ст 20 расшифровка стали. Сталь 20

Главная / Расходные материалы

Время на чтение: 20 мин

431

Общие данные Основные отличия Стали 20 от Стали 20А

Расшифровка марки

Характеристики стали 20

Конструкционная качественная углеродистая сталь 20

Состав стали марки 20

Характеристика материала 20Л

Применение стали 20

Сферы применения

Достоинства и недостатки

Описание

Сталь 20Л применяется: для изготовления арматуры, фасонных отливок деталей общего машиностроения, изготовляемых литьем по выплавляемым моделям; деталей сварнолитых конструкций и других деталей, работающих при температуре от -40 до 450 °C; отливок деталей паровых, газовых, гидравлических турбин и компрессоров, работающих при температурах от -40 до +350 °С; отливок 2-й и 3-й групп деталей трубопроводной арматуры и приводных устройств к ней (корпусов патрубков под приварку и для литосварных конструкций) с температурой рабочей среды от -30 до +450 °С без ограничения номинального рабочего давления; литых центров колесных пар локомотивов и моторных вагонов электропоездов и дизель-поездов железных дорог колеи 1520 мм в климатическом исполнении УХЛ; отливок деталей оборудования (арматуры) атомных электростанций, станций теплоснабжения, теплоэлектроцентралей, опытных и исследовательских ядерных реакторов и установок; центробежнолитых труб используемых в качестве комплектующих в составе оборудования металлургической, машиностроительной, стекольной, керамической, добывающей и перерабатывающей нефтехимической промышленности, а также предназначенных для изготовления заготовок и деталей, применяемых в составе изделий авиационной и атомной промышленности.

Примечание

Сталь перлитного класса. Допускается применять отливки деталей трубопроводной арматуры из стали марки 20Л до температуры эксплуатации минус 40 °C при условии проведения термической обработки в режиме закалка плюс отпуск или нормализация плюс отпуск с испытанием ударной вязкости KCU-40≥200 кДж/м2 (2,0 кгс·м/см2).

Сферы применения

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

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

Из этого металла производят:

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

Изделия из этого сплава изготавливаются по определенным государственным стандартам:

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

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

Стандарты

Название	Код	Стандарты
Бандажи. Колеса. Оси	В41	ГОСТ 4491-86
Отливки стальные	В82	ГОСТ 977-88, ОСТ 108.961.04-80, ОСТ 26-07-402-83, ОСТ 24.920.01-80, ОСТ 3-4365-79, ОСТ 5Р.9285-95, TУ 26-02-19-75, TУ 108.11.352-87, TУ 4112-091-00220302-2006, СТ ЦКБА 014-2004, TУ 5.961-11151-92
Твердые сплавы, металлокерамические изделия и порошки металлические	В56	ОСТ 107.750001.001-91
Классификация, номенклатура и общие нормы	В20	ОСТ 84-218-85
Сварка и резка металлов. Пайка, клепка	В05	РТМ 108.020.122-78
Трубы стальные и соединительные части к ним	В62	TУ 1333-003-76886532-2014

Химический состав

Стандарт	C	S	P	Mn	Cr	Si	Ni	Fe	Cu
ГОСТ 4491-86	0.17-0.25	≤0.025	≤0.03	0.6-0.9	≤0.5	0.2-0.52	≤0.5	Остаток	≤0.4
TУ 5.961-11151-92	0.17-0.25	≤0.025	≤0.025	0.45-0.9	—	0.2-0.52	—	Остаток	—
TУ 1333-003-76886532-2014	0.17-0.25	≤0.04	≤0.04	0.45-0.9	—	0.2-0.52	—	Остаток	—
СТ ЦКБА 014-2004	0.17-0.25	≤0.04	≤0.04	0.45-0.9	≤0.45	0.2-0.52	≤0.4	Остаток	≤0.4

Fe — основа. По ГОСТ 977-88 массовая доля содержания S и P указана для 1 группы отливок из основной стали. Содержание серы и фосфора в отливках 2 и 3 групп, в кислой и основной мартеновской стали — см. таблицу 4а в ГОСТ 977-88. По ТУ 5.961-11151-92 для отливок 1 и 2 классов массовая доля кобальта в стали не должна превышать 0,20 %, а для отливок, находящихся в зоне прямого облучения — 0,15 %.

Расшифровка марки

Сплав относится, согласно ГОСТу 1050-88, к конструкционным углеродистым качественным сталям, к которым предъявляются более жесткие требования по составу и условиям производства.

Маркировка свидетельствует об усредненном содержании главного компонента (углерода) в сотых долях процента – 0,20%. С увеличением его концентрации повышается поверхностная твердость материала, но одновременно снижается пластичность. Диапазон допустимых концентраций углерода в металле нормативами установлен в пределах 0,17-0,24%.

Марганец и кремний используются в качестве раскислителей. Они способствуют удалению из металла кислорода и других газов, повышающих пористость его структуры. Содержание кремния находится в пределах 0,17-0,35%, марганца – 0,35-0,60%.

В малых количествах в сплаве содержатся и другие элементы, оказывающие положительное влияние на его свойства. Однако их концентрации слишком малы:

никеля – до 0,3%;
хрома – 0,2%;
меди – 0,3%.

Неизбежно присутствие в металле минимальных количеств вредных примесей, ухудшающих его механические свойства:

серы – до 0,04%;
фосфора – 0,035%.

Механические характеристики

Сечение, мм	sТ\|s0,2, МПа	σB, МПа	d10	y, %	кДж/м2, кДж/м2	Твёрдость по Бринеллю, МПа
Отливки деталей ГТУ. Нормализация при 880-900 °С или Нормализация при 880-900 °С, охлаждение на воздухе + отпуск при 630-650 °С, охлаждение на воздухе
100	≥216	≥412	≥22	≥35	≥491	116-144
Нормализация при 870-890 °С, охлаждение на воздухе до 250-300 °С + отпуск при 630-650 °С, охлаждение на воздухе (указано место вырезки образца)
100	210-245	440-490	30-34	44-64	—	131-143
Отливки с толщиной стенки до 100 мм в состоянии поставки по ТУ 5.961-11151-92. Нормализация при 880-900 °C + Отпуск при 630-650 °C. Критическая температура хрупкости Тко ≤ 55 °C.
—	≥216	≥412	≥22	≥35	≥490	116-144
Нормализация при 870-890 °С, охлаждение на воздухе до 250-300 °С + отпуск при 630-650 °С, охлаждение на воздухе (указано место вырезки образца)
200	210-265	430-485	19-37	28-64	—	131
Отливки для судостроения. Нормализация при 890-920 °С + отпуск при 630-670 °С, охлаждение на воздухе
—	≥220	≥420	≥22	≥35	≥500	116-144
Отливки с толщиной стенки до 100 мм в состоянии поставки по ТУ 5.961-11151-92. Нормализация при 880-900 °C + Отпуск при 630-650 °C. Критическая температура хрупкости Тко ≤ 55 °C.
—	≥170	≥370	—	≥35	—	—
Центры литые колесных пар вагонов по ГОСТ 4491-86. Нормализация при 940-960 °С (выдержка 2,5-3,0 ч), ускоренное охлаждение до 300-400 °С со скоростью не менее 0,4 °С·с-1 + Отпуск при 640-660 °С, выдержка 2,5-3,0 ч (KCU+20°/KCU-60°)
≥245	≥440	≥22	≥32	≥490/245	—
Нормализация при 870-890 °С, охлаждение на воздухе до 250-300 °С + отпуск при 630-650 °С, охлаждение на воздухе (указано место вырезки образца)
10	215-225	450-495	27-37	45-63	—	131
Отливки с толщиной стенки до 100 мм в состоянии поставки по ТУ 5.961-11151-92. Нормализация при 880-900 °C + Отпуск при 630-650 °C. Критическая температура хрупкости Тко ≤ 55 °C.
—	≥160	≥370	—	≥33	—	—
Нормализация при 870-890 °С, охлаждение на воздухе до 250-300 °С + отпуск при 630-650 °С, охлаждение на воздухе (указано место вырезки образца)
100	200-245	420-485	31-33	44-64	—	131-134
Отливки с толщиной стенки до 100 мм в состоянии поставки по ТУ 5.961-11151-92. Нормализация при 880-900 °C + Отпуск при 630-650 °C. Критическая температура хрупкости Тко ≤ 55 °C.
—	≥140	≥360	—	≥32	—	—
Нормализация при 870-890 °С, охлаждение на воздухе до 250-300 °С + отпуск при 630-650 °С, охлаждение на воздухе (указано место вырезки образца)
200	210-255	430-470	14-34	24-61	—	121-143
30	200-265	425-480	31-37	48-63	—	134-143
50	200-275	460-480	31-33	48-57	—	124-143

Сталь марки 20Л

Марка: 20Л (заменители 25Л, 30Л) Класс: Сталь для отливок обыкновенная Вид поставки: отливки ГОСТ 977-88

Использование в промышленности: шаботы, арматура, фасонные отливки деталей общего машиностроения, изготовляемые методом выплавляемых моделей, детали сварно-литых конструкций и другие детали, работающие при температуре от —40 до 450 °С.

Химический состав в % стали 20Л
C	0,17 — 0,25
Si	0,2 — 0,52
Mn	0,35 — 0,9
Ni	до 0,3
S	до 0,045
P	до 0,04
Cr	до 0,3
Cu	до 0,3
Fe	~99

Зарубежные аналоги марки стали 20Л
США	1A, Gr.WCA, J02002, J02502
Германия	1.0443, 1.0619, GP240GH, GS45
Япония	SC450, SCPH1
Франция	FB-M
Англия	430A
Италия	GC20
Польша	L20
Чехия	422643
Австрия	GS45

Дополнительная информация и свойства

Удельный вес: 7850 кг/м3 Термообработка: Нормализация 880 — 900oC, Отпуск 630 — 650oC, Температура критических точек: Ac1 = 735 , Ac3(Acm) = 854 , Ar3(Arcm) = 835 , Ar1 = 680 Свариваемость материала: без ограничений. Способы сварки: РДС, АДС под газовой защитой, ЭШС. Обрабатываемость резанием: в отожженном состоянии при HB 121-126 и σв=390 МПа, К υ тв. спл=1,5 и Кυ б.ст=1,35 Флокеночувствительность: не чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости: не склонна. Температура начала затвердевания, °С: 1512-1521 Линейная усадка, %: 2.2 — 2.3 Жидкотекучесть, Кж.т.: 0,9 Склонность к образованию усадочной раковины, Ку.р.: 0,9 усадочной пористости, Ку.п.: 1,0 Показатель трещиноустойчивости, Кт.у.: 1,0

Механические свойства стали 20Л в сечениях до 100 мм (ГОСТ 977-88)
Состояние поставки, режим термообработки	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)
Нормализация 880-900 °C. Отпуск 630-650 °C	220	420	22	35	500

Механические свойства стали 20Л в зависимости от сечения
Сечение, мм	Место вырезки образца	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)	HB
Нормализация 870-890 °С, воздух до 250-300 °С. Отпуск 630-650 °С, воздух.
10 30 50	Ц	215-225 200-265 200-275	450-495 425-480 460-480	27-37 31-37 31-33	45-63 48-63 48-57	60-83 64-96	131 134-143 124-143
100	Ц К	200-245 210-245	420-485 440-490	29-36 30-34	44-64 44-64	107-141 92-153	131-134 131-143
200	Ц К	210-255 210-265	430-470 430-485	14-34 19-37	24-61 28-64	103-149 90-127	121-143 131

Ударная вязкость отливок из стали 20Л сечением 30 мм KCU, (Дж/см2)
Т= +20 °С	Т= -20 °С	Т= -60 °С	Т= -80 °С	Термообработка
55-83	41-64	6-12	3-5	Нормализация 870-890 °С, воздух до 250-300 °С. Отпуск 630-650 °С, воздух.

Предел выносливости стали 20Л
σ-1, МПА	n	Термообработка
211 196	107	σ0,2=260 МПа, σв=470 МПаσ0,2=280 МПа, σв=500 МПа HB 137

Физические свойства стали 20Л
T (Град)	E 10- 5 (МПа)	a 10 6 (1/Град)	l (Вт/(м·град))	r (кг/м3)	C (Дж/(кг·град))	R 10 9 (Ом·м)
20	2.01	54	7850	170
100	1.96	12.2	53	487	220
200	1.88	12.7	51	500	294
300	1.83	13.1	48	517	385
400	1.73	13.5	43	533	490
500	1.65	13.9	39	559	604
600	1.52	14.4	35	588	761
700	1.32	14.9	32	638	932
800	1.2	12.6	27	706	1101
900	12.4	27	706	1139

Расшифровка марки 20Л: такое написание означает, что сталь является литейной и содержит 0,20% углерода и минимальные примеси других веществ.

Физические характеристики

Температура	Е, ГПа	G, ГПа	r, кг/м3	l, Вт/(м · °С)	R, НОм · м	a, 10-6 1/°С	С, Дж/(кг · °С)
20	201	78	7850	54	170	—	—
100	196	76	—	53	220	122	487
200	188	73	—	51	294	127	500
300	183	71	—	48	385	131	517
400	173	67	—	43	490	135	533
500	165	63	—	39	604	139	559
600	152	58	—	35	761	144	588
700	132	50	—	32	932	149	638
800	120	45	—	27	1101	126	706
900	—	—	—	27	1139	126	706
1100	—	—	—	—	—	124	706

Технологические свойства

Название	Значение
Свариваемость	Сваривается без ограничений. Способы сварки: РДС, АДС под газовой защитой, ЭШС. После исправления дефектов сваркой применяется отпуск при 619-660 °C.
Склонность к отпускной хрупкости	Не склонна.
Флокеночувствительность	не чувствительна.
Наплавка	Наплавка уплотнительных поверхностей деталей трубопроводной арматуры в соответствии с ОСТ 26-07-2028-81 производится ручной электродуговой наплавкой электродами типа Э-20Х13 с обмазкой УОНИ-13НЖ, НИИ-48, НИИ-48Ж-1 или проволокой СВ-12Х13 или СВ-20Х13. Подготовка поверхности под наплавку производится механической обработкой. Наплавка производится с предварительным и сопутствующим нагревом детали до 400-450 °C не менее чем в 3 слоя толщиной не менее 4 мм без учета припуска на механическую обработку. Термообработка после наплавки производится путем отпуска при 550-600 °C (выдержка 2-5 ч) на твердость НВ=301-350, при 600-650 °C (выдержка 2-5 ч) на твердость НВ=240-300, при 400-450 °C (выдержка 2-5 ч) на твердость НВ=351-400. Температура печи при загрузке деталей для отпуска должна быть не более 300 °C.
Заварка дефектов	Заварка дефектов отливок после разделки осуществляется обычно без предварительного и сопутствующего подогрева. При полуавтоматической сварке в среде углекислого газа применяется проволока Св-08Г2С диаметром 2 мм при силе тока 380-420 А. Заварка дефектов ручной сваркой осуществляется электродами типа Э42А (ГОСТ 9467) марки УОНИ-13/45. При заварке жесткого контура отливок или выборки объемом более 2000 см3 рекомендуется перед наложением первого валика производить предварительный подогрев на 120-150 °C. При заварке выборки объемом более 5000 см3 необходимо производить предварительный и сопутствующий подогрев до 150-180 °C.