Сталь 20.

06.11.2016

Применение низкоуглеродистой Стали 20 при производстве приводных роликовых цепей.

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. 

Читайте также

Каталог

к началу