Сталь 20л аналог китай

Обновлено: 18.05.2024

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 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

Плотность: 7,83 г/см3

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.

Сталь марки 20Х13Л

Расшифровка названия стали 20Х13Л: наличие буквы Л в конце говорит о том, что это марка литейной стали, цифра 20 в начале - что в стали присутствует 0,20% углерода, а также хром в количестве 13%.

Особенности стали марки 20Х13Л: из стальных отливок в ряде случаев изготовляют сложные ответственные детали точных машин и приборов. При этом литая деталь может быть определяющим элементом конструкции и должна отличаться высокой размерной стабильностью в условиях длительной эксплуатации.

Литой металл отличается повышенной макро- и микронеоднородностью строения, связанной с условиями плавки и процессами кристаллизации в форме. Влияние неоднородностей строения литой стали на изменение механических свойств при кратковременном нагружении (σв, σ0,2, δ, ψ) исследовано достаточно подробно.

Весьма эффективным является высокотемпературный нагрев (значительно выше Ас3) для улучшения структуры и свойств стали 20Х13Л, широко применяемой при изготовлении точных литых деталей машин и приборов. Эта сталь после литья отличается значительной структурной неоднородностью и крупнозернистостью. Литая крупнозернистая структура стали 20Х13Л характеризуется большой устойчивостью. В. И. Оболенским показано, что рекристаллизация аустенита стали 20Х13Л, обеспечивающая разрушение исходной крупнозернистой литой структуры, проходит только после нагрева до 1100-1150° С (примерно на 250-300° выше Ас3 и на 50-100° выше, чем для деформируемой стали аналогичного состава). Такая высокая температура рекристаллизации аустенита обусловлена большой химической и структурной неоднородностью стали 20Х13Л, микроликвацией хрома (в отдельных местах содержание хрома достигает 16,3% при среднем его содержании в стали 14%), неравномерным выделением карбидной фазы при охлаждении отливок и др. При этом важное значение имеет как скорость нагрева стали до 1100-1150° С, так и скорость охлаждения после литья и отжига. Низкие скорости нагрева и охлаждения не обеспечивают получения оптимальных структуры и свойств стали. Повышение скорости нагрева от 20 до 150-200°/мин оказывает благоприятное влияние на полноту прохождения процесса рекристаллизации аустенита и создание мелкозернистой структуры. Медленная скорость охлаждения отливок после литья и отжига усиливает химическую и структурную неоднородность литой стали. Процессы рекристаллизации аустенита при высокотемпературном нагреве стали 20Х13Л связаны главным образом с ростом части субзерен, постепенным увеличением угла разориентировки с образованием большеугловых границ новых рекристаллизованных зерен.

Ударная вязкость стали 20Х13Л после различных вариантов отжига, закалки и отпуска в интервале обратимой хрупкости (В. И. Оболенский)
Режим отжига и закалки Охлаждение при запуске Ударная вязкость (кгс/мм 2 ) после трехчасового отпуска при t в °C
570 520 470 400
Отжиг при 1100—1150° C 3 ч, закалка в масле с 1030—1050° C В масле 3.7 3.3 3.4 3.7
Отжиг при 1100—1150° C 3 ч, закалка в масле с 1030—1050° C В масле 3.7 3.3 3.4 3.7
Отжиг при 960—980° C 3 ч, закалка в масле с 1030—1050° C » » 1.3 1.3 1.4 1.5
Отжиг при 1100—1150° C 3 ч, закалка в масле с 1030—1050° C С печью 1.0 0.9 2.2 2.7
Отжиг при 960—980° C 3 ч, закалка в масле с 1030—1050° C » » 0.4 0.3 0.8 0.9

Для получения оптимального сочетания сопротивления микропластическим деформациям и механических свойств отливки из стали 20Х13Л после высокотемпературного отжига целесообразно подвергать термическому улучшению - закалке с 1050° С и высокому отпуску на требуемую твердость.

Влияние температуры предварительного отжига на структуру стали после закалки - после предварительного отжига при 950- 980° С и после закалки сталь сохранила исходное крупнозернистое строение. Предварительный отжиг при 1100-1150° С обеспечивает после закалки более однородное строение мартенсита и полное устранение границ исходных крупных зерен. Применение предварительного высокотемпературного отжига при 1100-1150° С стали 20Х13Л вместо обычно принятого в практике отжига при 960- 980° С позволяет повысить в 1,5-4 раза релаксационную стойкость и в 1,5 раза пластичность стали и значительно уменьшить склонность стали 20Х13Л к отпускной хрупкости после закалки и отпуска в интервале обратимой отпускной хрупкости 400-570° С.

Установленные оптимальные режимы термообработки литых сталей, обеспечивающие значительное улучшение их структуры и свойств, открывают новые возможности более широкого использования стальных отливок в ответственных конструкциях точного машиностроения и приборостроения.

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
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

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.

Обзор стали 20Л

Сталь марки 20Л является одной из наиболее востребованных при производстве различных металлических конструкций, которые изготавливаются путем литья. Сегодня мы поговорим о составе, особенностях и основных характеристиках данного материала.

Состав

Для начала разберем химический состав стали 20Л.

  • Углерод. Этот компонент составляет 0,2% в этом металле, на что указывает цифра 20. Он позволяет делать обработанный материал максимально прочным.
  • Кремний. Он быстро выводит из структуры азот, увеличивая при этом пористость.
  • Марганец. Такой элемент будет способствовать выведению серы, он значительно улучшает качество металла, также он снижает растрескивание в процессе термической обработки.
  • Никель. Вместе с хромом и медью данный компонент способен значительно улучшать механические характеристики стали, а также обеспечивать ее защиту от коррозии.
  • Фосфор и сера. Эти элементы являются примесями, они могут увеличивать хрупкость металла.

Характеристики и свойства

Металл этой марки обладает низкой стойкостью к воздействию щелочей, кислотных составов. При контакте с водой поверхность начнет покрываться ржавчиной, прочность сильно снизится. Как правило, коррозийная стойкость может быть повышена за счет специальных гальванических покрытий: цинк, хром.

Температура плавления такого материала составляет +1500 градусов. В жидкую форму он окончательно перейдет при температуре +1600. 20Л обладает неплохой теплопроводностью. При увеличении температурного режима она сильно расширяется.

Эта сталь отличается повышенной пластичностью, средней твердостью и прочностью. Последнюю при этом можно значительно увеличить за счет специального упрочнения: прокатка, процедура нормализации, наклеп.

Показатель упругости составляет 200 Мпа. Металл имеет относительно высокую вязкость, что обуславливает особую стойкость к ударным нагрузкам.

Такая сталь представляет собой высокотехнологичный сплав, который отлично подвергается обработке. Штамповка может делаться как по холодному, так и по горячему материалу.

Его первоначальные свойства и качества можно значительно повысить за счёт обработки. Причём металл такой марки легко поддаётся практически любым ее видам.


Этот материал считается довольно стойким к формированию трещин даже под сильным давлением. Допускаемое напряжение для данной марки может значительно варьироваться. Так, при температуре 20 градусов оно составит 144 МПа.

Данный вид стали не склонен к отпускной хрупкости. Его термообработка происходит, как правило, при температуре 880–900 градусов. Отжиг материла проводится в специальных термических печах.

В этом случае нагрев стали осуществляется выше фазовых превращений. Затем происходит плавное остывание нагретой стали прямо в печном оборудовании.

Также термическая обработка может выполняться путем нормализации. Она считается разновидностью отжига. В этом случае тоже используется специальное печное оборудование, в котором стальные элементы прогреваются до аустенизации. Далее после нужной выдержки стальные заготовки выгружают для дальнейшего охлаждения, причем оно происходит уже на воздухе, а не в печах. Металлические изделия на этом этапе будут обладать максимальной пластичностью и минимальной прочностью.

Наиболее важными параметрами при проведении такой обработки являются: температура нагрева, время для выдержки, среда, в которой происходит охлаждение.

Температура нагрева стальных заготовок подбирается с учетом содержания углерода в металле.

Время для выдержки следует подбирать в зависимости от размеров обрабатываемых металлических изделий, а также от химического состава и условий нагрева. Среда, в которой выполняется охлаждение материалов, будет определяться температурным режимом и габаритами заготовок.

Все эти процедуры будут определять окончательные структуры и механические свойства готовых изделий. Термическая обработка стали позволяет увеличивать твердость и прочность материала.

Металл этого типа парамагнитен. Он проводит электрический ток. Нередко поверхность 20Л насыщают частицами углерода, это позволит максимально увеличить долговечность изделий, сделанных из этого материала.

Аналоги

  • 1А. Данный американский аналог чаще всего используется для рельсового транспорта. Такая сталь является нелегированной, она отличается особой устойчивостью к сжатию и растяжению. Образец также нередко используют при возведении различных долговечных металлоконструкций.
  • Gr. WCA. Данный нелегированный заменитель также является американским. Он используется для отливок самых разных изделий.
  • GP240GH. Такая немецкая сталь тоже используется для отливки. Ее закаливают при температуре в 890–989 градусов.




Существуют и другие зарубежные аналоги стали 20Л. К их числу относятся SCPH1, SCPH2, ZG250-485, ZG204-415, ZG230-450, GS-45, SC410.

Применение

Сталь 20Л может применяться для изготовления путем литья различных изделий и конструкций. Так, нередко этот материал используют при производстве арматурных и фасонных деталей, которые берутся для машиностроения.

Также он сможет подойти для создания сварнолитных конструкций, которые в дальнейшем эксплуатируются при высоких температурных режимах. Сталь такой марки оптимальна и для формирования турбин (гидравлические, газовые).

Она отлично подойдет для изготовления литых центров, предназначенных для колесных пар различных транспортных средств, в том числе и локомотивов. Из нее можно отлить детали для атомных электростанций, а также для станций теплоснабжения.

После нормализации даже без предварительной термической обработки 20Л можно использовать для производства деталей подшипников, крюков крановых. Если необходимо изготовить элементы, которые в дальнейшем будут эксплуатироваться под значительными нагрузками (шестерни, «червяки»), материал обязательно подвергают комбинированной химико-термической обработке, которая выполняется в несколько этапов. Сталь данной марки сможет отлично подойти для производства листов под сварку для котлов, нагревательного оборудования.

Читайте также: