Сталь 20

05.07.2022 285 Стали
Сталь 20

Сталь 20 — это обогащенный углеродом высококачественный сплав, относящийся к категории конструкционных металлов. Имеет относительно простой состав без дополнительных дорогих добавок. Является нелегированным. Используется для производства элементов сварных конструкций, деталей различного вида, включая муфты, крюки кранов, стропы и т.д.

ГОСТы, расшифровка маркировки Сталь 20

Сталь с номенклатурным номером 20 производится под контролем ГОСТа 1050-2013 (этот документ заменил регламент 88-го года). По методу изготовления она классифицируется:

  • на горячекатаную;
  • калиброванную;
  • кованую;
  • материал со специальным покрытием (в данном случае используется серебрянка).

Выпускается как термически обработанный металл, так и продукция без дополнительной термической обработки. Существует и третья категория металлопроката — нагартованная сталь (относится к материалу с отделкой поверхности, который произведен калиброванным методом).

Учитывая то, что ГОСТ 1050-2013 относит этот сплав к категории высококачественных, к его производству и химическому составу уделяется повышенное внимание. Он должен содержать регламентированную концентрацию активных компонентов (основные из них отражены в самом названии марки).

У номенклатурного значения Ст20 расшифровка стали будет следующей:

  • буквенное сокращение «Ст» говорит о том, что этот вид сплава обыкновенный нелегированный конструкционного углеродистого типа;
  • цифровое значение «20» указывает на концентрацию углерода в общем составе, которое выражается в сотых долях. Это означает, что рассматриваемая марка стали содержит 0,2% этого химического элемента. Такой объем данного свидетельствует о повышенной прочности материала. Это основное его достоинство. Но к минусам отнесем снижение пластичности металла, что происходит именно из-за увеличения количества углерода в его содержании. Решает эту проблему добавление других химических элементов в сплав.

В маркировке могут быть и дополнительные индексы, которые будут указывать на то, что сталь:

  • спокойная (сп). Ее получают путем удаления кислорода из общего состава сплава. Для данных целей в него вводится кремний или марганец. Структура такого металла однородная;
  • кипящая (кп). В состав вводится марганец с целью его раскисление. Имеет повышенное содержание феррума (железа). Обладает относительно высокой пористостью, из-за этого параметры прочности снижены;
  • полуспокойная (пс). Это среднее между кипящей и спокойной сталью.

Наличие других буквенных значений расшифровываются следующим образом:

  • Ст20ГЛ — говорит о том, что сплав относится к разряду марганцовистых. Основные элементы, влияющие на свойства материала, — углерод и марганец;
  • Ст20ЮЧ — свидетельствует о том, что сплав имеет высокий уровень устойчивости к коррозионному растрескиванию. Наличие последних двух букв указывает на повышенное содержание алюминия и других редкоземельных элементов. Такая маркировка может заканчиваться и литерой «А» (Ст20ЮЧА). Это будет говорить о том, что сталь относится к высокому классу качества.

Выпускается в виде прутков и мотков (с круглым, квадратным, шестигранным сечением) по ГОСТам 2590, 2591, 2879, 1133, 8559, 8560, а также полос (по ГОСТу 103, 4405) и лент (регулирует ГОСТ 2284-79).

Сталь 20 в виде прутков и мотков

Характеристики, свойства, структура

Основные характеристики (физико-механические и технологические) во многом зависят от общего состава стали. Ведь этот металл имеет не только большое содержание углерода, но и другие компоненты в наименьшем количестве. Разберемся подробнее в том, из чего он состоит и какими свойствами обладает.

Химический состав

Основа этого материала — железо (Fe). Его количество составляет около 97-98%. Также входит:

  • углерод или С (до 0,2%);
  • марганец или Mn. Доля этого элемента в составе составляет около 0,35-0,65%. Данное вещество выводит серу из состава сплава, препятствует его окислению. Благодаря его наличию также снижается вероятность образования микротрещин при термической обработке материала. Улучшается и процесс ковки, сварочных работ;
  • кремний или Si. Его концентрация находится в пределах 0,17-0,37%. Наличие кремния позволяет снизить объем газовых раковин и пористость. Это сказывается на увеличении прочности металла. Поры и раковины появляются из-за реакции газовой среды водорода, кислорода и азота, негативно сказываясь на всей структуре сплава. За удаление этих частиц и отвечает представленный химический элемент;
  • никель или Ni. В общем составе этого элемента не более 0,25%. Из-за минимальной концентрации в составе он не оказывает существенного влияния на характеристики сплава;
  • сера или S. Данный компонент относится к вредным легирующим добавкам. А все потому, что он ухудшает вязкость, повышает хрупкость металла, в результате чего он становится менее устойчивым к динамическим нагрузкам. Количество этого элемента строго регламентировано ГОСТом. Концентрация данного вещества должна быть не больше 0,04%.
  • фосфор или P. Аналогично предыдущему пункту.
  • хром или Cr. В стали 20 его не больше 0,25%.
  • медь или Cu. Концентрация не превышает 0,25 %.
  • мышьяк или As (до 0,08%).

Заметим, что химический состав стали по ГОСТу 1050-2015 и 88-го года немного отличается.

Согласно старому стандарту концентрация компонентов в стали должна быть в пределах:

углерод (C) – от 0,17 до 0,24%
сера (Si) – от 0,17 до 0,37%
марганец (Mn) – от 0,35 до 0,65%
никель (Ni) – до 0,3%
мышьяк (S) – до 0,4%
фосфор (P) – до 0,035%
хром (Cr) – до 0,25%
мышьяк (As) – до 0,08%

По ГОСТу 2015-го года допустимые объем элементов в сплаве такой:

углерод (C) – от 0,17 до 0,24%
кремний (Si) – от 0,17 до 0,37%
медь (Cu) – не более 0,25%
мышьяк (As) – не более 0,08%
марганец (Mn) – от 0,35 до 0,65%
никель (Ni) – не более 0,25%
фосфор (P) – не более 0,035%
хром (Cr) – не более 0,25%
сера (S) – не более 0,04%

Но количество (в процентах) некоторых компонентов отличается лишь в десятых долях.

Химические свойства по стандарту ГОСТ 1050-2013 заключаются в том, что при длительном воздействии влаги на поверхности может появиться ржавчина. К тому же, этот металл имеет низкую устойчивость к воздействию кислот и щелочей.

Физико-механические свойства

Для точного определения характеристик и свойств стали в промышленно-лабораторных условиях проводятся испытания. Образцы сплава подвергаются манипуляциям (растяжению, сжатию, скручиванию и т.д.) в регламентированных температурных условиях (свыше +20 градусов по Цельсию).

Основные физические свойства в следующем:

  • плотность материала находится в пределах 7859-7600 кг/куб. м;
  • теплопроводность составляет в диапазоне 48 Вт/м*К;
  • электрическое сопротивление сплава в условиях испытаний выдало оптимальный параметр в районе 220 Мом*мм;
  • температура плавления стали начинается с воздействия в 1500 градусов по Цельсию.

Изучить все свойства Ст20 с учетом температурного режима испытаний можно в таблице:

свойства Ст20 с учетом температурного режима

А вот механические свойства у сплава следующие:

  • предел текучести, измеряемый в Н/кв. мм, составляет не менее 245 единиц;
  • показатель на разрыв (при условии временного сопротивления) равен 410 единицам (измеряется также в Н/кв.мм);
  • удлинение стали при повышенном температурном режиме испытаний составляет 25%;
  • сужение (при тех же испытательных условиях) — от 55%;
  • модуль упругости, измеряемый в МПа, находится в пределах 200 единиц;
  • вязкость (ударная) равна 780 кДж/кв.м.

Относится сталь 20 к классу прочности К42.

Свойства по ГОСТу 1050-2013:

Свойства по ГОСТу 1050-2013

Все механические свойства по стандарту ГОСТ 1050-88 (1050-2013) с учетом температурного режима испытаний представлены в таблице:

механические свойства по стандарту ГОСТ 1050-88 (1050-2013)

Отметим и прочность структуры сплава, которая испытывалась на разрыв. Стандартизированный параметр не превышает 46 кг/кв. мм. Имеет сталь 20 твердость по Бринеллю в пределах 127-207 единиц или МПа:

сталь 20 твердость по Бринеллю в пределах 127-207 единиц или МПа

Заметим, что измеряется у стали 20 твердость в НВ.

Отдельные виды металлопродукции из этой марки стали обладают немного другими механическими характеристиками.

Свойства металлопроката:

сталь 20 твердость в НВ

Свойства поковок:

Свойства поковок:

Свойства по стандарту ГОСТ 2284-79:

Свойства по стандарту ГОСТ 2284-79

Технологические свойства

Это высокотехнологичный сплав, который легко поддается резке и обработке давлением. Поэтому из него создаются металлоизделия штампованным методом.

Этот процесс может проводиться в холодном и нагретом состоянии металлопроката. Предрасположенностей к образованию трещин в результате приложенного усилия прокатных станков или штамповочного оборудования нет.

Свариваемость у марки стали 20 хорошая. Сварочные работы (РДС, АДС, КТС и другие) осуществляются без ограничений. Для этого металла подходит любая термообработка, включая ковку, закалку и обжиг. Полный перечень технических свойств сплава представлен в таблице:

Свариваемость у марки стали 20

Особенности термообработки

Структура этого материала весьма разнообразна за счет элементов, входящих в сплав. Но в процессе термической обработки она может измениться до пакетного мартенсита, что скажется на увеличении прочности и уменьшении пластичности металла.

Закалка стали 20 осуществляется при температурном режиме от 800 до 820 градусов по Цельсию (отпуск проводится в диапазоне 180-200 градусов). Среда охлаждения — вода (в первом случае), воздух (во втором).

Цементация Ст20 возможна при температуре от 920 до 950 градусов. Ковка сплава состоит из нескольких этапов:

  • сырье разогревают до 1280 градусов;
  • сплав охлаждают до 750 градусов;
  • осуществляется отпуск.

Охлаждается металлопрокат на воздухе.

Температура критических точек составляет:

Температура критических точек

Ударная вязкость, измеряемая в Дж/кв.см, находится в пределах:

Ударная вязкость измеряемая в Дж/кв.см

Закалка, отпуск и отжиг изменяют ферритно-перлитную структуру стали. Для проведения этих работ используются печи двух видов (доменные, индукционные). Охлаждение проводится на воздухе, в воде и масле.

Преимущества

Из основных достоинств выделим то, что этот сплав:

  • не имеет чувствительности к флокенам;
  • обладает хорошей свариваемостью;
  • относительно прочный;
  • не имеет склонности к отпускной хрупкости;
  • обладает сравнительно плотной структурой;
  • легко поддается резке;
  • пластичен;
  • достаточно гибкий, поэтому его используют для изготовления штампованных и гнутых металлоизделий.

Недостатки

К минусам отнесем низкий уровень устойчивости к коррозионным процессам. Поэтому металлопродукцию из этого сплава дополнительно обрабатывают специальными составами для защиты поверхности от окисления. В качестве этих веществ выступает как цинк, так и серебрянка.

Аналоги

Среди отечественных заменителей выделим марки стали: 15, 25, 40Х, 30. Вместо этого металла при определенных условиях эксплуатации могут использоваться сплавы 20А, 20В, 20Х, 20К, 10, 09Г2С, Ст3. И если первые четыре вида по составу практически идентичны, то остальные имеют существенные различия (о них расскажем ниже).

К зарубежным аналогам относятся марки:

Зарубежные аналоги стали 20

Основные отличия российских заменителей от стали 20

Серьезных отличий стали 20 от 20А нет. Разница лишь в том, что во 2-м случае буква в конце маркировке свидетельствует о высоком уровне качества сплава.

Отличие 20 от 20В заключаются в том, что в последнем варианте есть в составе вольфрам. Это повышает его устойчивость к кислородной коррозии. То же самое можно сказать и про марку 20Х. Но в этом случае отличие 20 от 20Х в том, что во 2-м сплаве есть хром.

Говоря про отличия 20 от 20К, заметим — последний вариант обладает высоким качеством и устойчивостью к повышенному давлению. Поэтому из этой стали делают цельнокованые и сварные барабаны, днища, фланцы.

Количество углерода в стали 20, 20А, 20В, 20К и 20Х одинаковое, чего нельзя сказать о других заменителях:

  • отличие 20 от стали 3 в том, в аналогичном сплаве содержание углерода не превышает 0,14-0,22%. Этот металл имеет обыкновенное качество. Отличие 20 от Ст3сп в том, пластичность последнего хуже;
  • отличие 10 от стали 20 — пониженные механические свойства первого, включая температуру плавления, давление, параметры растяжения и значения на изгиб;
  • основное отличие 20 от 45 в повышенной концентрации углерода и марганца в составе 2-го сплава.

Есть и существенное отличие 20 от 09Г2С. Если первая марка относится к углеродистым, то вторая — к конструкционным для производства сварных металлоизделий.

Критическая температура хрупкости Ст20 составляет +20 градусов, а 09Г2С — от -70 до +425 градусов. Химический состав и механические свойства также различаются.

Но есть не только отличия 20 от 09Г2С, но и схожие характеристики (свариваемость не ограничена и отсутствует склонность к отпускной хрупкости).

Применение

Ст20 — популярный металл в отечественной промышленности. Он известен своим применением в машиностроении, производстве трубопроводов, строительстве. Востребован ее и в вагоно-, станко-, автомобилестроении. Из этого металла делают:

  • крепежные элементы,
  • вкладыши;
  • валы;
  • накидные гайки;
  • крюки;
  • части котлов и другого оборудования;
  • балки;
  • несущие фермы и другое.

Производство

  • труба стальная сварного типа;
  • коллектор;
  • труба бесшовная;
  • муфта;
  • кран;
  • труба гофрированная.

Выпускается также шестигранный или гладкопрофильный круг из стали 20, а еще полосы и листовой металлопрокат толщиной до 20 мм и больше.

Все размеры и масса контролируются действующими стандартами (так, например, имеет сталь 20 мм вес 1 метра в 157 кг). Регламентирован сортамент в ГОСТах по типу металлопродукции: 2590, 2591, 2879, 8509, 8510, 8240, 7417, 8559, 14955, 1577, 16523, 6009, 10234, 8479.

Для использования металлоизделий на открытом воздухе рекомендован металлопрокат с защитным антикоррозионным покрытием. В данном случае можно использовать и допустимый аналог из нержавеющей стали.

Популярные статьи
Особенности выбора арматуры
17159

Стальная арматура лишь на первый взгляд кажется простым изделием. На самом деле существует несколько технологических процессов производства арматурного проката.

ТОП-30 производителей металлочерепицы
15454

Металлочерепица является одним из лучших кровельных материалов. Мы составили рейтинг лучших производителей металлической черепицы по объему производства и продаж.

Цены на металл во втором полугодии 2022 года
15221

Цены на металл во втором полугодии 2022 года: прогнозы и мнения. Что ждет металлургических гигантов в России.

Когда подорожает металлолом в 2022 году?
12641

Когда подорожает металлолом в 2022 году? Прогнозы, текущая ситуация, динамика цен на черный и цветной лом.

Падение цен на металл -50% летом 2022
8636

Снижение цен на металл в России 2022. Все предпосылки, текущая ситуация, прогнозы.

ТОП-30 арматурных заводов России
7246

На территории нашей страны десятки предприятий специализируются на выпуске стальной продукции. Представим список лучших арматурных заводов России.

Швеллер ГОСТ
6789

Швеллер, независимо от вида, изготавливается по ГОСТу. В контролирующих документах указывается сортамент, марки стали и допустимые отклонения от норм.

Что будет с ценами на металл в 2022 году
6768

Рост цен на металл влечёт за собой подорожание автомобилей, бытовой техники и других востребованных товаров.

ТОП-30 металлургических заводов России
5133

Металлургическая промышленность показывает большие темпы развития. Обуславливается это высоким спросом на стальное сырье. Учитывая объемы производства и численность работников, мы определили 30 лучших металлургических завода и комбината страны.

Причины снижения цен на металлопрокат в 2020–2021 гг. и прогнозы на начало 2022 года
4903

Скачок цен на стальную арматуру и последующее снижение стоимости объяснили аналитики. Мы наглядно показываем на графиках и диаграммах динамику стоимости сортового проката и даем прогнозы на конец текущего и весну 2022 года.

Вам будет интересно
Цены на золото во втором полугодии 2022 года
509

Динамика цен на золото в мире на 2022 год. Прогнозы на 2022 год, актуальные котировки на мировых биржах. Курс Центробанка и другие детали.

ТОП-20 самых прочных и крепких металлов
156

ТОП-20 самых прочных, крепких металлов со свойствами, сферами применения, характеристиками.

Цены на медь во втором полугодии 2022 года
632

Причины и предпосылки для снижения цен на медь в 2022 году. Прогнозы, перспективы, цены медного лома в городах РФ.

ТОП-20 самых легких металлов
250

ТОП-20 самых легких металлов и их характеристики, отличительные особенности.

Воронежстальмост
170

АО “Воронежстальмост”: история, развитие, текущее положение. Финансовые достижения, виды продукции, информация для связи с отделом продаж.

ОЗММ
173

Краткая история АО «Оскольский завод металлургического машиностроения» (АО «ОЗММ»). Собственники и руководство. Какую продукцию предлагает предприятие.

Агрисовгаз
180

Группа компаний «Агрисовгаз» в Калужской и Ленинградской областях. Все виды продукции, услуги, финансовые показатели и история создания.

КЛМЗ
183

История КЛМЗ насчитывает десятки лет - за это время завод претерпел существенные изменения. Сегодня он является филиалом крупнейшего металлургического холдинга и осуществляет выпуск широкого ассортимента продукции