Все о стали марки 20

Содержание
  1. Состав и расшифровка
  2. Свойства и ГОСТ
  3. Категории
  4. Виды проката
  5. Аналоги
  6. Применение
  7. Термообработка

Сталь 20 – одна из самых востребованных в производстве и строительстве марок. Список сфер применения подобного металла довольно разнообразен, и вряд ли хватит страницы, чтобы перечислить возможные направления. Стоит изучить основные характеристики, разновидности и особенности марки.

Состав и расшифровка

Стоит начать с обозначения сплава. 20 – это марка популярной стали, которую можно встретить практически в любой отрасли. Она входит в группу конструкционных металлов высокого качества. Это означает, что к ее химическому составу, плотности и физическим свойствам предъявляются особо строгие требования. Состав стали включает ниже перечисленные элементы.

  • Углерод. В среднем в составе содержится до 0,2% углерода, о чем говорит число «20» в марке стали. Углерод отвечает за прочностные характеристики материала, и чем больше этого элемента, тем выше твердость изделия. Однако за счет повышения процентного содержания углерода страдает пластичность, поэтому 0,2% считается оптимальным вариантом.
  • Кремний. Обычное содержание – 0,17-0,35%. В основном компонент используется для удаления из стали частиц основных окислов, когда она находится еще в стадии сплава. Наличие примесей снижает эксплуатационные характеристики металла и повышает пористость, что приводит к быстрому растрескиванию или другим видам деформаций.
  • Марганец. Содержится от 0,35% до 0,6% в составе стали. Играет роль раскислителя, который также удаляет остатки кислорода и водорода, а также отвечает за устранение из состава серы. Марганец повышает стойкость материала к внешним воздействиям и снижает риск образования трещин даже в процессе термической обработки.
  • Никель, хром и медь. Состав включает до 0,3% первого, до 0,2% второго и до 0,3% третьего компонента. Все они повышают механические и коррозионно-стойкие показатели стали 20, однако никакого сильного воздействия больше не оказывают.
  • Фосфор. Общее содержание составляет 0,035%, реже – 0,04%. Компонент относят к вредным типам примесей, так как он повышает хрупкость стали. Кроме того, снижает вязкость изделия и устойчивость к сильным ударным нагрузкам.

Оставшиеся проценты – это железо. Уточнить состав стали можно в государственном стандарте, где также прописаны параметры предела текучести, класс материала в зависимости от типа изготавливаемой продукции и допускаемое нагружение на профиль.

Свойства и ГОСТ

Марка 20 производится в соответствии с требованиями различных нормативных документов – ГОСТов. Каждый отвечает за особенности изготовления определенных элементов:

  • калиброванных прутков;
  • шлифованных прутков;
  • сортового и фасонного проката;
  • лент;
  • проволоки;
  • кованых изделий.

Также сталь 20 применяют для изготовления труб, характеристики которых тоже регламентируются ГОСТ. В подобных документах дополнительно приводятся основные методики производства и свойства, которым должны соответствовать выпущенные изделия.

Химические и физические

Сталь 20 не может похвастаться высокой химической стойкостью и возможностью эксплуатации в условиях агрессивных сред. При взаимодействии с водой поверхность материала начинает быстро окисляться, из-за чего появляются следы ржавчины. Результатом коррозии становится быстрая деформация любых заготовок с последующим отказом.

Повысить коррозионную стойкость можно с помощью нанесения специальных составов из цинка, хрома и других металлов, предотвращающих процессы окисления.

Механические

К особенностям стали марки 20 относят:

  • повышенный показатель пластичности;
  • умеренный показатель твердости по Роквеллу и Бринеллю;
  • улучшенную прочность.

Модуль упругости материала достигает 200 МПа, поэтому он востребован во многих сферах. Среднее относительное удлинение не превышает 26%, а относительное сужение составляет 55%. Другие параметры и характеристики стали:

  • предел прочности на возможный разрыв изделия лежит в пределах от 36 до 46 кг/мм2;
  • деформация без дополнительного нагружения наблюдается при 21–26 кг/мм2;
  • максимальная ударная вязкость составляет 780 кДж/м2;
  • предел выносливости материала – 14 кг/мм2.

При необходимости прочностные показатели стали можно увеличить путем проведения различных методик: механических и термических. Первый вариант подразумевает наклеп и прокатывание элемента роликами, а второй – нормализацию и отжиг материала.

Технологические

Сталь 20 относят к категории высокотехнологичных сплавов. Материал способен выдержать обработку давлением и резку без дополнительных деформаций или разрушений. Штамповка стальных изделий этой марки проводится как в горячем виде, так и без предварительного нагрева. Материал не предрасположен к образованию трещин даже в том случае, если в процессе различных обработок подвергается внушительному давлению.

Назовем другие технологические характеристики сплава.

  • Сталь 20 входит в первую группу свариваемости. Для проведения сварочных работ при создании отдельных конструкций или соединения элементов не требуется предварительного нагрева материала. Также не нужна термообработка. Сварные швы в результате все равно получаются плотными, поэтому металл не теряет в прочности.
  • Сплав этой марки относят к цементируемой группе. Процесс происходит путем насыщения поверхности сплава элементами углерода. Чтобы добиться желаемого результата, сталь заранее нагревают в среде, насыщенной углекислым газом. В итоге получается повысить прочность изделия и продлить срок службы даже.

Сталь 20 – востребованный материал, который привлекает строителей, проектировщиков высокими эксплуатационными характеристиками.

Категории

Производители выпускают разные марки стали 20. Все можно поделить на три основные группы по степени раскисления. Стоит подробнее рассмотреть ключевые особенности каждой.

Спокойная и полуспокойная

В этой категории выделяют два вида стали 20.

  • Спокойная. Технология изготовления подразумевает полное исключение из состава кислорода. Процедуру удается провести при помощи кремния и марганца, которые отлично и быстро справляются с поставленной задачей. К плюсам спокойных сталей относят минимальное содержание оксидов, что ускоряет застывание сплава и уменьшает температуру плавления.
  • Полуспокойная. Выносится отдельной категорией, несмотря на почти схожие со спокойной сталью характеристики. Обладает высокой прочностью и устойчивостью к внешним воздействиям, что позволило продлить срок службы материала.

Оба вида считаются наиболее качественным вариантом металла, который активно используют в строительстве и других сферах. Из стали 20 спокойного или полуспокойного типа изготавливают элементы несущих конструкций, обеспечивая им необходимую прочность.

Кипящая

Сталь, в которой для удаления окислов использовали только марганец. Результатом такого подхода стало повышенное содержание железа, поэтому при взаимодействии с углеродом соединения в материале без труда формируют углекислый газ, что приводит к образованию характерных пузырьков на поверхности.

Химические компоненты кипящей стали распределены по всему объему сплава равномерно, что также негативно отражается на устойчивости металла к нагрузкам. Механические характеристики за счет такого распределения химических элементов заметно ухудшаются, как и свариваемость.

Виды проката

Сплав часто используют для выпуска разного прокатного профиля. Для начала стоит уточнить технологию производства различного проката.

  • Горячее деформирование материала. Такая технология позволяет получить заготовки толщиной свыше 4 мм. Единственный минус – формирование в процессе создания окалины, которая выступает дополнительным сборщиком напряжений.
  • Холодное деформирование. К способу прибегают с целью получения заготовок толщиной до 4 мм. Главный плюс методики – повышение прочностных свойств сплава.

Вне зависимости от выбранного способа из стали можно получить следующие виды изделий.

  • Трубы цельносварного типа. При изготовлении подобного проката листы сворачивают по заранее заданному радиусу, чтобы впоследствии сварить при помощи прямого шва.
  • Бесшовные трубы. Изготавливаются методом горячего или холодного волочения. Среди особенностей проката выделяют повышенную прочность по сравнению с аналогами.
  • Любые виды профиля. Из стали 20 производят уголки, листы, двутавры и швеллеры. Также материал идет на изготовление проволок и других изделий.

20 – одна из популярных марок, из которой можно выполнить практически весь ассортимент металлических изделий. Это привлекает строителей, а также представителей машиностроительной отрасли.

Аналоги

Сталь 20 востребована во всем мире, где ежедневно зарубежные заводы производят огромное количество аналогов. Особенно выделяются изготовители из следующих стран:

  • США;
  • Япония;
  • Франция;
  • Германия;
  • Китай.

Стали иностранных производителей имеют отличия от отечественного сплава из-за того, что их изготовление регламентировано другими стандартами. Проектировщики при расчетах нередко обращаются за помощью к международным документам. Поэтому при необходимости стоит заранее изучить возможные характеристики сплава и его поведение при получении.

Применение

Одна из ключевых особенностей стали 20 – это востребованность во многих сферах за счет своих улучшенных эксплуатационных характеристик. Материал используют в следующих отраслях.

  • Машиностроение. В основном из сплава делают муфты, шестерни и элементы различных механизмов. Также сталь подходит для изготовления специального инструмента для упрощения эксплуатации станочного оборудования.
  • Трубы. Часто сплав марки 20 используют для создания элементов запорной арматуры. Высокой прочностью отличаются крестовины, ниппеля, накидные гайки и другие детали.
  • Строительство. Высокая свариваемость дает доступ к получению прочных конструкций, которые нередко используют в качестве несущих. Из сплава 20 изготавливают фермы, поперечные балки и другие прокатные элементы.

Производство и использование сплава регламентируется требованиями ГОСТ.

Термообработка

Повысить прочность и твердость поверхности сплава можно посредством термообработки – один из этапов цементации. Процедура проводится при температуре в 930 градусов. Этапы:

  • цементирование;
  • закалка;
  • охлаждение.

С каждым этапом температура постепенно понижается. Цементирование выполняют преимущественно в ванне, наполненной растворами различных солей и цианистого натрия. С целью повышения поверхностной твердости детали перед обработкой рекомендуется цементировать или цианировать.

Комментариев нет
Информация предоставлена в справочных целях. По вопросам строительства всегда консультируйтесь со специалистом.