Виды и особенности стали марки 20

Марка стали 20 применяется в гидравлике, машино-, станко- и судостроении, производстве разных строительных материалов. Большая популярность связана с особыми техническими характеристиками, свойствами, но определенные недостатки не позволяют использовать данный сплав в разных климатических условиях.

Состав и структура

Основа — железо. Дополнительные компоненты:

1. Углерод (0,2%). От данного компонента зависит прочность, твердость сплава. Чем его больше, тем выше эти показатели, но при этом снижается пластичность.
2. Марганец (0,6%). Это сильный раскислитель. При его добавлении снижается количество серы в составе. Увеличивает показатель прочности, износоустойчивости у поверхности структуры сплава. Улучшает ковку, сварку металла.
3. Кремний (0,35%). Сильный раскислитель. Добавляется для уменьшения содержания азота, кислорода, водорода. Это снижает количество пор, газовых раковин, которые негативно влияют на прочность.
4. Медь (0,3%), хром (0,2%), никель (0,3%). Эти компоненты нужны для повышения устойчивости к образованию ржавчины, увеличения механической стойкости.
5. Сера (0,04%), фосфор (0,035%). Вредные компоненты, которые ухудшают его технические характеристики, свойства.

От количества дополнительных компонентов зависят свойства, параметры готовой продукции. Для их изменения состав может насыщаться разными легирующими добавками.

Характеристики и свойства

Физические свойства:

1. Показатель плотности — 7850 кг/м³.
2. Начало плавления сплава — от 1500 °C.
3. Теплопроводность готовой продукции без увеличенного количества легирующих добавок — 48 Вт/м*К.
4. Теплоемкость — 490 Дж/кг*К.
5. Линейное расширение — 11.6*10-6 1/град.
6. Электрическое сопротивление — 220 Мом*мм.

Химические свойства:

1. Низкая устойчивость к воздействию щелочей, кислот.
2. Быстрое образование ржавчины при длительном воздействии влаги.

Чтобы сделать сталь устойчивой к коррозионным процессам, производители наносят гальваническое покрытие, основой которого является хром, цинк.

Механические параметры:

1. Простая механическая обработка.
2. Средние показатели твердости, прочности.
3. Модуль упругости — 200 Мпа.
4. Относительное удлинение на разрыв — 26%.
5. Максимальное сужение структуры — 55%.
6. Предел выносливости металла — 14 кг/мм2.
7. Ударная вязкость металлических поверхностей — 780 кДж/м2.
8. Прочность структуры на разрыв — до 46 кг/мм2.

Металл хорошо проводит электрический ток, является паромагнетиком.

Виды

Зависимо от степени раскисления можно выделить три типа стали:

1. Кипящая. Для раскисления применяется марганец. В составе повышается количество железа. При взаимодействии с углеродом выделяется большое количество углекислого газа. Особенность данного вида стали — высокая пористость. Основные компоненты металла распределяются по структуре неравномерно. Из-за этого снижается показатель прочности.
2. Спокойная. Образуется в процессе удаления кислорода из состава металла. Для этого в сплав вводится марганец, кремний. Внутри содержится минимальное количество оксида железа. Структура однородная, упорядоченная. Сталь получается высокопрочной. Газовые карманы, которые образуются возле поверхностей, удаляются механическим путем.

Третий вид — полустойкий сплав. Представляет собой комбинацию двух вариантов.

Изготовление

Способы производства:

1. Конверторный. Расплавленный металл продувается потоком воздуха.
2. Мартеновский. Плавка металлического лома в специальных печах.
3. С использованием электропечей. Позволяют контролировать рабочий процесс.

Материал применяется для изготовления разного вида проката:

1. Холодного деформирования. Применяется для прокатки заготовок толщиной не более 4 мм. При наклепе увеличивается прочность сплава.
2. Горячего деформирования. Применяется для прокатки заготовок толщиной свыше 4 мм.

Горячее деформирование — востребованная технология проката металла, но на поверхностях образуется окалина, из-за которой снижается прочность материала.

Сферы применения

Определенные технические характеристики стали 20 объясняют ее применение в разных направлениях промышленности:

1. Производстве трубной арматуры (накидных гаек, штуцеров, фланцев, крестовин, ниппелей).
2. Изготовлении строительных материалов.
3. Сборке разных металлоконструкций, машин, судов, промышленного оборудования.

Из этого металла производят:

1. Бесшовные трубы. Изготавливаются путем холодного, горячего волочения. Их особенность — высокая прочность.
2. Цельносварные холоднокатаные трубы.
3. Различные профиля (проволоку, двутавры, швеллера, металлические уголки, листы разной толщины, прутки).

Изделия из этого сплава изготавливаются по определенным государственным стандартам:

1. ГОСТ 17305-91— производство проволоки разного сечения.
2. ГОСТ 82-70 — изготовление металлических лент разной ширины.
3. ГОСТ 16523-97 — производство легких листов малой толщины.
4. ГОСТ 10704-9 — изготовление труб.
5. ГОСТ 8479-70 — производство кованых деталей, поковок.
6. ГОСТ 1577-93 — изготовление металлических листов большой толщины.
7. ГОСТ 14955-77 — производство серебрянки, шлифовальных прутков.
8. ГОСТ 7417-75 — изготовление калиброванных прутков.
9. ГОСТ 8240-97, ГОСТ 1050-88 — производство фасонного, сортового проката.

В ГОСТах указываются основные требования к готовой продукции, ее испытания для допуска в продажу.

Достоинства и недостатки

Положительные стороны:

1. Хорошая свариваемость.
2. Возможность обработки заготовки резанием.
3. Небольшой удельный вес.
4. Повышенная износоустойчивость.
5. Низкая цена.

Материал не склонен к образованию флокенов.

Главный недостаток — низкая прочность. Чтобы повысить этот показатель, производители проводят дополнительную технологическую процедуру — цементирование.

Способы обработки

Особенности обработки:

1. Резку заготовок лучше осуществлять в горячекатанном состоянии.
2. Сварка не имеет ограничений. Ее можно выполнять разными способами — КТС, АДС с защитой из инертных газов или флюса, РДС.
3. Ковку рекомендуется проводить при нагревании до1280 °C. Охлаждать кованые детали должны на воздухе, без использования воды масла.

Материал хорошо поддается штамповке на промышленном оборудовании.

Сталь марки 20 — черный металлолом. В его составе не содержится дорогих химических элементов. Процесс производства простой, не требует больших затрат. Поэтому стоимость данного сплава довольно низкая.