повысить термическим упрочнением такие свойства и показатели стали, как предел текучести и выносливости, прочность и ударная вязкость.

Также, для изготовления деталей и конструкций, эксплуатация которых будет вестись в районах с минусовой температурой, необходимо повышение стойкости к коррозии при минусовых температурах и стойкости к перепадам температурных режимов.

Из сплава 20ГЛ изготавливают диски, зубчатых венцы и звездочки для цепных передач, барабанов и муфт. Целесообразно данную сталь использовать для производства литых ответственных элементов сцепных устройств авто, тележек для пассажирских и грузовых вагонов и локомотивов, дизельных и электропоездов.

Химический состав 20ГЛ

Массовая доля элементов стали 20ГЛ по ГОСТ 977-88

C (Углерод)	Si (Кремний)	Mn (Марганец)	P (Фосфор)	S (Сера)	Fe (Железо)
0,15 - 0,25	0,2 - 0,4	1,2 - 1,6	ГОСТ 4491-2016

Предел текучести, МПа, min	Временное сопротивление, МПа, min	Относительное удлинение, %, min	Относительное сужение, %, min	Ударная вязкость KCU, кДж/м 2, min
				при 20°C	при -60°C
295	490	20	30	49,0	24,5

Свойства по стандарту ГОСТ 21357-87

Рекомендуемый режим термической обработки	Предел текучести, МПа, min	Временное сопротивление, МПа, min	Относительное удлинение, %, min	Относительное сужение, %, min	Ударная вязкость, кДж/м 2, min
Рекомендуемый режим термической обработки	Предел текучести, МПа, min	Временное сопротивление, МПа, min	Относительное удлинение, %, min	Относительное сужение, %, min	KCV -60	KCU -60
Нормализация при 920 - 940°C	300	500	20	35	2,0	3,0
Закалка с 920 - 940°C в воде, отпуск при 600 - 620°C	400	550	15	30	2,0	3,0

Свойства по стандарту ГОСТ 22703-2012

Наименование и обозначение показателя	Значение показателя для деталей в зависимости от предела текучести, МПа, min
	для деталей первой группы и замка		для деталей второй группы		для деталей третьей группы
	от 450 до 500 включ.	свыше 500	от 295 до 345 включ.	свыше 345	314 и более
Временное сопротивление, МПа, min	560	600	490	510	510
Относительное удлинение, %, min	15	12	20	18	17
Относительное сужение, %, min	30	25	30	25	25
Ударная вязкость при температуре -60°С KCU -60°С , Дж/см 2 min	25	25	-	-	-
Ударная вязкость при температуре -60°С на образцах с острым надрезом KCV -60°С , Дж/см 2, min	15	15	-	-	-

Примечание: Показатели ударной вязкости KCV и KCU при температуре -60°С для замка не определяют.

Физические свойства 20ГЛ

Свойства по стандарту ГОСТ 977-88

Плотность: 7,84 г/см3

Свойства по стандарту ГОСТ 4491-2016

Физические свойства по ГОСТ 4491-2016 соответствуют физическим свойствам по ГОСТ 977-88.

Свойства по стандарту ГОСТ 21357-87

Физические свойства по ГОСТ 21357-87 соответствуют физическим свойствам по ГОСТ 977-88.

Свойства по стандарту ГОСТ 22703-2012

Плотность: 7,83 г/см3

Технологические свойства марки 20ГЛ

Закалка или нормализация с отпуском проводится в зависимости от баланса в сплаве углерода и марганца. А также, вид обработки зависит от требований к свойствам готовой отливки.

Сталь 20Л: характеристики, хим состав и свойства

Маркировка стали расшифровывается: «Л» - сталь литейная, 20 – процентное содержание углерода - 0,20% (примеси пр. элементов минимальны).

Сталь марки 20Л отличается слабой стойкостью к воздействию кислотных и щелочных сред. В условиях повышенной влажности поверхность изделий из 20Л подвержена сильной коррозии, что резко снижает прочность. Для её повышения на изделия рекомендовано наносить защитные покрытия – цинк, хром, пр.

К особенностям стали 20Л относят её структуру - смесь перлита и феррита. Используя термическую обработку 20Л, можно создать структуру пакетного мартенсита. Все эти мероприятия существенно повышают прочность и снижают пластичность стали. После упрочнения термическим способом прокат 20Л применяют для производства метизов, так как прочность достигает 8,8 класса.

Химический состав 20Л

Массовая доля элементов стали 20Л по ГОСТ 977-88

C (Углерод)	Si (Кремний)	Mn (Марганец)	P (Фосфор)	S (Сера)	Fe (Железо)
0,12 - 0,2	0,5 - 0,52	0,45 - 0,9	2, min
К20	216	412	22	35	491

Механические свойства по стандарту ГОСТ 4491-2016

Предел текучести, МПа, min	Временное сопротивление, МПа, min	Относительное удлинение, %, min	Относительное сужение, %, min	Ударная вязкость KCU, кДж/м 2, min
				при 20 °С	при минус 60 °С
245	440	22	32	49,0	24,5

Физические свойства 20Л

Физические свойства по стандарту ГОСТ 977-88

Технологические свойства 20Л

Технологические свойства по стандарту ГОСТ 977-88

Сталь данной марки характеризуется возможностью повысить её изначальные свойства и качества за счёт обработки. Причём она отлично поддаётся всем видам обработки. Штамповку выполняют как в холодном состоянии металла, так и в горячем.

20Л устойчива к появлению трещин в процессе обработки давлением, не требует специальных мероприятий до сварки. А полученные сварочные швы при сварке встык незаметны и образуют цельную поверхность. Свариваемость стали 20Л не имеет ограничений, кроме элементов, которые до этого подвергались обработке химико-термическим методом. Возможна сварка АДС, КТС, РДС, под газовой защитой и флюсом.

Срок эксплуатации изделий из 20Л можно увеличить, «цементируя» наружный слой – насыщение углеродом. При таком виде обработки поверхность сплава может достигать показателя твёрдости - 62 HRC.

Сплав 20Л нефлокеночувствителен.

Дополнительные свойства 20Л

Ближайшие эквиваленты (аналоги) стали 20Л.

США	Германия	Япония	Англия	Китай	Польша
ASTM,AISI	DIN,WNr	JIS	BS	GB	PN
SC1020	1.0446	SC410	GS240	ZG204-415	L20
WCA	1.0619	SC42	-	ZG230-450	-
WCB	GP240GH	SCPH1	-	ZG25	-
J03001	GS-45	SCPH2	-	ZG250-485	-
A1Q	-	-	-	-	-
J02003	-	-	-	-	-
J02508	-	-	-	-	-

Дополнительные свойства по стандарту ГОСТ 977-88

Общее назначение стали 20Л можно охарактеризовать как производство:

деталей, которые при эксплуатации не будут поддаваться большим нагрузкам (упоры, пальцы, копиры, шестерни, пр.),
элементов, предназначенных для эксплуатации в течение длительного времени (при температурах, не превышающих 350 °С),
деталей, эксплуатация которых требует высокой стойкости к истиранию.

После нормализации, и без обработки термическим способом сталь 20Л пригодна для изготовления крановых крюков, вкладышей подшипников и пр. деталей, предназначенных для эксплуатации под давлением при -40 – 450 °С.

Для изготовления деталей и элементов, к которым в процессе эксплуатации определены такие требования, как большая степень прочности поверхности, сталь 20Л подвергают химико-термической обработке (червячные пары, собственно червяки, шестерни).

Востребован сплав 20Л при изготовлении труб и арматуры для трубопроводов и паропроводов (даже при критических показателях транспортируемых сред). Из данной стали производят бесшовные трубы, профили (в том числе сварные) различного сечения.

Все эксплуатационные характеристики 20Л дают возможность изготавливать из неё подшипники валы, заготовки для деталей, элементы сварных котлов, листы под сварку для собственно котлов, и нагревательных аппаратов.

Обзор стали 20ГЛ и ее применение

Сталь 20ГЛ, в отличие от своих «предков» – Ст-0… Ст-60 – имеет особое предназначение. Она предназначена для меняющихся нагрузок, обладающих постоянной сменой направления вектора силы тяги, действующей на заготовки и детали, а также в районах, где большую часть года температура ниже нуля по Цельсию.

Сталь 20ГЛ – состав с 2 промилле углерода в процентном соотношении. В составе содержится повышенное количество марганца. Сам состав является высоколегированным. Процентное содержание остальных примесей представлено следующими значениями.

оставшаяся массовая доля (в процентах)

Содержание углерода, близкое к 0,2%, относит 20ГЛ к составам, занимающим промежуточное значение между низко- и среднеуглеродистыми сталями.

Характеристики и свойства

Показатель твёрдости состава 20ГЛ зависит от температурного интервала, в котором велась термообработка. По Бринеллю она изменяется от 372 до 412 мегапаскалей для трубопрокатной продукции. Предел воздействия давления на ползучесть составляет 225-245 МПа. Теплопроводность состава 20ГЛ не выходит за рамки усреднённых показателей, но этот сплав может использоваться при отрицательных температурах без негативных последствий для таких деталей и комплектующих.

Сваривается сталь ручным дуговым и автоматическим способами, а также при помощи газосварочных агрегатов, при использовании которых для получения высококачественных сварных швов понадобится газоинертная среда (например, аргон). Состав 20ГЛ не формирует флокенные точки и не охрупчивается при отпускании. Физические свойства марки 20ГЛ определяются госстандартами 977-1988, 4491-2016, 21357-1987 и 22703-2012. Плотность (удельный вес) стали 20ГЛ – 7,83-7,84 г/см3. В зависимости от температуры окружающей среды, в которой эти изделия эксплуатируются, она изменяется.

Параметры по ГОСТ 4491-2016

Минимальная рабочая ползучесть (в мегапаскалях)

Временное сопротивление деформирующим воздействиям, предельное значение (МПа)

Минимальный коэффициент удлинения

Коэффициент сужения, укорочения

Минимальная сопротивляемость ударам и вибрации, кДж/м2

При комнатной температуре

На морозе до 60 градусов

Параметры по ГОСТ 21357-1987

Порядок термообработки, который нельзя нарушать

Минимальная ползучесть при деформационном воздействии, МПа

Временная резистентность, МПа

Минимальный показатель удлинения (в процентах)

Коэффициент укорачивания или сужения (в процентах)

Механическая энергия при сопротивляемости ударам и вибрации, предельное минимальное значение, кДж/м2

Нормализация при 920-940°C

Закаливание с 920-940°C с опусканием в воду или масло, отпуск при 600-620°C

Параметрические величины по ГОСТ 22703-2012

Параметры заготовок, определяемые предельной ползучестью 20ГЛ, минимально допустимые значения

Комплектующие 1-й категории

Комплектующие 2-й категории

Комплектующие 3-й категории

Минимальная сопротивляемость давлению, МПа

Минимальное укорочение (сужение,%)

Минимальная упругость к ударам и вибрации при -60°С, Дж/см2

Минимальная упругость к ударам и вибрации при -60°С, Дж/см2, на деталях с заострённой кромкой

Исходя из вышеуказанных свойств, с помощью закалки и отпускания добиваются оптимальных свойств конкретных заготовок, чтобы те прослужили положенный им срок.

Аналоги

Каждая из стран разработала свою маркировку и нормативы, близкие к тем, что используются в России. Однако импортные аналоги стальных изделий 20ГЛ могут оказаться до нескольких раз дороже при поставке их именно в Россию.

Производства разных стран

Конкретные аналоги 20ГЛ

A352GrLCC, GrA2Q, GrWCC, J02503, J02505

1.1120, 1.1133, G17Mn5, GS20Mn5

Китай пока не произвёл аналогов российского состава 20ГЛ, так как речь идёт о надёжности спецтехники и ж/д транспорта, во избежание несчастных случаев и катастроф, а не для чьей-либо личной выгоды при производстве бытовых приборов.

Применение

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

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

Это достигается, например, введением в химический состав сплава дополнительного количества хрома и других примесей, мало изменяющих значения упругости, прочности и износоустойчивости.

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

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.

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).

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: