Металлопрокат
Более 1000 наименований продукции
Весь лист у нас
Металлопрокат » Справочник » Сталь 20; качества, характеристики, сортамент, сферы применения и условия эксплуатации

Сталь 20; качества, характеристики, сортамент, сферы применения и условия эксплуатации

Характеристики

Преимущества и недостатки стали 20

Расшифровка маркировки

Виды проката

Применение

Три вида стали 20 по уровню раскисления

Механические свойства

Технологические свойства

Физические свойства

Зарубежные аналоги

Сплав, который характеризуется простотой эксплуатации, легкостью в обработке, хорошими показателями прочности, твердости, а также невысокой стоимостью, можно с уверенностью назвать универсальным, применимым в любых условиях. Сталь 20 не является специализированной сталью, напротив, возможности ее применения настолько широки, что ей нашлось место практически в каждой промышленной отрасли.

Подробную информацию о поставках листовой стали и калькулятор цен можно посмотреть на нашем сайте.

Общие данные

Сталь 20 - это конструкционная углеродистая качественная сталь, широко применяемая в промышленности. Ее популярность не уступает стали 09Г2С, хотя по техническим и эксплуатационным характеристикам между этими марками существует заметная разница. Сталь 20 применяется главным образом для производства деталей, сварных конструкций, в строительстве, машиностроении, но полный список отраслей ее применения занял бы несколько страниц текста. Практичность стали этой марки позволяет ей занимать одно из лидирующих положений на рынке среди металлов черного проката.

Характеристики

Металл характеризуется отличной свариваемостью, нет никаких специальных требований к сварке за исключением случаев, когда детали ранее подвергались химической или термической обработке. Сталь 20 не склонна к отпускной хрупкости, нечувствительна к флокенам и флокеночувствительности. Сплав устойчив к обработке давлением, хорошо режется любыми способами, не трескается, поддается поверхностной механической обработке.

Сталь 20 менее устойчива к химическому воздействию, не рекомендуется контакт с щелочами и кислотами. Нет защиты от коррозии, изделия из стали 20 не рекомендуется использовать в условиях повышенной влажности, в контакте с водой без дополнительных защитных покрытий (цинка, хрома или краски).

Преимущества и недостатки стали 20

Сталь 20 отличается качеством и сравнительно невысокой стоимостью производства. Это улучшаемый сплав, что делает его приспосабливаемым к эксплуатации в самых разных условиях и, как следствие, распространенным.

Сталь 20 корозионно неустойчива и подвержена влиянию химических веществ - это ее главный недостаток. К достоинствам можно отнести:

  • хорошую свариваемость без особых требований к процедуре;
  • несклонность к отпускной хрупкости;
  • нечувствительность к флокенам;
  • соотношение цена-качество;
  • плотность материала;
  • умеренную прочность.

Сталь 20 - это черный металл с простым составом без дорогих легирующих добавок. Сплав производится давно, процесс производства хорошо изучен, оптимизирован, отработан ; нет никаких особых условий или требований, поэтому металл не отличается высокой стоимостью.

Расшифровка маркировки

Маркировка стали 20 указывает на химический состав сплава, в частности ; на долю углерода в составе. Так как сталь 20 считается высококачественной, к точности ее химического состава предъявляются более высокие требования.

Химический состав

Химический состав стали 20 включает в себя следующие элементы и их обозначения:

  • Углерод. Первая цифра 20 указывает на содержание углерода в сотых долях, т.е. 0.2%. Достоинством стали с повышенным содержанием углерода является более высокая прочность, но этот же показатель приводит к снижению пластичности.
  • Кремний. Доля кремния в сплаве составляет от 0.17 до 0.35%. Благодаря наличию кремния в составе металла, снижаются пористость, количество газовых раковин, негативно влияющих на прочность сплава. Поры и раковины образуются из-за газов кислорода, азота и водорода, за удаление частиц которых отвечает кремний.
  • Марганец. Доля марганца составляет от 0.35 до 0.6%. Марганец, как и кремний, препятствует окислению, а также выводит серу из состава. Благодаря марганцу термическая обработка под давлением протекает с низкой вероятностью образования трещин, улучшается результативность ковки и сварочных работ, поверхность изделий становится более качественной.
  • Хром, медь, никель. Доля никеля и меди обычно не превышает 0.3%, доля хрома ; 0.2%. Это легирующие добавки, оказывающие положительное влияние на свойства стали, но в данном случае их содержание незначительно, поэтому заметного влияния на характеристики сплава они не оказывают.
  • Фосфор, сера. Содержание фосфора допустимо до 0.035%, серы ; до 0.04%. Это примеси, оказывающие вредное воздействие на сталь. Они повышают хрупкость, негативно влияют на вязкость, в результате чего сталь теряет устойчивость к динамическим нагрузкам.
  • Железо. Остальная часть сплава приходится на железо.

Химический состав в % материала 20

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

As

0.17 - 0.24

0.17 - 0.37

0.35 - 0.65

до 0.3

до 0.04

до 0.035

до 0.25

до 0.3

до 0.08

ГОСТ 1050- 88

Виды проката

Существует две основные технологии получения прокатного профиля из стали 20:

  1. Горячее деформирование - применяется для проката заготовок более 4 мм толщиной. Горячее деформирование приводит к образованию окалины, что является главным недостатком данной технологии.
  2. Холодное деформирование ; применяется для проката тонких заготовок (до 4 мм). В результате холодного деформирования повышается прочность сплава благодаря наклепу.

Виды изделий из стали 20

  • профиль всех разновидностей: швеллер, лист, двутавр, уголок, пруток, проволока;
  • трубы бесшовные, высокопрочные, полученные способом волочения (холодного или горячего);
  • трубы цельносварные холоднокатаные, сваренные из цельного листа стали 20 по длинне трубы.

Стандарты производства

  • сортовой прокат, в том числе фасонный — ГОСТ 1050-88, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8240-97, ГОСТ 8239-89;
  • калиброванный пруток — ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78;
  • шлифованный пруток и серебрянка — ГОСТ 14955-77;
  • лист толстый — ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74;
  • лист тонкий — ГОСТ 16523-97;
  • лента — ГОСТ 6009-74, ГОСТ 10234-77, ГОСТ 103-2006, ГОСТ 82-70;
  • проволока — ГОСТ 5663-79, ГОСТ 17305-91;
  • поковки и кованые заготовки — ГОСТ 8479-70;
  • трубы — ГОСТ 10704-91, ГОСТ 10705-80, ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 5654-76, ГОСТ 550-75.

Назначение и применение

Сталь 20 относится к самым распространенным маркам стали в отечественной промышленности, ее универсальность позволяет производить практически все виды металлических изделий. Основные области применения стали 20:

  1. Машиностроение. Из стали 20 делают крепежные приспособления, соединительные элементы механизмов, шестерни, червяки, кронштейны, валы подшипники, вкладыши.
  2. Трубопроводы. Из стали 20 делают трубы сварные и бесшовные, запорную арматуру и переходники ; крестовины, накидные гайки, ниппели, штуцера, шестигранники, муфты, краны, коллекторы, перегреватели, части котлов, работающие под высоким давлением.
  3. Строительство. Крепежи, крюки, несущие фермы, балки и многое другое. В строительстве сталь 20 популярна благодаря хорошей свариваемости, удовлетворительной прочности и доступности.

Три вида стали 20 по уровню раскисления

Раскисление - это удаление кислорода из состава стали 20 с целью снизить показатель хрупкости при горячей обработке. Степень или уровень раскисления по-другому можно назвать степенью выделения газов при затвердевании стали. Интенсивность выделения газов или кипение сильно сказывается на структуре застывшего металла, соответственно, чем выше уровень раскисления, тем более цельной и прочной будет структура.

Спокойная и полуспокойная сталь

Сталь, которая раскисляется кремнием и марганцем, может быть максимально очищена от содержания кислорода. Для такой стали характерна целостная структура без пузырьков и пор, т.к. сплав застывает в спокойном состоянии, без активного выделения газов. Образование усадочной раковины происходит в верхней части, она удаляется механическим путем.

Спокойная сталь дороже кипящей и полуспокойной, т.к. сложнее в производстве. Она используется при изготовлении изделий с высокими требованиями к прочности, например, для несущих конструкций, железнодорожных путей и т.д.

Полуспокойная сталь ; среднее состояние между спокойной и кипящей сталью, характеризуется средней пористостью. Она бывает разного качества и применяется для изготовления сварных конструкций, заготовок для трубного проката, крепежей.

Спокойная сталь обладает самыми высокими показателями прочности и надежности, но ее использование может быть экономически невыгодно в тех отраслях, где к стальным изделиям не предъявляются высокие требования.

Кипящая сталь

Сталь 20, процесс раскисления которой осуществляется благодаря марганцу, содержит наибольшее количество растворенных газов и оксидов железа. При затвердевании кипящей стали активно выделяется азот и углекислый газ, образуются множественные пузырьки и поры. Такая сталь уступает спокойной и полуспокойной стали по прочности, но имеет ряд положительных характеристик. Она отлично штампуется, процесс ее производства проще и дешевле, производство - безотходное.

Кипящая сталь подходит для производства изделий, которые не подвергаются высоким нагрузкам при эксплуатации. Это могут быть различные виды ограждений, листовая обшивка, прочие металлоконструкции.

Механические свойства

Сталь 20 отличается высокими механическими показателями, такими как пластичность, твердость и прочность. Высокий показатель ударной вязкости позволяет стали достойно выдерживать повышение динамические нагрузки. Прочность улучшается термической или механической обработками - наклепом, прокатыванием роликами, отжигом, нормализацией.

Удельный вес стали составляет 7.85 г/см3. Максимальный коэффициент линейного расширения ст 20 = 14,8·10-6 град-1 при температурах 27-700°С. Показатели для калиброванной горячекатанной стали 2-й категории: временное сопротивление разрыву 410 МПа, относительное удлинение после разрыва 25 %, относительное сужение 55 %, твердость по Бринеллю 4,8.

Механические свойства при Т=20oС материала 20 .

Сортамент

Размер

Напр.

sв

sT

d5

y

KCU

Термообр.

-

мм

-

МПа

МПа

%

%

кДж / м2

-

Лист термообработ., ГОСТ 4041-71

4 - 14

340-490

28

Трубы горячедеформир., ГОСТ 550-75

431

255

22

50

780

Трубы, ГОСТ 8731-87

412

245

21

Трубы, ГОСТ 10705-80

372

225

22

Прокат, ГОСТ 1050-88

до 80

410

245

25

55

Нормализация

Прокат нагартован., ГОСТ 1050-88

490

7

40

Прокат отожжен., ГОСТ 1050-88

390

21

50

Лента отожжен., ГОСТ 2284-79

310-540

18

Лента нагартован., ГОСТ 2284-79

490-830

Механические свойства стали 20 при повышенных температурах0С

Температурные испытания, °С

σ0,2, МПа

σВ, МПа

δ5, %

ψ, %

KCU, Дж/см2

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

63

100

1100

30

59

100

1200

20

64

100

Пределы выносливости стали 20

σ-1, МПа

J-1, МПа

n

δ5, МПа

σ0,2,МПа

Термообработка, состояние стали

206

1Е+7

500

320

245

520

310

225

490

280

205

127

Нормализация 910 С, отпуск 620 С.

193

420

280

255

451

Цементация 930 С, закалка 810 С, отпуск 190 С.

Механические свойства стали 20 после ХТО

Сечение, мм

σ0,2, МПа

σВ, МПа

δ5, %

y , %

KCU, Дж/м 2

HB

HRC

Цементация 920-950 °С, воздух. Закалка 800-820 °С, вода. Отпуск 180-200 °С, воздух.

50

290-340

490-590

18

45

54

156

55-63

Температура критических точек, °С

Ac1

Ac3

Ar1

Ar3

735

850

680

835

Технологические свойства

Сталь 20 - высокотехнологичный сплав, относящийся к категории цементируемых. Процесс цементации представляет собой насыщение поверхности изделия углеродом путем нагрева в специальной среде. В результате такой обработки верхний слой изделия приобретает показатель твердости до 62 HRC, что в три раза выше, чем у сердцевины. Металл хорошо поддается ковке, резке и пайке, не склонен к образованию трещин, сохраняет высокую плотность. Для сварки применимы все популярные методы - АДС, КТС, РДС, сварка под флюсом и т.д.. Тип оборудования зависит от выбранной технологии сварки.

Ковка

Температура ковки, °С: начала 1280, конца 750. Охлаждение на воздухе.

Свариваемость

Сваривается без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки.
Способы сварки: ручная дуговая сварка, автоматическая дуговая сварка, контактная сварка.

Обрабатываемость резанием

В горячекатаном состоянии при HB 126-131 и σв= 450-490 МПа:
Kv твердый сплав= 1,7
Kv быстрорежущая сталь= 1,6

Флокеночувств.

Не чувствительна

Склонность к отпускной хрупкости

Не склонна

Ударная вязкость стали 20 KCU (Дж/см3) при низких температурах °С

Соответствие по ГОСТ

Вид поставки

Сечение, мм

KCU при +20

KCU при -40

KCU при -60

19281-73

Сортовой и фасонный прокат

от 5 до 10

64

39

34

от 10 до 20 вкл.

59

34

29

от 20 до 100 вкл.

59

34

-

Предел текучести стали 20

Температура испытания, °C/s0,2

150

200

250

300

320

350

400

450

≥215

≥210

≥196

≥180

≥160

≥137

≥127

Твердость

Твердость 20 после отжига , ГОСТ 1050-88

HB 10-1= 163 МПа

Твердость 20 калиброванного нагартованного , ГОСТ 1050-88

HB 10-1= 207 МПа

Твердость 20 , Лист термообработ. ГОСТ 4041-71

HB 10-1= 127 МПа

Твердость 20 , Трубы горячедеформир. ГОСТ 550-75

HB 10-1= 156 МПа

Твердость 20 , Трубы ГОСТ 8731-87

HB 10-1= 156 МПа

Твердость 20 , Лист толстый отожжен. ГОСТ 1577-93

HB 10-1= 156 МПа

Физические свойства

Температура плавления стали 20 составляет 1500С, жидкой сталь становится при 1600С. Сталь 20 обладает хорошей теплопроводностью и теплоемкостью. Модуль упругости, коэффициент температурного расширения, теплопроводность, плотность, удельная теплоемкость и электросопротивление для различных температур показаны в таблице ниже.

Физические свойства материала 20 .

T

E 10- 5

a106

l

r

C

R 109

Град

МПа

1/Град

Вт/(м·град)

кг/м3

Дж/(кг·град)

Ом·м

20

2.13

52

7859

100

2.03

11.6

50.6

7834

486

219

200

1.99

12.6

48.6

7803

498

292

300

1.9

13.1

46.2

7770

514

381

400

1.82

13.6

42.8

7736

533

487

500

1.72

14.1

39.1

7699

555

601

600

1.6

14.6

35.8

7659

584

758

700

14.8

32

7617

636

925

800

12.9

7624

703

1094

900

7600

703

1135

1000

695

T

E 10- 5

a106

l

r

C

R 109

Зарубежные аналоги

Аналоги стали 20, это сплавы, аналогичные по составу и близкие по эксплуатационным характеристикам. В большинстве стран производителей стали есть аналоги стали 20, т.к. производство этого металла требуется практически для всех промышленных отраслей. Маркировки меняются в зависимости от страны производства. В таблице ниже приведены как точные, так и близкие аналоги.

США

1020, 1023, 1024, G10200, G10230, H10200, M1020, M1023

Германия

1.0402, 1.0405, 1.1151, C22, C22E, C22R, Ck22, Cm22, Cq22, St35, St45-8

Япония

S20C, S20CK, S22C, STB410, STKM12A, STKM12A-S, STKM13B, STKM13B-W

Франция

1C22, 2C22, AF42, AF42C20, C20, C22, C22E, C25E, XC15, XC18, XC25

Англия

050A20, 055M15, 070M20, 070M26, 1449-22CS, 1449-22HS, 1C22, 22HS, 430, C22, C22E

Евросоюз

1.1151, 2C22, C20E2C, C22, C22E

Италия

C18, C20, C21, C22, C22E, C22R, C25, C25E

Бельгия

C25-1, C25-2

Испания

1C22, C22, C25k, F.112, F.1120

Китай

20, 20G, 20R, 20Z

Швеция

1450

Болгария

20, C22, C22E

Венгрия

A45.47, C22E

Польша

20, K18

Румыния

OLC20, OLC20X

Чехия

12022, 12024

Австралия

1020, M1020

Швейцария

Ck22

Юж.Корея

SM20C, SM20CK, SM22C

Оформление заказа
Организация; контактные Ф.И.О.:
Телефон:
Комментарий:
Форма заказа обратного звонка!
Организация; контактные Ф.И.О.:
Телефон: