Чем отличается Ст20 и Ст3? Сравниваем механические и химические свойства

Марка стали: 20 (отечественные аналоги: сталь 15, сталь 25).

Класс: сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества

Использование в промышленности: 20А: после нормализации или без термообработки 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; 20кп, 20пс: без термообработки или нормализации — патрубки, штуцера, вилки, болты, фланцы, корпуса аппаратов и другие детали из кипящей стали, работающие от -20 до 425 °С, после цементации и цианирования — детали от которых требуется высокая твердость поверхности и невысокая прочность сердцевины (оси, крепежные детали, пальцы, звездочки).

Удельный вес стали 20: 7,85 г/см3

Твердость материала: HB 10-1 = 163 МПа

Температура критических точек: Ac1 = 735 , Ac3(Acm) = 850 , Ar3(Arcm) = 835 , Ar1 = 680

Температура ковки, °С: начала 1280, конца 750, охлаждение на воздухе.

Обрабатываемость резанием: в горячекатанном состоянии при HB 126-131 и δB=450-490 МПа, Кυ тв. спл=1,7 и Кυ 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

Вид поставки:

• Cортовой 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.

Стали углеродистые обыкновенного качества

Углеродистые стали подразделяют на три основные группы: углеродистые стали обыкновенного качества, качественные углеродистые стали и углеродистые стали специального назначения (автоматная, котельная и др.).
Стали углеродистые обыкновенного качества соответствуют ГОСТ 380–2005. Их поставляют в виде проката в нормализованном состоянии и применяют в машиностроении, строительстве и в других отраслях народного хозяйства.

Углеродистые стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрами от 0 до 6.

Цифры — это условный номер марки. Чем больше число, тем больше содержание углерода, выше прочность и ниже пластичность.

В зависимости от назначения и гарантируемых свойств углеродистые стали обыкновенного качества поставляют трех групп: А, Б, В. Индексы справа от номера марки означают:

1. кп — кипящая;
2. пс — полуспокойная;
3. сп — спокойная.

Между индексом и номером марки может стоять буква Г, это означает повышенное содержание марганца. Вобозначениях марок слева от букв Ст указаны группы (Б и В) стали. Стали обыкновенного качества подразделяют на категории. Категорию стали обозначают соответствующей цифрой правее индекса степени раскисления. Например, Ст5Гпс3 означает: сталь группы А, марки Ст5, с повышенным содержанием марганца, полуспокойная, третьей категории. Сталь первой категории пишется без указания номера последней, например Ст4пс.

Химический состав сталей группы А не регламентируют, а гарантируют их механические свойства, определяемые соответствующим государственным стандартом. Стали этой группы применяют обычно для деталей, не подвергаемых в процессе изготовления горячей обработке (сварке, ковке и др.).

Сталь группы Б поставляют по химическому составу и применяют для деталей, которые проходят в процессе изготовления термообработку и горячую обработку давлением (штамповку, ковку). Механические свойства стали группы Б не гарантируют. Сталь группы Б поставляют по механическим свойствам, соответствующим нормам для стали группы А, и по химическому составу, соответствующему нормам для стали группы Б. Сталь группы Б используют, в основном, для сварных конструкций.

Буквенные обозначения сталей и их расшифровка

Химический состав многих легированных конструкционных сталей определен ГОСТ 4543–71 «Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия». Этот же стандарт определяет основные буквенные символы для обозначения легирующих элементов. Необходимо учитывать, что в настоящее время выпускают стали с добавками элементов, обозначение которых не предусмотрено стандартом. В этом случае элементы в марке стали обычно обозначают по первым буквам названия.

Читать также: Как сварить медные провода в домашних условиях

Условные буквенные обозначения основных легирующих элементов приведены ниже.

Марки стали

— это классификация сталей по их химическому составу и физическим свойствам. В России, США [1] , Европе [2] , Японии [3] и Китае [4] используются различные способы маркировки для аналогичных сталей.

Стали углеродистые качественные конструкционные

Стали углеродистые качественные конструкционные соответствуют ГОСТ 1050–88. От сталей обыкновенного качества они отличаются меньшим содержанием серы, фосфора и других вредных примесей, более узкими пределами содержания углерода в каждой марке и в большинстве случаев — более высоким содержанием кремния и марганца.

Сталь маркируют двузначными числами, которые обозначают содержание углерода в сотых долях процента, и поставляют с гарантированными показателями химического состава и механических свойств. Буква Г в марках этих сталей также указывает на повышенное содержание марганца (до 1%). Сталь углеродистую качественную поставляют катаной, кованой, калиброванной, круглой с особой отделкой поверхности (серебрянка). К сталям углеродистым специального назначения относят стали (ГОСТ 1414–75) с хорошей и повышенной обрабатываемостью резанием (автоматные стали). Они предназначены, в основном, для изготовления деталей массового производства.

Автоматные стали с повышенным содержанием серы и фосфора имеют хорошую обрабатываемость. Обрабатываемость резанием улучшают также введением в стали технологических добавок — селена, свинца, теллура. Автоматные стали маркируют буквой А и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Применяют следующие марки автоматной стали: А12, А20, А30, А40Г. Из стали А12 изготовляют неответственные детали, из сталей других марок — более ответственные детали, работающие при значительных напряжениях и повышенных давлениях. Сортамент автоматной стали предусматривает изготовление сортового проката в виде прутков круглого, квадратного и шестигранного сечений.

Стали листовые (котельные, ГОСТ 5520–79 и ТУ) для котлов и сосудов, работающих под давлением, применяют для изготовления паровых котлов, судовых топок, камер горения газовых турбин и других деталей. Они должны работать при переменных давлениях и температуре до 450°С. Кроме того, котельная сталь должна хорошо свариваться. Для получения таких свойств в углеродистую сталь вводят технологическую добавку (титан) и дополнительно раскисляют ее алюминием. Выпускают следующие марки углеродистой котельной стали: 12К, 15К, 16К, 18К, 20К, 22К с содержанием в них углерода от 0,08 до 0,28%. Эти стали поставляют в виде листов толщиной до 200 мм и поковок в состоянии после нормализации и отпуска. Свойства и назначение качественных конструкционных сталей приведены в табл. 1.

Расшифровка маркировки стали

Сталью называют ковкий сплав основного компонента железа с рядом химических элементов и углеродом.

От состава, обработки, применения и ряда других свойств зависят служебные характеристики каждого вида стали. Для упрощения ориентации в этом многообразии сплавов, приняты правила классификации и специальной обязательной маркировки по ряду обобщающих и специфических признаков.

Наиболее общим считается разделение по хим.составу: на углеродистую сталь и сталь, содержащую легирующие элементы. Концентрация в составе углерода менее 0,25 дает малоуглеродистые стали, при его содержании до 0,6-ти — средние, а при больших значениях получают высокоуглеродистые образцы. По процентным показателям легирующих веществ в составе проводится классификация на:

• низколегированные, с присутствием углерода до 2,5%;
• средние, до 10-ти%;
• более высокие значения соответствуют высоколегированной стали.

Маркировка по области применения

В ГОСТовской маркировке учтено назначение стали. Исходя из этого, различают:

• конструкционные, используемые в строительстве и машиностроительной области;
• инструментальные, идущие на производство режущих, измерительных, штамповых и других видов инструментов. Маркировка показывает улучшающие легирующие вещества;
• с особыми физическими свойствами, к которым относятся магнитные, специфические электротехнические и другие показатели;
• со специальными химическими особенностями, определяющими жаропрочность, жаростойкость и коррозийную устойчивость.

Качественные характеристики в обозначении

Маркировкой обозначено разделение по качеству стали, определяемое в зависимости от наличия в составе вредных примесей. К таким веществам относят серу, азот и фосфор. С учетом их процентного содержания в сплаве различают:

• обычное качество конструкционной углеродистой стали, когда в ней находится около 0,06% серы и фосфора. Она идет на изготовление механизмов и деталей для работы в стандартных условиях;
• качественную при уменьшении их содержания до 0,04 и 0,035%. Производится при более строгих технологических условиях. Из нее делают ответственные детали механизмов и конструкций, служащие в нормальных условиях;
• высококачественную легированную инструментальную с менее 0,03% примесей. Получают в дуговых электрических печах, возможно и с электрошлаковым переплавом. Служит для изготовления значимых деталей для сложных условий последующей эксплуатации;
• особовысококачественную при показателях ниже 0,015% и 0,025% соответственно. Специальные свойства позволяют изготавливать из нее особо нагруженные или ответственные узлы для применения в экстремальных условиях, включая авиационную и космическую отрасль.

Различие марок по степени раскисления

Технология производства стали предполагает некоторую степень насыщения сплава кислородом в ходе самого процесса. Этот вид примеси способен вызывать окисление при легировании. Для удаления кислорода проводят процедуру раскисления, вводя в состав для связывания части кислорода, марганец и кремний.

Для маркировки степени его устранения или раскисления приняты специальные буквенные обозначения, которые ставятся за указанной маркой:

• «СП» — спокойные или полностью раскисленные виды стали. Весь кислород собран в капсуле наверху. После ее удаления получается сплав с равномерным распределением всех химических составляющих;
• «ПС» — полуспокойные с промежуточными показателями. Пузыри у поверхности слитка убираются при прокате;
• «КП» — слабонаправленные кипящие стали с неоднородным составом готового слитка. Наружный чистый слой используется для проката. Слой, располагающийся ближе к средине, подойдет для производства проволоки, труб и листовых изделий.

Читать также: Подъем штанги к подбородку какие мышцы работают

Принципы и правила цифробуквенной маркировки

В РФ принята обязательная система обозначений всех видов металлопродукции. В ней буквами отмечены химические элементы, которые входят в состав стали. Цифра покажет количество самого вещества. Буквенное выражение используются и для показателей степени раскисления.

Индекс «Ст» ставится при маркировке обыкновенной по качеству стали. Следующий за ним цифровой показатель — условный номер марки от 0 до 6. Его возрастание свидетельствует о росте прочностных характеристик материала, а значит, о более высоком содержании углерода. Правда, пластичность при этом уменьшается. В конце указывается степень раскисления, а вначале — одна из букв А, Б или В, относящие сталь к группам:

• «А» — с гарантированными механическими качествами. Этот индекс не обязателен для обозначения;
• «Б» — с обеспеченным присутствием химических свойств;
• «В» — в сплаве гарантируется наличие всех механических и химических качеств.

В маркировке легированной стали добавленный, улучшающий химкомпонент указан после содержания углевода и обозначается:

• «Х» — при наличии в составе хрома;
• «В» — вольфрама;
• «Т» — когда лигирующим веществом выступает титан;
• «М» — молибден;
• «Ю» — алюминий.

Цифра, идущая после буквы, показывает процентное содержание легирующего элемента в стали. При ее отсутствии концентрация данного вещества в составе не выходит за пределы от 0,8 до 1,5%. У легированных конструкционных сталей вначале указано содержание углерода. Двузначное число показывает сотые процентной концентрации. Маркировка инструментальных видов стали позволяет не обозначать этот показатель при его значении, не превышающем 1,5%.

Маркировка отдельных видов стали

Специфические обозначения есть и у шарикоподшипниковой стали. Она отличается повышенной прочностью и износостойкостью при переменных нагрузках. Ее отмечают буквами «ШХ», за которыми следует процентная концентрация хрома в десятых долях.

Автоматную сталь принято обозначать «А». Она хорошо обрабатывается резанием и подходит для болтов и винтовых деталей. Ее можно дополнительно легировать никелем, хромом или свинцом. Цифра показывает углеродную составляющую.

Быстрорежущая сталь со сложным легированием отмечается буквой «Р». Далее ставится среднее процентное содержание в составе вольфрама. Следующие символы покажут дополнительные элементы, а также их долю.

Нержавеющая обыкновенная сталь имеет маркировку, аналогичную конструкционным легированным. Все виды опытных и нестандартных образцов, включая нержавейку, отличают буквенные обозначения индексов заводов, впервые выпустивших эту новую сталь. Иногда буквы связаны с определенным способом выплавки.

При складировании приняты дополнительные отличительные цветовые обозначения. Они наносятся на торцевую часть. Цвета соответствуют маркам, также нанесен номер акта приемки.

Пользуясь стандартными правилами справочного материала, несложно разобраться в маркировке любых видов сталей.

Влияние легирующих элементов. Маркировка легированных сталей

Для улучшения физических, химических, прочностных и технологических свойств стали легируют, вводя в их состав различные легирующие элементы (хром, марганец, никель и др.). Стали могут содержать один или несколько легирующих элементов, которые придают им специальные свойства.

Таблица 1. Механические свойства качественной конструкционной стали

Основной структурной составляющей в конструкционной стали является феррит, занимающий в структуре не менее 90% по объему. Растворяясь в феррите, легирующие элементы упрочняют его.

Твердость феррита (в состоянии после нормализации) наиболее сильно повышают кремний, марганец и никель — элементы с решеткой, отличающейся от решетки -Fe. Молибден, вольфрам и хром влияют слабее. Большинство легирующих элементов, упрочняя феррит и мало влияя на пластичность, снижают ударную вязкость (за исключением никеля). При содержании до 1% марганец и хром повышают ударную вязкость. Свыше этого содержания ударная вязкость снижается, достигая уровня нелегированного феррита при 3% Сr и 1,5% Мn.

Повышению конструктивной прочности при легировании стали способствует увеличение прокаливаемости. Улучшение прокаливаемости стали достигается при ее легировании несколькими элементами, например Сr + Мо, Cr + Ni, Cr + Ni + Mo и другими сочетаниями различных элементов.

Высокая конструктивная прочность стали обеспечивается рациональным содержанием в ней легирующих элементов. Избыточное легирование после достижения необходимой прокаливаемости приводит к снижению вязкости и облегчает разрушение стали.

Хром оказывает благоприятное влияние на механические свойства конструкционной стали. Его вводят в сталь в количестве до 2%; он растворяется в феррите и цементите.

Никель — наиболее ценный легирующий элемент. Его вводят в сталь в количестве от 1 до 5%.

Марганец вводят в сталь до 1,5%. Он распределяется между ферритом и цементитом. Никель заметно повышает предел текучести стали, но делает ее чувствительной к перегреву. Всвязи с этим для измельчения зерна одновременно с никелем в сталь вводят карбидообразующие элементы.

Кремний является некарбидообразующим элементом, и его количество в стали ограничивают до 2%. Он значительно повышает предел текучести стали и при содержании более 1% снижает вязкость и повышает порог хладноломкости.

Молибден и вольфрам являются карбидообразующими элементами, которые большей частью растворяются в цементите. Молибден в количестве 0,2…0,4% и вольфрам в количестве 0,8…1,2% в комплексно легированных сталях способствуют измельчению зерна, увеличивают прокаливаемость и улучшают некоторые другие свойства стали.

Ванадий и титан — сильные карбидообразущие элементы, которые вводят в небольшом количестве (до 0,3% V и 0,1% Ti) в стали, содержащие хром, марганец, никель, для измельчения зерна. Повышенное содержание ванадия, титана, молибдена и вольфрама в конструкционных сталях недопустимо из-за образования специальных труднорастворимых при нагреве карбидов. Избыточные карбиды, располагаясь по границам зерен, способствуют хрупкому разрушению и снижают прокаливаемость стали.

Бор вводят для увеличения прокаливаемости в очень небольших количествах (0,002…0,005%).

Марка легированной качественной стали состоит из сочетания букв и цифр, обозначающих ее химический состав. Легирующие элементы имеют следующие обозначения (ГОСТ 4543–71):

1. хром (X),
2. никель (Н),
3. марганец (Г),
4. кремний (С),
5. молибден (М),
6. вольфрам (В),
7. титан (Т),
8. алюминий (Ю),
9. ванадий (Ф),
10. медь (Д),
11. бор (Р),
12. кобальт (К),
13. ниобий (Б),
14. цирконий (Ц).

Цифра, стоящая после буквы, указывает на содержание легирующего элемента в процентах. Если цифра не указана, то легирующего элемента содержится до 1,5%.

В качественных конструкционных легированных сталях две первые цифры марки показывают содержание углерода в сотых долях процента. Высококачественные легированные стали имеют в конце марки букву А, а особо высококачественные — Ш. Например, сталь марки 30ХГСН2А: высококачественная легированная сталь содержит 0,30% углерода, до 1% хрома, марганца, кремния и до 2% никеля; сталь марки 95Х18Ш: особо высококачественная, выплавленная методом электрошлакового переплава с вакуумированием, содержит 0,9…1,0% углерода; 17…19% хрома, 0,030% фосфора и 0,015% серы. Легированные конструкционные стали делят на цементуемые, улучшаемые и высокопрочные.

Виды сталей [ править | править код ]

Сталь представляет собой сплав железа с углеродом, при этом содержание последнего в ней составляет не более 2,14 %, а железа более 50 %. Углерод придает сплаву твердость, но при его избытке металл становится слишком хрупким.

Одним из важнейших параметров, по которому стали делят на различные классы, является химический состав. Среди сталей по данному критерию выделяют легированные и углеродистые, последние подразделяются на мало- (углерода до 0,25 %), средне- (0,25-0,6 %) и высокоуглеродистые (в них содержится больше 0,6 % углерода).

Сталь подлежит обязательной маркировке.

Для уточнения сведений по конкретной марке стали могут использоваться так называемые марочники. 2-е (2003) и 3-е (2011) издания «Марочника сталей и сплавов» под ред. А. С. Зубченко содержат описание около 600 марок сталей и сплавов черных металлов, 4-е (2014) издание — более 700 марок [5] .

Легированные стали, в отличие от нелегированных, имеют несколько иное обозначение, поскольку в них присутствуют элементы, специально вводимые в определённых количествах для обеспечения требуемых физических или механических свойств. К примеру:

• хром
  (Cr) повышает твёрдость и прочность
• никель
  (Ni) обеспечивает коррозионную стойкость и увеличивает прокаливаемость
• кобальт
  (Co) повышает жаропрочность и увеличивает сопротивление удару
• ниобий
  (Nb) помогает улучшить кислостойкость и уменьшает коррозию в сварных конструкциях.

Маркировка элементов сталей [ править | править код ]

Цементуемые, улучшаемые и высокопрочные стали

Цементуемые стали — это низкоуглеродистые (до 0,25 С), низко- (до 2,5%) и среднелегированные (2,5…10% суммарное содержание легирующих элементов) стали. Они предназначены для деталей машин и приборов, работающих в условиях трения и испытывающих ударные и переменные нагрузки.

Стали марки 15ХА с пределом прочности σв МПа предназначены для изготовления небольших деталей, работающих в условиях трения при средних давлениях и скоростях. Для изготовления ответственных деталей, работающих при больших скоростях, высоких давлениях и ударных нагрузках, используется сталь марок 18ХГ и 25ХГМ. Для крупных, ответственных, тежелонагруженных деталей применяются стали 20ХН и 20Х2Н4А.

При изготовлении крупных, особо ответственных, тяжелонагруженных деталей, работающих при больших скоростях с наличием вибрационных и динамических нагрузок, используется сталь с пределом прочности в МПа марки 18Х2Н4МА.

Работоспособность таких деталей зависит от свойств сердцевины и поверхностного слоя металла. Цементуемые стали насыщают с поверхности углеродом (цементуют) и подвергают термической обработке (закалке и отпуску). Такая обработка обеспечивает высокую поверхностную твердость (HRC 58…63) и сохраняет требуемую вязкость и заданную прочность сердцевины металла.

Улучшаемые легированные стали — среднеуглеродистые (0,25…0,6% С) и низколегированные стали. Для обеспечения необходимых свойств (прочности, пластичности, вязкости) эти стали термически улучшают, подвергая закалке и высокому отпуску (при 500…600°С).

Улучшаемые и цементуемые стали после термической обработки дают прочность до σв МПа и вязкость до КС= 0,8…1,0 МДж/м2. Для создания новых современных машин такой прочности недостаточно. Необходимы стали с пределами прочности σв МПа. Для этих целей применяют комплексно легированные и мартенситостареющие стали. Свойства таких сталей и их назначение показаны в табл. 2.

Таблица 2. Улучшаемые легированные стали

Комплексно легированные стали — это среднеуглеродистые (0,25…0,6% С) легированные стали, термоупрочняемые при низком отпуске или подвергающиеся термомеханической обработке.

Мартенситостареющие стали — это новый класс высокопрочных легированных сталей на основе безуглеродистых (не более 0,03% С) сплавов железа с никелем, кобальтом, молибденом, титаном, хромом и другими элементами. Мартенситостареющие стали закаливают на воздухе от 800…860°С с последующим старением при 450…500°С.

Область применения

• Машиностроение. Для выделки шестерней, соединительных муфт, компонентов червячных пар. Помимо этого, производят устройства для крепежа первого класса, соединительные элементы.
• Трубопроводная отрасль по производству арматуры.
• Строительство. За счёт ценнейших характеристик, СТ20 применяют для производства металлических конструкций.

Отличные характеристики крепления в процессе спаивания, доступная цена, хорошая прочность позволяют использовать элементы в несущих конструкциях.

Углеродистые инструментальные стали

Инструментальные стали — это особая группа сталей, обладающих специфическими свойствами. Эти стали предназначены для изготовления режущего и измерительного инструмента, штампов.

По условиям работы инструмента к углеродистым инструментальным сталям предъявляют следующие требования:

1. стали для режущего инструмента (резцы, сверла, метчики, фрезы и др.) должны обладать высокой твердостью, износостойкостью и теплостойкостью;
2. стали для измерительного инструмента должны быть твердыми, износостойкими и длительное время сохранять размеры и форму инструмента;
3. стали для штампов (холодного и горячего деформирования) должны иметь высокие механические свойства (твердость; износостойкость, вязкость), сохраняющиеся при повышенных температурах;
4. стали для штампов горячего деформирования должны обладать устойчивостью против образования поверхностных трещин при многократном нагреве и охлаждении.

Инструментальные углеродистые стали (ГОСТ 1435–99) выпускают следующих марок: У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12 и У13. Цифры указывают на содержание углерода в десятых долях процента. Буква Г, например У8Г, после цифры означает, что сталь имеет повышенное содержание марганца, что обеспечивает большую твердость сплава.

Марка инструментальной углеродистой стали высокого качества имеет букву А, например У12А: инструментальная углеродистая сталь высокого качества, содержащая 1,2% С. Инструменты, применение которых связано с ударной нагрузкой, например зубила, бородки, молотки, изготовляют из сталей У7А, У8А. Инструменты, требующие большой твердости, но не подвергающиеся ударам, например сверла, метчики, развертки, шаберы, напильники, изготовляют из сталей У12А, У13А. Стали У7—У9 подвергают полной, а стали У10— У13 — неполной закалке.

Недостатком углеродистых инструментальных сталей является их низкая теплостойкость — способность сохранять большую твердость при высоких температурах нагрева. При нагреве выше 200°С инструмент из углеродистых сталей теряет твердость, т.е. при повышенных температурах нужно применять инструменты из других сталей.

Сталь 20ГЮТ Москва и Московская область

Сталь имеет широкий спектр применения в машиностроении, производственной отрасли, строительстве, судостроении, авиастроении и многих других сферах промышленности. Существует множество марок сталей, большинство из них производятся на заказ, есть марки которые постоянно находятся на складе ввиду регулярного спроса. Компания Ресурс реализует сталь 20ГЮТ напрямую от производителя. При постоянном спросе мы готовы предложить взаимовыгодные условия поставки многих марок стали. В том числе и 20ГЮТ.

Выгодная цена на марку 20ГЮТ определяется минимальной наценкой и отсутствием посредников. Мы несем полную ответственность за поставленный материал и гарантируем качество поставки. Стоимость продукции определяется складскими и логистическими затратами, мы имеем возможность поставки стали напрямую с завода производителя, это дает возможность нашим клиентам вести стабильно свой бизнес.

Легированные инструментальные стали

Легированные инструментальные стали имеют ГОСТ 5950– 2000. Легирующие элементы, вводимые в инструментальные стали, увеличивают теплостойкость (вольфрам, молибден, кобальт, хром), закаливаемость (марганец), вязкость (никель), износостойкость (вольфрам). По сравнению с углеродистыми легированные инструментальные стали имеют преимущества:

1. хорошая прокаливаемость;
2. большая пластичность в отожженном состоянии;
3. значительная прочность в закаленном состоянии, более высокие режущие свойства.

Низколегированные инструментальные стали содержат до 2,5% легирующих элементов, имеют высокую твердость (HRC 62…69), значительную износостойкость, но малую теплостойкость (200…260°С). Их используют для изготовления инструмента более сложной формы. В низколегированных сталях X, 9ХС, ХВГ, ХВСГ основной легирующий элемент — хром. Сталь X легирована только хромом. Повышенное содержание хрома увеличивает ее прокаливаемость. Сталь X прокаливается в масле полностью в сечении до 25 мм, сталь У10 — только в сечении до 5 мм.

Применяют сталь X для изготовления токарных, строгальных и долбежных резцов. Сталь 9ХС, кроме хрома, легирована кремнием. По сравнению со сталью X она имеет большую прокаливаемость — до 35 мм; повышенную теплостойкость — до 250…260°С (сталь X — до 200…210°С) и лучшие режущие свойства. Из стали марки 9ХС изготовляют сверла, развертки, фрезы, метчики, плашки. Сталь ХВГ легирована хромом, вольфрамом и марганцем; имеет прокаливаемость на глубину до 45 мм. Сталь ХВГ используют для производства крупных и длинных протяжек, длинных метчиков, длинных разверток и т.п.

Сталь ХВСГ — сложнолегированная и по сравнению со сталями 9ХС и ХВГ лучше закаливается и прокаливается. При охлаждении в масле она прокаливается полностью в сечении до 80 мм. Она менее чувствительна к перегреву. Теплостойкость ее такая же, как у стали 9XС. ХВСГ применяют для изготовления круглых плашек, разверток, крупных протяжек и другого режущего инструмента.

Высоколегированные инструментальные стали содержат вольфрам, хром и ванадий в большом количестве (до 18% основного легирующего элемента); имеют высокую теплостойкость (600…640°С). Их используют для изготовления высокопроизводительного режущего инструмента, предназначенного для обработки высокопрочных сталей и других труднообрабатываемых материалов. Такие стали называют инструментальными быстрорежущими (ГОСТ 19265–73). Быстрорежущие стали обозначают буквой Р, цифра после которой указывают содержание вольфрама. Содержание хрома (4%) и ванадия (2%) в марках быстрорежущих сталей не указывают. В некоторые быстрорежущие стали дополнительно вводят молибден, кобальт и большое количество ванадия. Марки таких сталей содержат соответственно буквы М, К, Ф и цифры, указывающие их количество. Для изготовления измерительных инструментов применяют X, ХВГ и другие стали, химический состав которых приведен в ГОСТ 5950–2000.

Для измерительного инструмента большое значение имеет изменение размеров закаленного инструмента с течением времени. Поэтому при термической обработке измерительного инструмента внимание уделяется стабилизации напряженного состояния. Это достигается режимом низкого отпуска — при температуре 120…130°С в течение 15…20 ч и обработкой при температурах ниже нуля (до –60°С).

Штампы холодного деформирования небольших размеров (сечением 25…30 мм), простой формы, работающие в легких условиях, изготовляют из углеродистых сталей У10, УН, У12. Штампы сечением 75…100 мм более сложной формы и для более тяжелых условий работы изготовляют из сталей повышенной прокаливаемости X, ХВГ. Для изготовления инструмента с высокой твердостью и повышенной износостойкостью, а также с малой деформируемостью при закалке используют стали с высокой прокаливаемостью и износостойкостью, например высокохромистую сталь Х12Ф1 (11…12,5% Сr; 0,7…0,9% V).

Для инструмента, подвергающегося в работе большим ударным нагрузкам (такого как пневматические зубила, режущие ножи для ножниц холодной резки металла), применяют стали с меньшим содержанием углерода, повышенной вязкости — 4ХС, 6ХС, 4ХВ2С и др.

Молотовые штампы горячего деформирования изготовляют из сталей 5ХНМ, 5ХГМ, 5ХНВ. Эти стали содержат одинаковое количество (0,5…0,6%) углерода и легированы хромом. Такое содержание углерода позволяет получить достаточно высокую ударную вязкость; хром повышает прочность и увеличивает прокаливаемость сталей. Никель вводят в эти стали с целью повышения вязкости и улучшения прокаливаемости. Вольфрам и молибден повышают твердость и теплостойкость, уменьшают хрупкость, измельчают зерно и уменьшают склонность стали к перегреву. Марганец как более дешевый легирующий элемент является заменителем никеля. Для сталей молотовых штампов характерна глубокая прокаливаемость.

Механические свойства

Механические свойства (ГОСТ 5520-79)

Механические свойства проката (ГОСТ 5520-2017)

ПРИМЕЧАНИЕ. Нормы, о, применяют по согласованию изготовителя с заказчиком и указывают в заказе.

Механические свойства в горячекатаном состоянии в зависимости от тепловой выдержки

Механические свойства в зависимости от температуры испытания

Механические свойства при испытании на длительную прочность

Предел текучести (ГОСТ 5520-79)

Жаростойкие и жаропрочные стали

Взаимодействие металла с окружающей средой при повышении температуры вызывает газовую коррозию (окисление) и разрушение материала. Для изготовления деталей, работающих в условиях повышенной температуры (400…900°С) и окисления в газовой среде, применяют специальные жаростойкие стали.

Под жаростойкостью (или окалиностойкостью) понимают способность материала противостоять коррозионному разрушению при высоких температурах.

К жаростойким относят стали, содержащие алюминий, хром, кремний (табл. 4). Они не образуют окалины при высоких температурах. Например, хромистая сталь, содержащая 30% Сr, устойчива при температуре до 1200°С. Введение небольших добавок алюминия резко повышает жаростойкость хромистых сталей. Стойкость таких материалов при высоких температурах объясняется образованием на их поверхности плотных защитных пленок, состоящих из оксидов легирующих элементов (хрома, алюминия, кремния).

Таблица 4. Жаростойкие стали

Область применения жаростойких сталей:

1. изготовление различных деталей нагревательных устройств;
2. изготовление энергетических установок.

Так, клапаны двигателей внутреннего сгорания изготавливают из стали 40Х9С2 с рабочей температурой не более 850°С, а сопловые аппараты и жаровые трубы газотурбинных установок — из стали 36Х18Н25С2 с максимальной рабочей температурой 1100°С.

Для изготовления деталей машин, длительное время работающих при больших нагрузках и высоких температурах (500…1000°С), применяют специальные жаропрочные стали.

Жаропрочность — способность материала выдерживать механические нагрузки без существенных деформаций при высоких температурах. К числу жаропрочных относят стали, содержащие хром, кремний, молибден, никель и др. Они сохраняют свои прочностные свойства при нагреве до 650°С и более (табл. 5). Из таких сталей изготовляют греющие элементы теплообменной аппаратуры, детали котлов, впускные и выпускные клапаны автомобильных и тракторных двигателей.

Таблица 5. Жаропрочные стали

Технологические свойства

Характеристики свариваемости стали 20К и технологические требования к ней [СТО 00220368-011-2007, OCТ 26.260.3-2001]

Рекомендуемые сварочные материалы для автоматической сварки под флюсом стали 20К [OCТ 26.260.3-2001]

Сварочные материалы для электрошлаковой сварки стали 20К [OCТ 26.260.3-2001]

Сварочные материалы для электрошлаковой сварки с крошкой стали 20К [OCТ 26.260.3-2001]

Сварочные материалы для сварки стали 20К в среде защитных газов и автоматической сварки под флюсом [OCТ 26.260.3-2001]

Электроды для ручной электродуговой сварки разнородных стали [OCТ 26.260.3-2001]

Плотность ρп кг/см3 при температуре испытаний, °С

Коэффициент линейного расширения α*106, К-1

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К)

Магнитные и магнитно-мягкие стали и сплавы

Магнитные стали и сплавы в зависимости от коэрцитивной силы и магнитной проницаемости делят на магнитно-твердые и магнитно-мягкие.

Магнитно-твердые стали и сплавы применяют для изготовления постоянных магнитов; они имеют большую коэрцитивную силу. Это высокоуглеродистые и легированные стали, специальные сплавы.

Углеродистые стали (У10—У12) после закалки имеют достаточную коэрцитивную силу (Нс = 5175 А/м), но так как они прокаливаются на небольшую глубину, их применяют для изготовления небольших магнитов.

Хромистые стали по сравнению с углеродистыми прокаливаются значительно глубже, поэтому из них изготовляют более крупные магниты. Магнитные свойства этих сталей такие же, как и углеродистых.

Хромокобальтовые стали (например, марки ЕХ5К5) имеют более высокую коэрцитивную силу Нс = 7166 А/м. Магнитные сплавы, например, ЮНДК24 (9% Аl, 13,5% Ni; 3% Сu; 24% Со; остальное — железо), имеют очень высокую коэрцитивную силу Нс = 39 810 А/м, поэтому из них изготовляют магниты небольшого размера, но большой мощности.

Магнитно-мягкие стали и сплавы имеют малую коэрцитивную силу и большую магнитную проницаемость. К ним относят электротехническое железо и сталь, железоникелевые сплавы (пермаллои).

Электротехническое железо (марок Э, ЭА, ЭАА) содержит менее 0,04% С, имеет высокую магнитную проницаемость μ = (2,78/3,58)·109 ГГн/м и применяется для сердечников, полюсных наконечников электромагнитов и др.

Электротехническая сталь содержит менее 0,05% С и кремний, сильно увеличивающий магнитную проницаемость. Электротехническую сталь по содержанию кремния делят на четыре группы: с 1% Si — марки Э11, Э12, Э13; с 2% Si — Э21, Э22; с 3% Si — Э31, Э32; с 4% Si — Э41—Э48. Вторая цифра (1—8) характеризует уровень электротехнических свойств.

Железоникелевые сплавы (пермаллои) содержат 45…80% Ni, их дополнительно легируют Сr, Si, Mo. Магнитная проницаемость этих сплавов очень высокая. Например, у пермаллоя марки 79НМ (79% Ni; 4% Mo) μ = 175,15·109 ГГн/м. Применяют пермаллои в аппаратуре, работающей в слабых электромагнитных полях (телефон, радио).

Ферриты — магнитно-мягкие материалы, получаемые спеканием смеси порошков ферромагнитной окиси железа Fe2O3 и окислов двухвалентных металлов (ZnO, NiO, MgO и др.). В отличие от других магнитно-мягких материалов у ферритов очень высокое удельное электросопротивление, что определяет их применение в устройствах, работающих в области высоких и сверхвысоких частот.

Иностранные аналоги и заменители

Основным отечественным заменителем стали 20К, наиболее близким к ней по эксплуатационным характеристикам, является сталь 15К. Информацию об иностранных аналогах смотрите в таблице ниже.

Износостойкие стали

Сплавы с высоким электрическим сопротивлением, с заданным коэффициентом теплового расширения и заданными упругими свойствами

Для изготовления деталей машин, работающих в условиях трения, применяют специальные износостойкие стали — шарикоподшипниковые, графитизированные и высокомарганцовистые.

Шарикоподшипниковые стали (ШХ6, ШХ9, ШХ15) применяют для изготовления шариков и роликов подшипников. По химическому составу (ГОСТ 801–78) и структуре эти стали относятся к классу инструментальных сталей. Они содержат около 1% Сu, 0,6…1,5% Сr.

Графитизированную сталь (высокоуглеродистую, содержащую 1,5…2% С и до 2% Сr) используют для изготовления поршневых колец, поршней, коленчатых валов и других фасонных отливок, работающих в условиях трения. Графитизированная сталь после закалки сочетает свойства закаленной стали и серого чугуна.

Высокомарганцовистую сталь Г13Л, содержащую 1,2% С и 13% Мn, применяют для изготовления железнодорожных крестовин, звеньев гусениц и т.п. Эта сталь обладает максимальной износостойкостью, когда имеет однофазную структуру аустенита, что обеспечивается закалкой (при температуре 1000…1100°С) при охлаждении на воздухе.

Сплавы с высоким электрическим сопротивлением применяют для изготовления электронагревателей и элементов сопротивлений и реостатов. Сплавы для электронагревателей обладают высокой жаростойкостью, высоким электрическим сопротивлением, удовлетворительной пластичностью в холодном состоянии. Этим требованиям отвечают железохромоалюминиевые сплавы, например, марок Х13Ю4 (≤ 0,15% С; 12…15% Сr; 3,5…5,5% А1), 0Х23Ю5 ≤ 0,05% С; 21,5…23,5% Сr; 4,6…5,3% А1); и никелевые сплавы, например, марок Х15Н60 — ферронихром, содержащий 25% Fe, X20H80 — нихром.

Сплавы с заданным коэффициентом теплового расширения содержат большое количество никеля. Сплав 36Н, называемый инваром (≤ 0,05% С и 35…37% Ni), почти не расширяется при температурах от –60 до +100°C. Его применяют для изготовления деталей приборов, требующих постоянных размеров в интервале климатических изменений температур. Сплав 29НК, называемый коваром (≤ 0,03% С; 28,5…29,5% Ni; 17…18% Со), имеет низкий коэффициент теплового расширения в интервале температур от –70 до +420°С.

К сплавам с заданными упругими свойствами относят сплав 40КХНМ (0,07…0,12% С; 15…17% Ni; 19…21% Сr; 6,4…7,4% Мо, 39…41% Со). Это высокопрочный с высокими упругими свойствами, немагнитный, коррозионно-стойкий в агрессивных средах сплав.