Расшифровка
Сталь 20 относится к группе высококачественных конструкционных сталей. Высококачественная означает более строгие требования к химическому составу шихты, процессам выплавки и разливки.
Сталь 20 включает в себя следующие химические элементы:
По уровню раскисления сталь марки 20 делится на 3 категории: спокойная, полуспокойная и кипящая.
Аналоги
Сталь 20 обладает большим количеством аналогов по всему миру. Среди них выделяются следующие марки:
Физические свойства
Проводит электрический ток. Удельное электрическое сопротивление составляет 220 МОм*мм. Парамагнитен.
Химические свойства
Сталь 20 не отличается высокой химической стойкостью к большинству кислот и щелочей. При взаимодействии с водой на ее поверхности начинают образовываться следы ржавчины, которые являются причиной резкого ухудшения внешнего вида и прочностных свойств.
Коррозионную стойкость повышают путем нанесения гальванических покрытий: цинка, хрома и т.д.
Механические свойства
Среди особенностей стали 20 выделяется высокая пластичность, умеренное значение твердости и прочности. Модуль упругости равен 200 МПа. Относительное удлинение при разрыве составляет 23-26%, а относительное сужение до 55%.
Прочностная характеристика стали может быть повышена проведением механического (наклеп и прокатывание роликами) или термического (нормализация и отжиг) упрочнения.
Технологические свойства
Сталь 20 является высокотехнологичным сплавом. Она хорошо поддается как обработке давлением так резанию. Штампуется как в горячем, так и в холодном состоянии. Не имеет предрасположенности к образованию трещин при обработке давлением.
Сплав относиться к первой группе свариваемости. Ее сварка не требует проведения предварительного нагрева и последующей термической обработки. Сварные швы получаются плотными и при сварке в стык по прочности не уступают цельному металлу.
Также сталь 20 относиться к цементируемой категории сплавов. Процесс цементации заключается в насыщение поверхности сплава частицами углерода. Для этого ее нагревают в специальной среде углекислого газа. Как результат, твердость цементируемого слоя получается до 62 HRC, а сердцевина при этом остается «мягкой» 20-35 HRC. Данная химикотермическая обработка сильно повышает долговечность изделия при воздействии переменных нагрузок.
Виды проката
Все вышеперечисленные описания делают марку стали 20 востребованной при изготовлении разного вида прокатного профиля. Прокат получают двумя основными способами:
Из стали 20 получают следующие изделия:
Область применения
Особенности стали 20 позволили ей получить широкое распространение в разных отраслях промышленности.
Стандарты производства изделий из марки 20:
Сталь 20 относится к черному металлолому. Она не содержит в себе никаких дорогостоящих химических элементов. Процесс выплавки давно отработан и не требует относительно крупных финансовых затрат. В связи с этим, цена на нее также не отличается высоким значением.
Одна тонна лома стоит ориентировочно 28 000 – 30 000 рублей. Значение цены зависит от двух факторов:
Виды и особенности стали марки 20
Марка стали 20 применяется в гидравлике, машино-, станко- и судостроении, производстве разных строительных материалов. Большая популярность связана с особыми техническими характеристиками, свойствами, но определенные недостатки не позволяют использовать данный сплав в разных климатических условиях.
An image of some steel pipes in a warehouse
Состав и структура
Основа — железо. Дополнительные компоненты:
От количества дополнительных компонентов зависят свойства, параметры готовой продукции. Для их изменения состав может насыщаться разными легирующими добавками.
Медная проволока (Фото: Instagram / b1rca118)
Характеристики и свойства
Чтобы сделать сталь устойчивой к коррозионным процессам, производители наносят гальваническое покрытие, основой которого является хром, цинк.
Металл хорошо проводит электрический ток, является паромагнетиком.
Зависимо от степени раскисления можно выделить три типа стали:
Третий вид — полустойкий сплав. Представляет собой комбинацию двух вариантов.
Изготовление
Материал применяется для изготовления разного вида проката:
Горячее деформирование — востребованная технология проката металла, но на поверхностях образуется окалина, из-за которой снижается прочность материала.
Сферы применения
Определенные технические характеристики стали 20 объясняют ее применение в разных направлениях промышленности:
Из этого металла производят:
Изделия из этого сплава изготавливаются по определенным государственным стандартам:
В ГОСТах указываются основные требования к готовой продукции, ее испытания для допуска в продажу.
Стальные листы (Фото: Instagram / absolut_metall35)
Достоинства и недостатки
Материал не склонен к образованию флокенов.
Главный недостаток — низкая прочность. Чтобы повысить этот показатель, производители проводят дополнительную технологическую процедуру — цементирование.
Способы обработки
Материал хорошо поддается штамповке на промышленном оборудовании.
Сталь марки 20 — черный металлолом. В его составе не содержится дорогих химических элементов. Процесс производства простой, не требует больших затрат. Поэтому стоимость данного сплава довольно низкая.
Сталь 20
Во многом эксплуатационные качества металла зависят от концентрации углерода, так как с увеличением его концентрации повышается твердость поверхности, как и хрупкость. Довольно распространенным металлом можно назвать сталь 20. Применяется она в машиностроительной области на протяжении длительного периода. Марка стали 20 обладает эксплуатационными качествами, которые подходят для создания подшипников скольжения, труб, валов и многих других изделий. Государственные стандарты определяют химический состав Ст 20. Во много расшифровка определяет то, какие химические элементы включаются в состав. Сталь 20 ГОСТ применяется только при маркировке металлов, которые производятся на территории стран СНГ. В других странах применяются собственные стандарты, но химический состав и эксплуатационные качества остаются схожими.
Химический состав
Для обеспечения длительного срока службы химический состав оставляется сбалансированным. Кроме этого, в составе нет большого количества легирующих элементов, за счет чего обеспечивается простота производства. Состав стали 20 характеризуется следующим образом:
Несмотря на то, что процесс легирования существенно повышает стоимость металла, этот процесс позволяет существенно увеличить характеристики материала. Примером назовем добавление в состав хрома, за счет которого структура становится более устойчивой к воздействию влаги. Все нержавеющие стали имеют высокий показатель концентрации хрома в составе.
Основные характеристики и свойства
При выборе металла уделяется много внимания основным характеристикам. К ним отнесем:
Механические свойства стали 20 определяют довольно широкое распространение этой марки в машиностроительной и других область промышленности. Как ранее было отмечено, технические характеристики могут улучшаться при проведении термической обработки или легировании. Перестроение структуры металла позволяет повысить твердость поверхностного слоя, при добавлении других химических веществ могут придаваться особые качества, к примеру, коррозионная стойкость.
Термическая обработка предусматривает изменение структуры за счет оказания воздействия определенной температуры. Критические точки выбираются в зависимости от особенностей химического состава. К особенностям подобной процедуры отнесем следующие моменты:
Цвета закалки стали
Во многих случаях после термической обработки образуются поверхностные дефекты. Именно поэтому процедура применяется для заготовок или изделий, которые созданы с учетом припуска. После закалки часто проводится отпуск, который позволяет снять внутренние напряжения и снизить вероятность повреждения изделия при падении или возникновении ударной нагрузки.
Область применения
Низкая стоимость определяет то, что сталь 20, применение которой связано с изготовлением различных изделий, стали использовать для создания различного рода заготовок. Рассматривая особенности стали марки 20 и ее области применения, отметим следующие моменты:
Подобные стали применяются на протяжении длительного периода. Стоит учитывать, что температура применения довольно низкая. Другими словами, структура может быстро нагреваться, за счет чего существенно повышается пластичность. Также металл не может выдерживать воздействие низкой температуры, так как она делает структуру более хрупкой. Существенно увеличить область применения стали 20 смогли при правильном проведении термической обработки, а также легировании структуры.
Аналоги стали 20
Как ранее было отмечено, рассматриваемые стандарты маркировки применяются исключительно при производстве металла на территории стран СНГ. Зарубежные производители проводят выпуск большого количества аналогов, которые обладают схожими эксплуатационными характеристиками. Производство стали 20 налажено в США, Германии, Японии и многих других европейских странах. Зарубежные аналоги могут обладать несколько иным химическим составом, но эксплуатационные качества во многом схожи. Если рассматривать аналоги с другим химическим составом, то можно уделить внимание стали 30, 40Х и другим легированным сплавам. По своим основным качествам они несколько отличаются, но все же могут применяться при изготовлении идентичных изделий.
В заключение отметим, что низкая концентрация углерода определяет необходимость в проведении термической обработки. Очень часто выполняется закалка, а также отпуск, которые позволяют повысить твердость и износостойкость поверхности, но при этом снизить хрупкость. Проводится цементация и другие процедуры внесения химических веществ в поверхностный слой. К примеру, цементация позволяет существенно увеличить твердость изделия. Многие процессы предусматривают применение специального оборудования. Поэтому в домашних условиях провести улучшение металла не получится.
Сталь 20: качественные характеристики и области примения
Общие данные
| Заменитель |
| Сталь 15, Сталь 25 |
| Вид поставки |
| Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1050-74, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 8509-86, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8240-72, ГОСТ 8239-72. |
Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78.
Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 10702-78.
Лист толстый ГОСТ 1577-81, ГОСТ 19903-74.
Лист тонкий ГОСТ 16523-70.
Лента ГОСТ 6009-74, ГОСТ 10234-77.
Полоса ГОСТ 1577-81, ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70.
Проволока ГОСТ 5663-79, ГОСТ 17305-71.
Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70.
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:
При использовании металла необходимо учитывать его главный недостаток – появление признаков коррозии на поверхности. Для недопущения такого процесса необходимо покрытие специальным защитным химсоставом (гальваника).
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.
Состав и структура
Основа — железо. Дополнительные компоненты:
От количества дополнительных компонентов зависят свойства, параметры готовой продукции. Для их изменения состав может насыщаться разными легирующими добавками.
Массовая доля элементов стали 20 по ГОСТ 1050-2013
| C (Углерод) | Si (Кремний) | Mn (Марганец) | P (Фосфор) | S (Сера) | Cr (Хром) | Ni (Никель) | Cu (Медь) | Fe (Железо) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 0,17 – 0,24 | 0,17 – 0,37 | 0,35 – 0,65 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| t испытания, °C | σ0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/м2 |
| 410 | 25 | 55 | |||
| 490 | 7 | 40 | |||
| 390 | 21 | 50 | |||
| 390-490 | 50 | 163 | |||
| 340-440 | 50 | 163 | |||
| 490 | 7 | 40 | 207 | ||
| 410 | 25 | 55 | |||
| 340-490 | 28 | 127 | |||
| 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 |
Механические свойства проката
| Термообработка, состояние поставки | σB, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/м2 |
| Сталь калиброванная горячекатаная, кованая и серебрянка 2-й категории после нормализации | 410 | 25 | 55 | |
| Сталь калиброванная 5-й категории после нагартовки | 490 | 7 | 40 | |
| Сталь калиброванная 5-й категории после отжига или высокого отпуска | 390 | 21 | 50 | |
| Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой после отпуска или отжига | 390-490 | 50 | 163 | |
| Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой после сфероидизирующего отжига | 340-440 | 50 | 163 | |
| Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой нагартованная без термообработки | 490 | 7 | 40 | 207 |
| Полосы нормализованные или горячекатаные | 410 | 25 | 55 | |
| Лист термообработанный 1-2-й категории | 340-490 | 28 | 127 | |
| 430 | 34 | 67 | 218 | |
| 405 | 28 | 67 | 186 | |
| 415 | 29 | 64 | 188 | |
| 340 | 39 | 81 | 100 | |
| 245 | 40 | 86 | 88 | |
| 130 | 39 | 94 | ||
| 89 | 51 | 96 | ||
| 75 | 55 | 100 | ||
| 47 | 63 | 100 | ||
| 30 | 59 | 100 | ||
| 20 | 64 | 100 |
Механические свойства поковок
| Термообработка, состояние поставки | Сечение, мм | σ0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/м2 | HB |
| Нормализация | |||||||
| КП 175 | 245 | > 410 | > 25 | > 55 | |||
Свойства по стандарту ГОСТ 2284-79
| Сортамент | Предел текучести, σ0,2, МПа | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % |
| Лента отожженная | – | 310-540 | 18 |
| Лента нагартованная | – | 490-830 | – |
Технологические свойства
| Температура ковки |
| Начала 1280, конца 750. Охлаждение на воздухе. |
| Свариваемость |
| Сваривается без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки. Способы сварки РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС. |
| Обрабатываемость резанием |
| В горячекатанном состоянии при НВ 126-131 и sB = 450-490 МПа, Ku тв.спл. = 1,7 и Ku б.ст. = 1,6. |
| Склонность к отпускной способности |
| Не склонна. |
| Флокеночувствительность |
| Не чувствительна. |
Температура критических точек
Ударная вязкость
Ударная вязкость, KCU, Дж/см2
| Состояние поставки, термообработка | +20 | -20 | -40 | -60 |
| Отжиг | 110 | 68 | 47 | 10 |
| Номализация | 157 | 109 | 86 | 15-38 |
Предел выносливости
| σ-1, МПа | τ-1, МПа | n | σB, 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. |
Химические свойства
У материала невысокая химическая устойчивость к большинству кислотных соединений. Если на поверхность попадёт влага, на ней останется ржавчина. Из-за неё сильно ухудшается внешний вид, прочность.
Чтобы защитить материал от коррозии, следует наносить гальванические покрытия (хром, цинк, прочие схожие соединения).
Физические свойства
| Температура испытания, °С | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| Модуль нормальной упругости, Е, ГПа | 212 | 208 | 203 | 197 | 189 | 177 | 163 | 140 | ||
| Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа | 78 | 77 | 76 | 73 | 69 | 66 | 59 | |||
| Плотность, pn, кг/см3 | 7859 | 7834 | 7803 | 7770 | 7736 | 7699 | 7659 | 7917 | 7624 | 7600 |
| Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) | 51 | 49 | 44 | 43 | 39 | 36 | 32 | 26 | 26 | |
| Уд. электросопротивление (p, НОм · м) | 219 | 292 | 381 | 487 | 601 | 758 | 925 | 1094 | 1135 | |
| Температура испытания, °С | 20- 100 | 20- 200 | 20- 300 | 20- 400 | 20- 500 | 20- 600 | 20- 700 | 20- 800 | 20- 900 | 20- 1000 |
| Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С) | 12.3 | 13.1 | 13.8 | 14.3 | 14.8 | 15.1 | 15.2 | |||
| Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С)) | 486 | 498 | 514 | 533 | 555 | 584 | 636 | 703 | 703 | 695 |
Уровень раскисления
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.
Зависимо от степени раскисления можно выделить три типа стали:
Третий вид — полустойкий сплав. Представляет собой комбинацию двух вариантов.
Виды прокатного профиля
Прокатный профиль из СТ 20 получают одним из двух способов:
Этими методами получают следующие виды проката:
Изготовление
Материал применяется для изготовления разного вида проката:
Горячее деформирование — востребованная технология проката металла, но на поверхностях образуется окалина, из-за которой снижается прочность материала.
Основные отличия Стали 20 от Стали 20А
Добавление буквы «А» в конце обозначения Стали 20, указывает на то что Сталь 20А относиться к категории — сталь высококачественная. Основные отличия в химическом составе это более жёсткие требования по содержанию Серы (S) и более широкие по содержанию Углерода (С) (смотреть таблицу).
| Химический элемент | % | |
| Сталь 20 | Сталь 20А | |
| Углерод (C) | 0.17-0.24 | 0.15-0.25 |
| Сера (S), не более | 0.04 | 0.035 |
Следовательно Сталь 20А менее подвержено охрупчиванию.
Сферы применения
Определенные технические характеристики стали 20 объясняют ее применение в разных направлениях промышленности:
Из этого металла производят:
Изделия из этого сплава изготавливаются по определенным государственным стандартам:
В ГОСТах указываются основные требования к готовой продукции, ее испытания для допуска в продажу.
Стоимость тонны стали
СТ20 включена в класс чёрных металлов. Стоимость тонны лома зависит от региона приобретения и колеблется в пределах 28000-30000 рублей.
Стоимость складывается из ряда факторов, среди которых коррозийные следы (их появление возможно в результате хранения материала) и объём партии. Сдача лома обуславливает повышение цены. В подобном случае наценка осуществима лишь при реализации тысячи тонн и более.
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).
Зарубежные аналоги Стали 20