Сталь 20.

Сталь 20. Применение в производстве.

Применение стали 20 в общем машиностроении является повсеместным. Из этого материала изготавливают грузозахватные детали кранов, различные пальцы, трубы, сменные элементы подшипников скольжения. Трубопроводная арматура, произведённая из стали 20, характеризуется устойчивостью к высокому рабочему давлению в магистралях.

Нам же интересно «профильное» применение стали 20. В некоторых источниках указано допустимым изготовление из Ст 20 элементов червячной передачи, а именно червяка. Это не совсем верное утверждение. В «чистом» виде эта сталь в редукторах не применяется. Изготовление червяков и шестерен для вновь произведённых приводных механизмов из низкоуглеродистых сталей, к которым и относится Сталь 20, допускается только при наличии в ней легирующих элементов. В составе в более значительных долях должны присутствовать хром, марганец и молибден. Если же деталь производится для ремонтных целей, то она должна пройти процесс цементации, потому что сталь 20 по своему первоначальному содержанию углерода не держит закалку. Но цементация требует наличия дорогостоящего химико-термического оборудования, которое могут себе позволить лишь специализированные узко профильные предприятия.

В массовом производстве деталей приводных механизмов применяется полоса из Стали 20. Из неё штампуются сборочные единицы приводных роликовых цепей, соединительных и переходных звеньев. Данная продукция имеет малые габариты и не требует больших размеров камеры печи для цементации.

Химический состав Стали 20.

Для всех углеродистых сталей наиболее значимым является процент содержания в общем составе углерода. Этот показатель и указывается в марке в сотых долях процента. Полный химический состав Стали 20 будет следующим:

• железо (Fe) – до 98%;
• углерод (C) – от 0,17 до 0,24%;
• марганец (Mn) – от 0,35 до 0,65%;
• никель (Ni) – до 0,25%;
• сера (S) – до 0,04%;
• фосфор (P) – до 0,04%;
• хром (Cr) – до 0,25%;
• медь (Cu) – до 0,25%;
• мышьяк (As) – 0,08%.

Сталь 20 ГОСТ.

Производство всей наиболее значимой продукции из Стали 20 регламентируется нижеприведёнными стандартами (ГОСТ):

• 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.

Сталь 20. Механические свойства.

Механические характеристики при повышенных температурах

Температура 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

Механические свойства Стали 20 при температуре +20С.

Нормативный документ	Состояние поставки	σВ (МПа)	δ 5 (%)	ψ (%)	HB (не более)
ГОСТ 1050-74	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 1577-81	Полосы нормализованные или горячекатанные	410	25	55
ГОСТ 4041-71	Лист термообработанный 1-2й категории	340-490	28		127

Механические свойства поковок

Термообработка	КП	Сечение, мм	σ0,2, МПа	σВ, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/м 2	HB, не более
Нормализация	175	менее 100	175	350	28	55	64	101-143
	175	100-300	175	350	24	50	59	101-143
	175	300-500	175	350	22	45	54	101-143
	175	500-800	175	350	20	40	49	101-143
	195	менее 100	195	390	26	55	59	111-156
	195	100-300	195	390	23	50	54	111-156
	215	менее 100	215	430	24	53	54	123-167
	215	100-300	215	430	20	48	49	123-167
Закалка. Отпуск	245	100-300	245	470	19	42	39	143-179

Механические свойства стали после химико-термической обработки.

Сечение, мм	σ0,2, МПа	σВ, МПа	δ5, %	y , %	KCU, Дж/м 2	HB	HRC
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 Стали 20

Удельный вес		7,85 г/см3
Твёрдость материала	Сталь 20 после отжига, ГОСТ 1050-88	HB 10 -1 = 163 МПа
	Пруток калиброванный нагартованный, ГОСТ 1050-88	HB 10 -1 = 207 МПа
	Лист термообработанный. ГОСТ 4041-71	HB 10 -1 = 127 МПа
	Трубы горячедеформированные, ГОСТ 550-75	HB 10 -1 = 156 МПа
	Трубы, ГОСТ 8731-87	HB 10 -1 = 156 МПа
	Лист толстый отожженный, ГОСТ 1577-93	HB 10 -1 = 156 МПа
Температура критических точек	Ac1	735
	Ac3(Acm)	850
	Ar3(Arcm)	835
	Ar1	680
Температура ковки	начала	1280
	конца	750
	охлаждение	на воздухе
Обрабатываемость резанием: в горячекатанном состоянии при HB 126-131 и δB=450-490 Мпа		К υ тв. спл=1,7 и К υ б.ст=1,6
Свариваемость материала		без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки
Способы сварки		РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС
Флокеночувствительность		не чувствительна
Склонность к отпускной хрупкости		не склонна

Ударная вязкость.

Ударная вязкость KCU (Дж/см3) при низких температурах °С

ГОСТ	Состояние поставки	Сечение, мм	KCU при +20	KCU при -40	KCU при -60
19281-73	Сортовой и фасонный прокат	от 5 до 10	64	39	34
		от 10 до 20 вкл.	59	34	29
		от 20 до 100 вкл.	59	34	-
19282-73	Листы и полосы	от 5 до 10	64	39	34
		от 10 до 60 вкл.	59	34	29
	Листы после закалки, отпуска (Образцы поперечные)	от 10 до 60 вкл.	-	49	29

Предел выносливости

σ-1, МПа	J-1, МПа	δ5, МПа	σ 0,2,МПа	Термообработка, состояние стали
206		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 стали 20

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 λ, Вт/(м ·°С)		51	49	44	43	39	36	32	26	26
Уд. электросопротивление, R, (p, НОм · м)		219	292	381	487	601	758	925	1094	1135
Коэффициент линейного расширения, а, (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

Так же в нашем каталоге приведены описания и характеристики других марок сталей, применяемых при производстве приводных цепей и редукторов.