Сталь 18ХГТ конструкционная легированная

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:

1. Основная часть металла представлена железом. Показатель его концентрации составляет 98%.
2. Как ранее было отмечено, основные эксплуатационные характеристики зависят от количества углерода и равномерности его распределения. При маркировке указывается именно этот элемент, в рассматриваемом случае его концентрация 0,2%. Стоит учитывать, что в нормативной документации указывается предел, которому должна соответствовать марка: от 0,17 до 0,24%.
3. В составе также отмечается большая концентрация магния и кремния: первый элемент в пределе 0,35-0,65%, второй 0,17-0,37%. Эти элементы также во многом определяют эксплуатационные характеристики металла.
4. В составе есть и другие химические элементы, в том числе вредные. Их концентрация выдерживается в строгом пределе, так как их наличие становится причиной снижения прочности и надежности, прочности и ухудшению других качеств.

Ст 20

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.

Сталь 20 (Сталь 20А)

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. Трубы ГОСТ 10704-76, ГОСТ 10705-80, ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-87, ГОСТ 5654-76, ГОСТ 550-75.

Назначение

После нормализации или без термообработки крюки кранов, муфты, вкладыши подшипников и другие детали, работающие при температуре от -40 до 450°С под давлением, после ХТО — шестерни, червяки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины.

Химический состав (по ГОСТ 1050-2013)

Химический элемент	%
Углерод (C)	0.17-0.24
Кремний (Si)	0.17-0.37
Медь (Cu), не более	0.25
Мышьяк (As), не более	0.08
Марганец (Mn)	0.35-0.65
Никель (Ni), не более	0.25
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr), не более	0.25
Сера (S), не более	0.04

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.

Механические свойства

Механические свойства при повышенных температурах

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	<100	175	350	28	55	64	101-143
КП 175	100-300	175	350	24	50	59	101-143
КП 175	300-500	175	350	22	45	54	101-143
КП 175	500-800	175	350	20	40	49	101-143
КП 195	<100	195	390	26	55	59	111-156
КП 195	100-300	195	390	23	50	54	111-156
КП 215	<100	215	430	24	53	54	123-167
КП 215	100-300	215	430	20	48	49	123-167
Закалка. Отпуск.
КП 245	100-300	245	470	19	42	39	143-179

Механические свойства стали после ХТО

Сечение, мм	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/м2	HB	HRCэ
Цементация 920-950 °С, воздух. Закалка 800-820 °С, вода. Отпуск 180-200 °С, воздух.
50	290-340	490-590	18	45	54	156	55-63

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

Критическая точка	°С
Ac1	735
Ac3	850
Ar3	835
Ar1	680

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.

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

Зарубежные аналоги Стали 20

Страна	США	Германия	Япония	Франция	Англия	Евросоюз	Италия	Бельгия	Испания
Стандарт	—	DIN,WNr	JIS	AFNOR	BS	EN	UNI	NBN	UNE
Марка	1020	1,0402	S20C	1C22	050A20	1,0402	C18	C25-1	1C22
	1023	1,0405	S20CK	2C22	055M15	1,1151	C20	C25-2	C22
	1024	1,1151	S22C	AF42	070M20	1,1152	C21		C25k
	G10200	C22	STB410	AF42C20	070M26	2C22	C22		F.112
	G10230	C22E	STKM12A	C20	1449-22CS	C20E2C	C22E		F.1120
	H10200	C22R	STKM12A-S	C22	1449-22HS	C22	C22R
	M1020	Ck22	STKM13B	C22E	1C22	C22E	C25
	M1023	Cm22	STKM13B-W	C25E	22HS		C25E
		Cq22		XC15	430
		St35		XC18	C22
		St45-8		XC25	C22E
Страна	Китай	Швеция	Болгария	Венгрия	Польша	Румыния	Чехия	Швейцария	Юж.Корея
Стандарт	GB	SS	BDS	MSZ	PN	STAS	CSN	SNV	KS
Марка	20	1450	20	A45.47	20	OLC20	12022	Ck22	SM20C
	20G		C22	C22E	K18	OLC20X	12024		SM20CK
	20R		C22E						SM22C
	20Z

Условные обозначения

Механические свойства
σB	временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа
σ0,2	предел текучести условный, МПа
σсж	предел прочности при сжатии, МПа
σсж0,2	предел текучести при сжатии, МПа
σ0,05	предел упругости, МПа
σизг	предел прочности при изгибе, МПа
σ-1	предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
δ5 , δ4 , δ10	относительное удлинение после разрыва, %
ψ	относительное сужение, %
ν	относительный сдвиг, %
ε	относительная осадка при появлении первой трещины, %
τК	предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
τ-1	предел выносливости при испытании на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
KCU и KCV	ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами вида U и V, Дж/см2
HRCэ и HRB	твёрдость по Роквеллу (шкала C и B соответственно)
HB	твёрдость по Бринеллю
HV	твёрдость по Виккерсу
HSD	твёрдость по Шору
Физические свойства
E	модуль упругости нормальный, ГПа
G	модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа
ρn	плотность, кг/м3
λ	коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙°C)
ρ	удельное электросопротивление, Ом∙м
α	коэффициент линейного теплового расширения, 10-61/°С
с	удельная теплоёмкость, Дж/(кг∙°С)

Поделиться:
Post Views: 817

Основные характеристики и свойства

При выборе металла уделяется много внимания основным характеристикам. К ним отнесем:

1. Показатель твердости. Он может варьировать в большом диапазоне и зависеть от того, была ли проведена термическая обработка. Твердость стали 20 выдерживается на уровне 163 МПа. Этого вполне достаточно для изготовления различных изделий, которые обладают высокой износостойкостью.
2. Также учитывается и плотность. Менее плотные материалы применяются для изготовления изделий, которые будут обладать небольшим весом. В рассматриваемом случае показатель составляет 7,85 к/см3.
3. Рассматривая основные характеристики учитывается предел текучести и предел прочности. Они рассматриваются при создании различных проектов. Металл Ст 20 может улучшаться для того, чтобы увеличить характеристики материала.
4. Структура характеризуется тем, что не склонна к отпускной хрупкости и образованию флокенов.
5. Проводимая термообработка стали 20 позволяет существенно увеличить срок службы изделия. Проводится она при определенных режимах. К примеру, для ковки структура нагревается до температуры 1 280 градусов Цельсия.
6. При необходимости есть возможность проводить сваривание деталей.
7. Ударная вязкость стали 20 определяет то, что металл часто применяется при изготовлении валов и других подобных изделий, которые могут использоваться при создании элементов, применяемых при создании различных механизмов. Модуль упругости также учитывается при рассмотрении основных свойств металла.
8. Средний коэффициент теплопроводности определяет то, что структура может нагреваться достаточно быстро, но при этом тепло отводится с высокой эффективностью.

Свойства Ст 20

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.

Скачать ГОСТ 1050-2013

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:

1. Для оказания требуемого воздействия применяется специальное оборудование. Примером можно назвать доменные и индукционные печи. На протяжении длительного периода использовали именно доменные печи, но они уступают индукционным. Второй вариант исполнения подходит для установки в небольших мастерских.
2. Критические точки учитываются при проведении рассматриваемой процедуры. Стоит учитывать, что они уже были выявлены для всех металлов, поэтому не нужно проводить исследования повторно.
3. Заготовка разогревается до требуемой температуры, после чего происходит первичное перестроение структуры. Время выдержки также является важным показателем, который должен учитываться, как и скорость нагрева.
4. Уделяется внимание и процессу охлаждения. Слишком большие заготовки охлаждаются на воздухе, так как возникают проблемы с созданием требующейся среды. На протяжении длительного периода охлаждение проводилось в воде, но это приводило к появлению окалины. Обеспечить более высокое качество термической обработки возможно за счет применения масла в качестве охлаждающей среды. Однако, при охлаждении в масле следует учитывать высокую вероятность образования токсичного дыма и воспламенения поверхности от высокой температуры.

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.

Марки сталей для производства проката, слитков, поковок, штамповок, применяемых при изготовлении сварных узлов и сварных конструкций:

• Сталь углеродистая обыкновенного качества

  (ГОСТ 380-2005)

  Углеродистая качественная конструкционная сталь (ГОСТ 1050-88) Сталь повышенной прочности (ГОСТ 19281-89) Легированная конструкционная сталь (ГОСТ 4543-71) Хромистая: Марганцовистая: Хромомарганцовая: Хромокремнистая: Хромомолибденовая и хромомолибденованадиевая: Хромованадиевая: Никельмолибденовая: Хромоникелевая и хромоникелевая с бором: Хромокремнемарганцовая и хромокремнемарганцовоникелевая: Хромомарганцовоникелевая и хромомарганцовоникелевая с титаном и бором: Хромоникельмолибденовая: Хромоникельмолибденованадиевая и хромоникельванадиевая: Хромоалюминиевая и хромоалюминиевая с молибденом: 38Х2МЮА (38ХМЮА) Хромомарганцовоникелевая с молибденом и титаном: Теплоустойчивая сталь (ГОСТ 20072-74) Перлитного класса (в скобках — старое обозначение) : Мартенситного класса (в скобках — старое обозначение) : Рессорно-пружинная сталь (ГОСТ 14959-79) Углеродистая: Легированная: В начало

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:

1. Чаще всего применяется при котлостроении. Примером назовем изготовление труб и нагревательных элементов различного назначения.
2. В промышленность поставляются заготовки в виде прутка или листа.
3. Очень часто сталь улучшается путем цементации. Это позволяет увеличить твердость поверхности, но пластичную сердцевину. Примером можно назвать различные оси, кулачки и валики, пальцы и шпиндели, толкательные клапана, пальцы рессора и другие элементы, получившие широкое распространение в машиностроении.
4. На производственные площадки поставляется прокат с различным диаметром. При этом заготовка может обрабатываться резанием при применении токарного и фрезерного, сверлильного и другого оборудования.
5. Трубы изготавливаются при применении электросварки. Для этого применяется листовая сталь, которая сваривается в точке соприкосновения. При применении метода горячей деформации получают бесшовные трубы, которые обладают высокими эксплуатационными характеристиками.

Лист сталь 20

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.

Применение стали 20

Сталь 20 используется для изготовления:

• труб и трубной арматуры, крюков и других деталей, эксплуатируемых в условиях высокого давления и температур от -40°C до 450°C;
• тонких запчастей, эксплуатируемых в условиях повышенного истирания;
• упоров, шестерен, пальцев и других деталей, которые используются под малой нагрузкой;
• сварных профилей;
• (после химико-термической обработки) деталей, которым требуется усиленная прочность поверхности, но не сердцевины (шестерни, червяки и т. п.).

ООО «ТД «Ареал» предлагает широкий сортамент металлопроката из стали 20. С каждым клиентом личный менеджер индивидуально согласовывает сроки оплаты, типы отгрузки, желаемые характеристики и т. д. Дополнительно осуществляются услуги резки в нужный размер. Быстрая погрузка и доставка по Москве, МО и центральному региону России.

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.