Сталь марки 20 конструкционная углеродистая

Автор: | 25.06.2018




Описание

Сталь 20 относится к конструкционным углеродистым качественным сталям. Применяется для изготовления деталей, требующих большой вязкости и не подвергающихся при эксплуатации напряжениям. В частности эта сталь применяется для изготовления неогневой аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов: реакционных камер, эвапораторов, ректификационных колонн, газосепараторов, корпусов теплообмеников и других сосудов, а также приварных фланцев. В нефтяном машиностроении изготавливают сердечники поршней грязевых насосов, сухари кованных бурильных ключей, оси, соединительные муфты, пальцы крецкопфов и шестерни привода насоса компрессоров, различные болты, гайки, винты, шпильки, вилки, рычаги, шайбы и т.д.

После нормализации или без термообработки из стали 20 изготавливают 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.

к содержанию ↑

Расшифровка стали 20

Число 20 указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента, т.е. содержание углерода в стали 20 равно 0,2%.

Если сталь имеет обозначение 20А, то буква «А» в конце марки указывает, что сталь относится к категории высококачественной

Заменители и аналоги

Стали заменители:

Иностранные аналоги:

  • С22 — Германия DIN
  • 1.0402 — Евронормы (EN)
  • 1020 — США (AISI, ASTM)
  • XC18, AF 40 C20, AF 42 — Франция (AFNOR)
  • 050A20- Великобритания BS
  • S 20 — Япония JIS
  • 12024 — Чехия (CSN)
  • 20 — Польша(PN/H)




к содержанию ↑

Химический состав, % (ГОСТ 19281-2014)

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

Термообработка Стали 20

Для повышения поверхностной твердости и, следовательно, увеличения стойкости против износа детали, изготовленные из стали 20, в ряде случаев подвергаются цементации или цианированию (например, пальцы крейцкопфов, шестерни, оси).

Цементация производится при температуре 910—930 °С; цементованные изделия закаливаются с температуры 780—800° С в воде и отпускаются при 150—180 °С. Цианируют, как правило, в ваннах из расплавленных солей, содержащих 20—25% цианистого натрия, при температуре 820—850 °С в течение 20-40 мин. При таком режиме цианирования можно получить цианированный глубиной 0,2—0,3 мм. После цианирования и закалки с отпуском при 150-180 °С изделия имеют твердость на поверхности HRC 62—64.

к содержанию ↑

Механические свойства

ГОСТ Состояние поставки σв, МПа, δ5, % Ψ, % Твердость HB,
не более

не менее
ГОСТ 1050-88 Сталь калиброванная:        
горячекатаная, кованая и серебрянка 2-й категории после нормализации 410 25 55
5-й категории после нагартовки 490 7 40
5-й категории после отжига или высокого отпуска 390 21 50
ГОСТ 10702-78 Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой:        
после отпуска или отжига 390-490 50 163
после сфероидизирующего отжига 340-440 50 163
нагартованная без термообработки 490 7 40 207
ГОСТ 1577-93 Полоса нормализованная или горячекатаная 410 25 55
ГОСТ 4041-71 (образцы поперечные) Лист термообработанный 1 и 2-й категории 340-490 28 127




к содержанию ↑

Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)

Термообработка Сечение, мм КП σ0,2, МПа, σв, МПа, δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см2 Твердость HB,
не более
не более
Нормализация До 100 175 175 350 28 55 64 101-143
100-300     350 24 50 59 101-143
300-500     350 22 45 54 101-143
500-800     350 20 40 49 101-143
До 100 195 195 390 26 55 59 111-156
100-300     390 23 50 54 111-156
До 100 215 215 430 24 53 54 123-167
100-300     430 20 48 49 123-167
Закалка + отпуск 100-300 245 245 470 19 42 39 143-179
к содержанию ↑

Механические свойства стали после ХТО

Режим ХТО Сечение, мм σ0,2, МПа, σв, МПа, δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см2 Твердость HB,
не более
не более
Цементация при 920- 950 °С, охл. на воздухе; закалка с 800-820 °С в воде; отпуск при 180- 200 “С, охл. на воздухе 50 290-340 490-590 18 45 54 HRCэ 156 — сердцевины; НВ 55-63 — поверхности
к содержанию ↑

Предел выносливости (n = 107)

Характеристики прочности σ-1, МПа τ-1, МПа
σ0,2 = 320 МПа, σв = 500 МПа, 206
σ0,2 = 310 МПа, σв = 520 МПа, 245
σ0,2 = 280 МПа, σв = 490 МПа, 225
127*1
σ0,2 = 280 МПа, σв = 420 МПа, 193
255 127*2

*1 — Нормализация при 910 °С, отпуск при 620 °С.
*2 — Цементация при 930 °С, отпуск при 190 °С.

к содержанию ↑

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/см2
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 3 100
1100 30 59 100
1200 20 64 100




к содержанию ↑

Ударная вязкость KCU

Термообработка KCU, Дж/см2, при температуре, °С
+20 -20 -40 -60
Отжиг 110 68 47 10
Нормализация 157 109 86 15-38

Примечание. σ4001/10000 = 98 МПа;
σ4751/100000 = 35 МПа;
σ4501/10000 = 120 МПа;
σ4751/1000000 = 78 МПа;
σ4501/1000 = 59 МПа;

к содержанию ↑

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1280, конца 750. Охлаждение на воздухе.
Свариваемость — сваривается без ограничений, кроме деталей после ХТО.
Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС.
Обрабатываемость резанием — Kv тв.сп = 1,7 и Kv б.ст = 1,6 в горячекатаном состоянии при НВ 126—131 и σв =450—490 МПа.
Флокеночувствительность — не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

к содержанию ↑

Температура критических точек, °С

Ac1 Ac3 Ar3 Ar1
735 850 835 680

Узнать еще

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *