Особенности стали 20

Сталь марки 20 является одним из наиболее популярных и востребованных металлов. Из этого материала производится очень много разных деталей и конструкций высокого качества. Сталь 20 актуальна и для автомобилестроения, и для станкостроения, и для тракторостроения – области применения можно перечислять очень долго. В сегодняшней статье мы узнаем все об особенностях указанного сплава.

Сталь 20 имеет отношение к категории высококачественных конструкционных металлов. К химическому составу подобного сплава предъявляются очень высокие требования. Кроме того, процедурам выплавки и разливки СТ20 уделяется особое внимание.

Цифровое значение «20», которое имеется в наименовании рассматриваемого материала, свидетельствует о среднем содержании такого элемента, как углерод, в сотых процентных долях. Это говорит о том, что данный компонент содержится в стали 20 в объеме 0,2%.

Некоторые марки сплавов обозначаются немного иначе, к примеру, 20А. Если к названию материала прикрепляется буквенное обозначение, то это указывает на то, что сталь является высококачественной.

Узнаем, какие именно компоненты присутствуют в составе популярной стали марки 20.

• Углерод (0,2%). Как указывалось выше, цифра 20 в названии продукта отражает объем углерода, предусмотренного его составом. Этот элемент играет очень важную роль, поскольку ответственен за должный уровень упрочнения металла. Если количество углерода в составе увеличивается, то это влечет за собой возрастание твердости и прочностных параметров. К обратному эффекту приводит сокращение содержания указанного химического элемента.
• Кремний (от 0,17 до 0,35%). Первостепенная роль этого составного компонента заключается в устранении частичек кислорода и водорода, а также азота из содержания металла. Присутствие перечисленных видов газов приводит к росту пористости материала, формированию особых газовых раковин, из-за которых заметно снижается прочность стали.
• Марганец (0,35-0,6%). Аналогично кремнию, марганец служит в роли эффективного и мощного раскислителя, однако дополнительно он удаляет из состава материала серу. Марганец хорошо влияет на состояние стальных поверхностей, сокращает риск появления растрескиваний по ходу горячей обработки под сильным давлением. Процессы сварки и ковки упрощаются и проходят намного легче, если в списке содержания металла есть рассматриваемый элемент.
• Никель (до 0,3%), хром (до 0,2%), медь (до 0,3%). Перечисленные составляющие положительно сказываются на свойствах и особенностях металла с маркировкой 20. Кроме того, эти компоненты повышают степень коррозионной стойкости сплава. Однако в стали 20 эти полезные элементы предусматриваются в слишком маленьких количествах, поэтому серьезное влияние оказывать просто не способны.

Разберемся в первостепенных параметрах и отличительных чертах стали, относящейся к маркировке под номером 20.

Степень плотности рассматриваемой высококачественной стали достигает отметки в 7850 кг/куб.м. Процесс плавления материала начинается, как только температурный режим доходит до 1500 градусов Цельсия. Завершающий переход в жидкое состояние может произойти только при установке температуры в 1600 градусов Цельсия.

Нужно отметить, что металл 20 способен очень эффективно проводить и копить тепло. Коэффициентные значения теплопроводности данного материала равняются 48 Вт/м*К. Удельная тепловая емкость рассматриваемого сплава достигает отметки в 490 Дж/кг*К. На фоне роста температур сталь марки 20 способна расширяться. Коэффициентное значение расширения линейного типа равняется 11,6*10-6 1/град.

Сплав марки 20 не может похвастать повышенной химической стойкостью к большему числу агрессивных кислот и щелочных растворов. При контакте с обычной водой на поверхности подобного материала начинают появляться характерные ржавые отметины. Именно они и оказываются первой причиной значительной порчи внешнего вида и прочностных характеристик металла.

Устойчивость к сопротивлению коррозии можно повысить посредством нанесения на стальную основу специальных гальванических покрытий. Подойдут цинк, хром и им подобные составы.

Среди главных особенностей стали с маркировкой 20 стоит выделить высокие показатели ее пластичности, умеренную степень твердости вкупе с прочностью. Модуль упругости данного материала доходит до отметки 200 Мпа. Относительное удлинение на разрыв составляет от 23 до 26%. Что касается относительного сужения, то здесь актуально значение в 55%.

Предельные прочностные показатели на разрыв варьируются в рамках 36-46 кг/кв.мм. Подобные значения являются в 2,5 раза меньше, нежели в случае с классической нержавейкой. Рассматриваемая сталь может начать «течь» (подвергаться деформации без возрастания нагрузок) уже при 21-27 кг/куб.мм. Материал характеризуется очень высоким уровнем вязкости, за счет чего может без проблем и очень легко справляться с большинством воздействий ударного типа. Вязкость ударного вида здесь равняется 780 кДж/кв.м.

Рассматриваемый качественный сплав имеет отношение к классу высокотехнологичных. Он очень хорошо поддается различным обработкам, а также операции по резке. Штамповка металла с обозначением 20 может осуществляться как в холодном, так и в горячем состоянии. Материал не подвержен появлению повреждений по ходу обрабатывания под большим давлением.

Сплав марки 20 относят к первому уровню свариваемости. Если запланировано осуществлять варку такой стали, то заранее подготавливать ее посредством термообработок не требуется. Сформированные сварные швы выходят высокоплотными. Если проводится сварка встык, то по уровню прочности она практически не уступает монолитным и цельным конструкциям из металла.

Сталь с маркировкой 20 также имеет непосредственное отношение к цементируемому классу современных сплавов. Сама процедура цементации подразумевается в насыщении металлических поверхностей углеродными частичками. Для этих целей материал нагревают в особой среде углекислого газа. В итоге подобных манипуляций степень твердости цементируемого пласта доходит до отметки 62 HRC. Сердцевинная часть при этом будет и дальше оставаться мягкой – на уровне 20-35 HRC.

Современная высококачественная сталь с маркировкой 20 разделяется на несколько типов, исходя из уровня раскисления. Выясним, какими отличительными чертами и особенностями обладают металлы из существующих категорий.

Сплав, относящийся к марке 20, может характеризоваться как спокойным, так и полуспокойным уровнем раскисления.

• Спокойный. Спокойный вариант стали 20 может быть получен после абсолютного устранения кислорода из своего содержания. Подобные результаты достигаются посредством введения таких составных компонентов, как марганец и кремний. Рассматриваемая категория стали включает в себя самые небольшие проценты окиси железа. Именно эти составляющие и приводят к «спокойному» застыванию металла в особом резервуаре. В итоге выходит высокоплотная и однородная сталь, у которой только сверху формируется камера из газа. Последнюю можно удалить механическим способом.
• Полуспокойный. Есть также и полуспокойный металл с обозначением 20. Этот вид металла по своим особенностям и параметрам представляется чем-то средним между рассмотренным выше спокойным, а также кипящим типом материала.

Указанная категория стали 20 может раскисляться исключительно марганцем. В результате этого повышается содержание железной закиси в материале. Подобное соединение, взаимодействуя с необходимым элементом в виде углерода, способствует образованию углекислого газа. В итоге на верхушке расплавившегося продукта начинают вырисовываться пузырьки газа. Из-за этого создается иллюзия, будто сплав вскипел.

Кипящая сталь марки 20 характеризуется высоким уровнем пористости. Ее химические элементы распределяются без равномерности по общему объему. Это ведет к тому, что механические характеристики значительно снижаются, зато возрастает риск появления растрескиваний, ухудшается способность сваривания.

Рассматриваемая марка стали является очень популярной и востребованной, когда речь заходит о производстве прокатных профилей различных типов. Обычно прокат можно получить 2-мя наиболее широко применяемыми способами.

• Деформация горячего типа. В соответствии с этой методикой к деталям, значение толщины которых составляет свыше 4 мм, применяют горячее деформирование. Подобный вариант обработки имеет серьезный недостаток, заключающийся в формировании окалин – это еще одни детали, концентрирующие напряжение.
• Деформирование холодного типа. Указанный метод используют в случае проката стальных элементов, параметр толщины которых составляет не больше 4 мм. Главное преимущество рассматриваемой обработки заключается в дополнительном и эффективном повышении прочностных качеств сплава благодаря наклепу.

Из стали марки 20 в настоящее время производят изделия следующих видов.

• Холоднокатаные трубные конструкции цельносварного строения. Для изготовления подобных продуктов стальные листы сворачивают по их радиусу, а потом сваривают края посредством прямого шва.
• Трубы без швов. Эти изделия возможно получить посредством волочения холодного или горячего типа. Главная особенность бесшовных вариантов заключается в их повышенных прочностных характеристиках, особенно в сравнении с аналогами. Стоимость рассматриваемых продуктов оказывается намного выше.
• Различные модификации профиля. Это могут быть и листовые продукты, и прутки, и швеллеры, и даже проволочные изделия.

Сталь марки 20 пользуется очень большой популярностью. Этот вид сплава имеет множество аналогов по всему миру. Среди огромного количества похожих металлов стоит выделить следующие качественные варианты:

• американские виды сталей с маркировками 1020, 1023;
• сплавы, изготавливаемые к Германии, к примеру, марка 1.0402;
• японские металлы марки S20C;
• очень популярны французские аналоги стали 20, особенно сплав 1C22;
• аналог есть и в Китае, имеет такое же обозначение – 20.

Благодаря своим эксплуатационным качествам и отличительным чертам рассматриваемая разновидность стали получила очень широкое распространение в самых разных областях и сферах деятельности человека. Особенно востребованным металл марки 20 оказывается в промышленности.

• В условиях нынешнего машиностроения сплав марки 20 очень часто применяется в качестве материала производства качественных муфт соединения, а также шестерней и запчастей червячных пар. Кроме того, из металла с маркировкой 20 создают огромное количество разнообразных приспособлений для крепежа инструментов (речь идет о валах, кронштейнах и так далее).
• Материал с обозначением 20 широко применяется в производстве качественной арматуры для трубопроводов. Из подобного популярного материала создают не только сами трубы, но и элементы-переходники, крестовые детали, штуцеры, ниппельные запчасти и даже гайки накидного типа – список можно продолжать еще очень долго.
• Сталь с маркировкой 20 оказывается полезной и нужной даже в сфере строительства. Это объясняется тем, что данный материал характеризуется замечательной свариваемостью, умеренным уровнем прочности вкупе с низкой стоимостью. В основном сплав применяют при изготовлении качественных и надежных металлоконструкций.