Сталь 20 – конструкционная углеродистая сталь.
Применение: Сталь 20 – одна из самых распространённых на рынке чёрного проката. Применяется в промышленности для производства труб перегревателей, коллекторов и трубопроводов котлов высокого давления, листов для штампованных деталей, цементуемых детали для длительной и весьма длительной службы при температурах до 350 град.
По своим свойствам напоминает широко востребованную сталь 3, но, в отличие от неё, может эксплуатироваться при низких температурах.
По СТ-ЦКБА 010-2004 критическая температура хрупкости 20°С.
Классификация: конструкционная углеродистая качественная сталь 20. Слово “качественная” означает, что к химическому составу сплава, технологии и процессу изготовления проката предъявляют жёсткие требования.
Тип выпуска и вид поставки стали 20
- сортовой прокат, в том числе фасонный — ГОСТ 1050-88, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8240-97, ГОСТ 8239-89;
- калиброванный пруток — ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78;
- шлифованный пруток и серебрянка — ГОСТ 14955-77;
- лист толстый — ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74;
- лист тонкий — ГОСТ 16523-97;
- лента — ГОСТ 6009-74, ГОСТ 10234-77, ГОСТ 103-2006, ГОСТ 82-70;
- проволока — ГОСТ 5663-79, ГОСТ 17305-91;
- поковки и кованые заготовки — ГОСТ 8479-70;
- трубы — ГОСТ 10704-91, ГОСТ 10705-80, ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 5654-76, ГОСТ 550-75.
Расшифровка обозначения в марке 20
Как читать маркировку стали 20?
Число 20 в маркировке стали указывает на содержание углерода в сотых долях процента, то есть около 0,2 %. Такое количество углерода придаёт сплаву высокую прочность, но одновременно снижает пластичность.
Также значимые доли в составе сплава имеют
- кремний – удаляет газы кислорода, азота и водорода и снижает тем самым пористость стали
- марганец – препятствует окислению, выводит серу из состава и улучшает результаты термообработки.
Однако общая доля других химических элементов не превышает 2%, поэтому сталь 20 считается нелегированной.
По степени раскисления сталь 20 относится к спокойным, то есть к раскисленным кремнием и марганцем. Такую сталь используют для изготовления деталей с высокими требованиями к прочности.
Химический состав стали 20 согласно ГОСТ 1050-2013
Таблица химического состава
| Элемент | Углерод | Кремний | Марганец | Никель | Хром | Фосфор | Сера | Медь | Мышьяк |
| Массовая доля, % | 0,17 - 0,24 | 0,17 - 0,37 | 0,35 - 0,65 | < 0,25 | < 0,25 | < 0,04 | < 0,04 | < 0,25 | < 0,08 |
Механические свойства стали 20 при температуре 20 °C
| Сортамент | Размер | Напр. | sв | sT | d5 | y | KCU | Термообр. |
| - | мм | - | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | - |
| Лист термообработ., ГОСТ 4041-71 | 4 - 14 | 340-490 | 28 | |||||
| Трубы горячедеформир., ГОСТ 550-75 | 431 | 255 | 22 | 50 | 780 | |||
| Трубы, ГОСТ 8731-87 | 412 | 245 | 21 | |||||
| Трубы, ГОСТ 10705-80 | 372 | 225 | 22 | |||||
| Прокат, ГОСТ 1050-88 | до 80 | 410 | 245 | 25 | 55 | Нормализация | ||
| Прокат нагартован., ГОСТ 1050-88 | 490 | 7 | 40 | |||||
| Прокат отожжен., ГОСТ 1050-88 | 390 | 21 | 50 | |||||
| Лента отожжен., ГОСТ 2284-79 | 310-540 | 18 | ||||||
| Лента нагартован., ГОСТ 2284-79 | 490-830 |
Механические свойства стали 20 при повышенных температурах
| Температурные испытания, °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 | 63 | 100 | ||
| 1100 | 30 | 59 | 100 | ||
| 1200 | 20 | 64 | 100 |
Физические, механические и технологические свойства
| Удельный вес, г/см3 | 7.85 |
| Температура плавления, °С | 1500 |
| Температура ковки, °С | начала 1280, конца 750. Охлаждение на воздухе. |
| Свариваемость материала | Сваривается без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки. Способы сварки: ручная дуговая сварка, автоматическая дуговая сварка, контактная сварка. |
Где применяется сталь 20
Листовой прокат из стали 20 востребован в тяжёлом машиностроении, станкостроении и строительстве, благодаря хорошей свариваемости, достаточной прочности и относительной доступности. Сталь 20 используется также:
- для производства крепёжных приспособлений, соединительных элементов механизмов, шестерней, червяков, кронштейнов, валов, подшипников, вкладышей
- в транспортной инфраструктуре: производство трубопроводов (трубы сварные и бесшовные), запорной арматуры и переходников, крестовин, накидных гаек, ниппелей, штуцеров, шестигранников, муфт, кранов, коллекторов, перегревателей, частей котлов, работающих под высоким давлением
- для производства крепежа, крюков, несущих ферм, балок и многого другого.
Преимущества стали 20
- Соотношение цена-качество. Из-за отсутствия в составе дорогостоящих элементов сталь 20 отличается качеством и сравнительной дешевизной производства.
- Универсальность и распространённость. Сплав 20 применяется для производства практически всех видов металлических изделий. Он известен давно, процесс производства хорошо отработан и не имеет особых ограничений.
- Высокие механические показатели: прочность, твёрдость и пластичность. Высокая ударная вязкость означает, что сталь выдерживает повышенные динамические нагрузки.
- Улучшаемость. Термическая или механическая обработка существенно повышает прочность и эксплуатационные характеристики стали.
- Обрабатываемость. Сталь 20 в листах, стальных заготовках, кругах и других видах проката хорошо поддаётся ковке, резке и пайке, не склонна к образованию трещин.
- Хорошая свариваемость. Изделия из стали 20 свариваются без ограничений – за исключением случаев, когда ранее подвергались химической или термической обработке.
- Несклонность к отпускной хрупкости, нечувствительность к флокенам.
Недостатки стали 20
- Плохая устойчивость к химическому воздействию. Не рекомендуется контакт изделий из этой стали с щелочами и кислотами.
- Подверженность коррозии. Изделия из стали 20 плохо переносят повышенную влажность и контакт с водой без дополнительных защитных покрытий (цинкования, хромирования или окраски).
Аналоги и заменители стали 20
Российские аналоги стали 20 – конструкционные углеродистые качественные стали 15 и 25. Также схожими свойствами обладает сплав, из которого изготавливают сталь 3.
Зарубежные аналоги стали 20 – это сплавы, близкие к ней по составу и эксплуатационным характеристикам. Аналоги стали 20 есть в разных странах, так как она повсеместно используется в промышленности. В таблице ниже приведены как точные, так и примерные аналоги.
| США | Германия | Япония | Франция | Англия | Евросоюз | Италия | Бельгия | Испания | Китай | Швеция | Болгария | Венгрия | Польша | Румыния | Чехия | Австралия | Швейцария | Юж.Корея |
| 1020, 1023, 1024, G10200, G10230, H10200, M1020, M1023 | 1.0402, 1.0405, 1.1151, C22, C22E, C22R, Ck22, Cm22, Cq22, St35, St45-8 | S20C, S20CK, S22C, STB410, STKM12A, STKM12A-S, STKM13B, STKM13B-W | 1C22, 2C22, AF42, AF42C20, C20, C22, C22E, C25E, XC15, XC18, XC25 | 050A20, 055M15, 070M20, 070M26, 1449-22CS, 1449-22HS, 1C22, 22HS, 430, C22, C22E | 1.1151, 2C22, C20E2C, C22, C22E | C18, C20, C21, C22, C22E, C22R, C25, C25E | C25-1, C25-2 | 1C22, C22, C25k, F.112, F.1120 | 20, 20G, 20R, 20Z | 1450 | 20, C22, C22E | A45.47, C22E | 20, K18 | OLC20, OLC20X | 12022, 12024 | 1020, M1020 | Ck22 | SM20C, SM20CK, SM22C |
