Технические характеристики углеродистой стали 20

Предприятия, занимающиеся машиностроением, производством станков, тракторов, гидравлического оборудования, металлоконструкций, строительством, являются потребителями этого материала.

Основные характеристики стали 20 – качественный конструкционный сплав, относящийся к среднеуглеродистом классу. Он имеет незначительное количество вредных примесей. Материал способен изменять свои качества после обработки – механической, термической, химико-термической.

Такие особенности позволяют применять сплав:

• для изготовления труб, соединительных, переходных элементов трубопроводов, арматуры;
• при производстве деталей для механизмов – это червячные пары, валы, шестерни, вкладыши подшипников, крепежные и соединительные изделия;
• при выпуске металлоконструкций – строительной арматуры, несущих и вспомогательных элементов зданий, крепежа;
• для изготовления узлов котельного оборудования, работающего под давлением.

Нормативные документы, регламентирующие выпуск стали

На металлургических комбинатах при выплавке используют ГОСТ 1050 88 для стали конструкционной углеродистой качественной. Он определяет основные требования к выпускаемой продукции, соблюдение необходимых характеристик материала:

• допустимое процентное соотношение химических элементов в нем (углерода, кремния, марганца, хрома, серы, фосфора, никеля, азота, мышьяка, других);
• указывает на использовании ГОСТов для сортамета проката;
• предусматривает исполнение обязательных технических требований при выпуске продукции.

Каждая поставка стали 20 сопровождается документом – сертификатом качества. В нем указывается производитель продукции, её получатель, номер партии, химический состав материала, его механические свойства.

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).

Сортамент

Изделия из стали 20 имеют широкое распространение. При их производстве используются различные технологии, способы обработки. Для этого материала предусмотрен выпуск в сортаменте. На металлургических комбинатах можно приобрести продукцию нескольких видов:

• прокат (сортовой, фасонный);
• лист (тонкий, толстый);
• швеллер;
• пруток разного диаметра (шлифованный, серебрянка, калиброванный);
• проволока;
• лента;
• круг;
• трубы холоднокатаные, горячекатаные (отличаются диаметром, толщиной стенок);
• поковки;
• заготовки (кованые).

Состав, химические и физические свойства

В состав стали 20 входит основной элемент Fe – железо. Его содержание — около 98%. Остальные 2% это – углерод, марганец, хром, никель, медь, которые улучшают качества материала и негативно влияющие на них — сера, фосфор, мышьяк.

Такой металл не является химически устойчивым при воздействии на него агрессивных сред – щелочной или кислотной. Проблема – появление ржавчины, наблюдается при нахождении изделий из него в условиях повышенной влажности. Чтобы сплав стал более устойчивым к агрессивным воздействиям, используют хромирование, цинкование его поверхностей.

Характерны для стали 20 физические свойства:

• удельный вес или плотность соответствует 7850 кг/м³;
• при нагреве до 1500оС начинается процесс плавления, при увеличении температуры до 1600оС переходит в жидкое состояние;
• является проводником тепла и электротока;
• способна накапливать тепло;
• при нагревании происходит расширение материала.
• обладает парамагнитными свойствами.

Имеет повышенную пластичность, обладает умеренными твердостью и прочностью. Последняя увеличивается несколькими способами – при помощи термообработки (отжиг, нормализация), прокатывания через ролики.

Технические свойства

Определяют применение стали 20 характеристики технического свойства. Главное из них – высокая обрабатываемость. Применяют два способа:

• обработка давлением;
• резание.

Сплав хорошо поддается штамповке. Использует горячий и холодный способ такой обработки металла.

Сталь 20 обладает хорошей свариваемостью (1 группа). При выполнении сварных операций специалистами не требуется выполнять предварительную термическую обработку элементов будущей конструкции, а затем — готовых швов. Соединения получаются прочными, обладают свойствами цельного металла.

Для сплава применяется процесс цементации – химико-термической обработки в среде углекислого газа, при которой выполняется насыщение поверхности углеродом. Верхний слой металла твердеет, становится очень прочным, внутренний остается достаточно вязким. Используется в производстве изделий, на которые предполагается воздействие переменных нагрузок.

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.

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.

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).