Принимаем заявки на сварочное оборудование и материалы
Терминология в сварке
  • Поможем подобрать оборудование!
  • Посоветуем оптимальные материалы!
  • Проведем экспертную оценку моделей!

Услуги и
товары

11

компании на сайте

Добавить Вашу компанию

Главная Материалы Стали Технические характеристики углеродистой стали 20
Сталь 20 КП

Технические характеристики углеродистой стали 20

Автор: Игорь

Дата: 11.09.2019


616

0

Характеристики стали 20 на протяжении длительного периода обеспечивают ее востребованность практически во всех отраслях машиностроения. Изготовленные из конструкционного сплава детали отличаются устойчивостью к высоким рабочим нагрузкам.

Технические характеристики углеродистой стали 20

Расшифровка марки

Сплав относится, согласно ГОСТу 1050-88, к конструкционным углеродистым качественным сталям, к которым предъявляются более жесткие требования по составу и условиям производства.

Маркировка свидетельствует об усредненном содержании главного компонента (углерода) в сотых долях процента – 0,20%. С увеличением его концентрации повышается поверхностная твердость материала, но одновременно снижается пластичность. Диапазон допустимых концентраций углерода в металле нормативами установлен в пределах 0,17-0,24%.

Марганец и кремний используются в качестве раскислителей. Они способствуют удалению из металла кислорода и других газов, повышающих пористость его структуры. Содержание кремния находится в пределах 0,17-0,35%, марганца – 0,35-0,60%.

В малых количествах в сплаве содержатся и другие элементы, оказывающие положительное влияние на его свойства. Однако их концентрации слишком малы:

  • никеля – до 0,3%;
  • хрома – 0,2%;
  • меди – 0,3%.

Неизбежно присутствие в металле минимальных количеств вредных примесей, ухудшающих его механические свойства:

  • серы – до 0,04%;
  • фосфора – 0,035%.

Аналоги и сортамент

Марку стали 20 можно заменить схожими по свойствам отечественными аналогами: 15; 25; 30; 40Х.

Аналоги стали производятся также во многих странах:

  • 1020, 1023, H10200 – США;
  • C18, C25E – Италия;
  • 1.0405, C22R – Германия;
  • C25-2 – Бельгия;
  • S20C, S20CK – Япония;
  • SM20C – Южная Корея;
  • XC25 – Франция;
  • Ck22 – Швейцария;
  • 1450 – Швеция;
  • М1020 – Австралия.

Номенклатура продукции представлена:

  • сортовым прокатом разных стандартов;
  • шлифованным прутком ГОСТа 14955-77;
  • листовым прокатом и лентой;
  • коваными заготовками;
  • газопроводными трубами;
  • швеллерами и кругами.

Свойства материала

Физические свойства стали 20:

  • удельный вес – 7850 кг/м3;
  • температура плавления – 1500 градусов;
  • коэффициент теплопроводности – 48 Вт/м*К;
  • удельная теплоемкость – 490 Дж/кг*К;
  • коэффициент линейного расширения – 11,6*10-6 1/град;
  • удельное электросопротивление – 220 Мом*мм.
Читайте также:  Технические характеристики легированной стали 440С

Сталь не отличается большой устойчивостью к действию воды или химически агрессивных сред. При контакте с ними на поверхности изделий образуются следы ржавчины. Для защиты от коррозии на них наносится гальваническое покрытие.

Химический состав стали 20

Среди механических свойств сплава следует выделить показатели:

  • твердости – 163 МПа, придающие ей высокую износостойкость;
  • модуля упругости – 200 МПа;
  • предела прочности на разрыв – 36-46 кг/мм2;
  • ударной вязкости – 780 кДж/м2;
  • предела выносливости – 14 кг/мм2;
  • относительного удлинения – 23-26%;
  • относительного сужения – 55%;
  • температур ковки – 1280-750 градусов.

Сплав отличается хорошей свариваемостью и не требует предварительной подготовки.

Механические свойства стали 20

Режимы термической обработки

При помощи термической обработки возможно улучшение технических характеристик стали 20 без введения дорогих легирующих добавок:

  • закалка позволяет придать сплаву требуемые свойства;
  • отпуск снимает внутренние напряжения и повышает его прочность;
  • отжиг выравнивает структуру металла.

После термообработки феррито-перлитная структура стали превращается в мартенсит, при котором происходит повышение прочности и уменьшение пластичности металла. В зависимости от химического состава подбираются критические точки, нагрев заготовок ведется в доменных или индукционных печах. Температурный режим закалки – 790-820 градусов. Время выдержки составляет от нескольких часов до полутора суток.

После нагревания в структуре сплава происходит первичная перестройка. Охлаждение проводится в воде или масле. Крупные изделия охлаждают на воздухе. Каждый из способов связан с некоторыми недостатками: при водяном охлаждении возможно возникновение окалины; при использовании масла существует вероятность его воспламенения и образования токсичного дыма.

Отпуск проводится при температурах 160-200 градусов. После термообработки на поверхности деталей могут возникнуть небольшие дефекты, которые снимаются механическим способом. Поэтому заготовки для закалки делаются с учетом припуска.

Уровни раскисления

Процесс раскисления необходим для восстановления железа из его оксидов и удаления частиц кислорода из структуры сплава. По характеру застывания углеродистая сталь 20 делится на три типа.

Кипящая сталь неоднородна по структуре и содержит большое количество газа. Из-за его обильного выделения поверхность расплава кипит. Такой металл обладает повышенной хрупкостью и плохой свариваемостью. Однако у него есть и свои плюсы:

  • низкая стоимость;
  • экономичность производства;
  • отсутствие отходов.
Читайте также:  Технические характеристики легированной стали ШХ15

Кипящая сталь используется для производства менее ответственных деталей.

Спокойная сталь образуется при раскислении металла с помощью кремния и марганца. Она содержит минимальное количество окислов железа и имеет плотную однородную структуру. Процесс раскисления проводится при высокой температуре и позволяет максимально удалить из металла растворенный кислород. Расплав застывает спокойно, без выделения пузырьков газа. Такая сталь обладает высокой устойчивостью к ударным нагрузкам и используется для производства опорных конструкций.

Полуспокойная сталь характеризуется промежуточными свойствами.

Преимущества и недостатки

Как и любые углеродистые сплавы, сталь 20 обладает множеством плюсов и небольшими минусами. К ее несомненным достоинствам относятся:

  • отличное сочетание прочности и пластичности, которое делает ее незаменимой для изготовления изделий, работающих на истирание;
  • сталь не склонна к образованию трещин при обработке давлением;
  • не чувствительна к возникновению флокенов;
  • свариваемость металла до термообработки неограниченна;
  • сварные швы не требуют последующей термообработки;
  • нет склонности к отпускной хрупкости;
  • сплав устойчив в условиях действия сверхкритических температур пара, в трубах высокого давления;
  • выдерживает диапазон рабочих температур от -40 до +450 градусов;
  • сталь хорошо штампуется при любой температуре;
  • за счет цементации возможно повышение поверхностной твердости;
  • сталь отличается оптимальным соотношением цены и качества.

Недостатком сплава является подверженность коррозийным процессам. Для защиты изделий от окисления их поверхность покрывают защитным составом.

Область применения

Благодаря характеристикам стали 20 ее применение затрагивает широкий спектр отраслей. В машиностроении она используется для изготовления:

  • крепежных приспособлений;
  • соединительных элементов между узлами механизмов;
  • деталей, требующих высокой поверхностной прочности, например, червячных пар, шестерен;
  • малонагруженных деталей, подвергающихся эксплуатации при 350 градусах.

Широкое применение сталь получила для производства:

  • труб и переходных элементов – крестовин, гаек, штуцеров, предназначенных для паропроводов;
  • бесшовных труб, устойчивых к высоким давлениям;
  • сварных конструкций с прямоугольным сечением;
  • котлов высокого давления.

В строительстве сочетание хорошей свариваемости с прочностью позволяет использовать сталь для изготовления:

  • несущих ферм;
  • перекладин и балок;
  • крепежных деталей.

Сталь 20 сегодня является одним из самых практичных и удобных для обработки сплавов.


Автор: Игорь

Дата: 11.09.2019

Рейтинг статьи:


Загрузка...

Понравилась статья?

НЕТ
ДА

Поделиться в соцсетях

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Какие электроды вы используете?

Какую сварку плавлением вы используете?