Характеристики стали 20, свойства и применение материала

  • Обновлено 02 февраля 2019 г.

Одна из самых востребованных сталей в производстве — сталь 20. Список ее использования займет не одну страницу. Строительство и машиностроение, гидравлика и станкостроение, металлоконструкции и тракторостроение. Все эти отрасли в той или иной степени используют её. Какие характеристики стали 20 не позволяют терять ей своей актуальности по сей день?

 

Расшифровка

Сталь 20 относится к группе высококачественных конструкционных сталей. Высококачественная означает более строгие требования к химическому составу шихты, процессам выплавки и разливки.

Сталь 20 включает в себя следующие химические элементы:

  • Углерод (0,2%). Цифра 20 в названии сплава отображает содержание данного компонента в сотых долях процента. Углерод ответственен за упрочнение. Увеличение его в составе приводит к повышению твердости и прочности. Обратным эффектом является параллельное уменьшение пластичности.
  • Кремний (0,17-0,35%). Основное назначение кремния – это удаление частиц водорода, кислорода и азота из состава сплава. Наличие данных газов в составе повышает пористость и количество газовых раковин, что сильно снижает прочность стали.
  • Марганец (0,35-0,6%), как и кремний, — сильный раскислитель, но помимо этого активно способствует удалению серы. Он положительно влияет на качество поверхности сплава. Также снижает вероятность образования трещин во время горячей обработки давлением. Улучшает протекание процессов сварки и ковки.
  • Никель (до 0,3%), хром (до 0,2%) и медь (до 0,3%) в целом положительно влияют как на механические, так и на коррозионностойкие характеристики стали. Но их содержание слишком мало, чтобы оказать какое-то серьезное воздействие на сплав.
  • Фосфор (до 0,035%) и сера (до 0,04) относятся к вредным типам примесей. Их содержание является причиной повышенной хрупкости стали. Также сильно падает значение вязкости и, соответственно, устойчивости к ударным нагрузкам.
  • Остальная часть химического состава приходится на железо.

По уровню раскисления сталь марки 20 делится на 3 категории: спокойная, полуспокойная и кипящая.

  • Спокойная сталь 20 получается в результате полного удаления кислорода из состава сплава. Осуществляется это с помощью введения таких элементов как кремний и марганец. Данный тип стали включает минимальное количество оксидов железа, которое и способствует «спокойному» (без выделения газов) застыванию сплава в ковше. Сталь получается плотная и однородная по составу. Лишь в верхней части образуется газовая раковина, которая благополучно удаляется в процессе механической обработки.
  • Кипящая сталь 20 раскисляется только марганцем. Как результат, это становится причиной повышенного содержания закиси железа. Данное соединение при взаимодействии с углеродом образует углекислый газ. Как следствие, на поверхности расплавленного сплава начинают появляться газовые пузыри, создавая впечатление, будто сплав кипит. Данная сталь имеет высокую пористость. Ее химические компоненты неравномерно распределены по всему объему сплава. Все это приводит к резкому снижению механических характеристик, увеличению риска образования трещин и ухудшение свариваемости. Среди плюсов кипящей стали стоит отметить меньшую стоимость и безотходность производства.
  • Существует также полуспокойная сталь 20, которая по своим характеристикам представляет что-то среднее между двумя вышеописанными видами сталей.

Аналоги

Сталь 20 обладает большим количеством аналогов по всему миру. Среди них выделяются следующие марки:

  • США 1020,1023.
  • Германия 1.0402.
  • Япония S20C.
  • Франция 1С22.
  • Китай 20.

Физические свойства

Плотность стали 20 составляет 2019 кг\м3. Плавиться начинает при температуре 2019 ºС. Окончательный переход в жидкую фазу происходит при 2019 ºС. Сталь 20 хорошо проводит и накапливает тепло. Коэффициент теплопроводности равен 48 Вт\м*К, а удельная теплоемкость 490 Дж\кг *К. При увеличении температуры сталь расширяется. Коэффициент линейного расширения равен 11,6*10-6 1/град.

Проводит электрический ток. Удельное электрическое сопротивление составляет 220 МОм*мм. Парамагнитен.

Химические свойства

Сталь 20 не отличается высокой химической стойкостью к большинству кислот и щелочей. При взаимодействии с водой на ее поверхности начинают образовываться следы ржавчины, которые являются причиной резкого ухудшения внешнего вида и прочностных свойств.

Коррозионную стойкость повышают путем нанесения гальванических покрытий: цинка, хрома и т.д.

Механические свойства

Среди особенностей стали 20 выделяется высокая пластичность, умеренное значение твердости и прочности. Модуль упругости равен 200 МПа. Относительное удлинение при разрыве составляет 23-26%, а относительное сужение до 55%.

Предел прочности на разрыв колеблется в пределах 36-46 Кг\мм2, что в 2,5 раза меньше чем у нержавейки. «Течь» (способность деформироваться без увеличения нагрузки) сталь начинает уже при 21-27 кг\мм2. Обладает повышенной вязкостью, что позволяет сплаву справляться с достаточными ударными воздействиями. Ударная вязкость равна 780 кДж\м2. В условия знакопеременных нагрузок работает значительно хуже. Предел выносливости находится на отметке 14 кг\мм2.

Прочностная характеристика стали может быть повышена проведением механического (наклеп и прокатывание роликами) или термического (нормализация и отжиг) упрочнения.

Технологические свойства

Сталь 20 является высокотехнологичным сплавом. Она хорошо поддается как обработке давлением так резанию. Штампуется как в горячем, так и в холодном состоянии. Не имеет предрасположенности к образованию трещин при обработке давлением.

Сплав относиться к первой группе свариваемости. Ее сварка не требует проведения предварительного нагрева и последующей термической обработки. Сварные швы получаются плотными и при сварке в стык по прочности не уступают цельному металлу.

Также сталь 20 относиться к цементируемой категории сплавов. Процесс цементации заключается в насыщение поверхности сплава частицами углерода. Для этого ее нагревают в специальной среде углекислого газа. Как результат, твердость цементируемого слоя получается до 62 HRC, а сердцевина при этом остается «мягкой» 20-35 HRC. Данная химикотермическая обработка сильно повышает долговечность изделия при воздействии переменных нагрузок.

Виды проката

Все вышеперечисленные описания делают марку стали 20 востребованной при изготовлении разного вида прокатного профиля. Прокат получают двумя основными способами:

  • Горячее деформирование. Применяют к заготовкам, толщина которых более 4 мм. Недостатком такой обработки — образование окалины, являющейся дополнительным концентратором напряжения.
  • Холодное деформирование. Используют при прокате заготовок толщиной до 4 мм. Основное преимущество данной обработки — дополнительное упрочнение сплава в результате наклепа.

Из стали 20 получают следующие изделия:

  • Цельносварные холоднокатаные трубы. Листы сворачивают по радиусу и затем сваривают его края прямым швом.
  • Бесшовные трубы. Получают методом горячего и холодного волочения. Особенности данных труб — повышенная прочность, по сравнению с их сварными аналогами и, соответственно, более высокая стоимость.
  • Всевозможные виды профиля: пруток, лист, уголок, швеллер, двутавр, проволока и прочее.

 

Область применения

Особенности стали 20 позволили ей получить широкое распространение в разных отраслях промышленности.

  • В машиностроении сталь 20 нашла применение как материал для изготовления соединительных муфт, шестерней и элементов червячных пар. Также из нее делают всевозможные приспособления для крепления инструмента на станочном оборудовании и соединительные элементы между звеньями механизмов (кронштейны, валы и прочее).
  • Применение стали 20 при производстве трубопроводной арматуры. Из нее изготавливают как трубы, так и переходные элементы: крестовины, штуцера, ниппеля, накидные гайки и т.д.
  • В строительстве применение стали 20 обосновано сочетанием сплавом таких свойств как отличная свариваемость, умеренная прочность и низкая цена. Используется, в первую очередь, при производстве металлоконструкций. Из не ее изготавливают разнообразные несущие фермы, поперечные перекладины и стойки, а также элементы крепежа: болты, гайки и т.д.

ГОСТ

Стандарты производства изделий из марки 20:

  • 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.

Цена

Сталь 20 относится к черному металлолому. Она не содержит в себе никаких дорогостоящих химических элементов. Процесс выплавки давно отработан и не требует относительно крупных финансовых затрат. В связи с этим, цена на нее также не отличается высоким значением.

Одна тонна лома стоит ориентировочно 28 000 – 30 000 рублей. Значение цены зависит от двух факторов:

  • Наличие следов коррозии.
  • Объем партии. Как правило, пункты приема металлолома делают наценку при сдаче лома от 2019 тонны.

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 — 0
голосов

  • Нелегированные стали
  • Легированные стали
  • Нержавеющие стали
  • 08Х13
  • 12Х13
  • 20Х13
  • 30Х13
  • 40Х13
  • 12Х17
  • 95Х18
  • 08Х18Н10Т
  • 12Х18Н10Т
  • 14Х17Н2
  • 20Х23Н18
  • 10Х17Н13М2Т
  • 06ХН28МДТ

Марка стали — 20Х23Н18

Стандарт — ГОСТ 5632

Заменитель — 20х23Н13, 15Х25Т

Сталь 20Х23Н18 содержит углерода не более 0,2%, Х23 — указывает содержание хрома в стали примерно 23%, Н18 — указывает содержание никеля в стали около 18%. Сталь легированная, жаростойкая, жаропрочная.

Из жаростойкой стали 20Х23Н18 изготовляют детали установок в химической и нефтяной промышленности, газопроводы, камеры сгорания (допускается применять для нагревательных элементов сопротивления), трубы и детали установок для конверсии метана, пиролиза, листовые детали, детали крепления котлов, муфелей для работы при температуре до 1100°С.

Массовая доля основных химических элементов, %
C — углерода Si — кремния Mn — марганца Cr — хрома Ni — никеля
Не более 0,20 Не более 1,00 Не более 2,00 22,00-25,00 17,00-20,00
Технологические свойства
Ковка Температура ковки, °С: начала 1220, конца 900. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
Свариваемость Ограниченно свариваемая.
Способы сварки: ручная дуговая сварка, аргонодуговая сварка, автоматическая сварка под флюсом, электрошлаковая сварка, контактная сварка.
Обрабатываемость резанием В закаленном и опущенном состоянии при HB 178 и σв = 600 МПа:
Kv твердый сплав = 0,9
Kv быстрорежущая сталь = 0,4
Физические свойства Температура испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Модуль нормальной упругости E, ГПа 200 182 176 170 160 150 141
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа
Плотность ρn, кг/м3 7900 7760 7720 7670 7620 7540
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м*К) 14 16 19 22
Удельное электросопротивление ρ, нОм*м 1000
20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800 20-900 20-1000
Коэффициент линейного расширения α*106, K-1 14,9 15,7 16,6 17,3 17,5 17,9 17,9
Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К) 538

Заменитель

Нержавеющие стали марок – 20Х23Н13, 15Х25Т.

Стандарт ASTM: 310S AISI.

Область применения

Высоколегированная жаропрочная сталь 20Х23Н18 используется при производстве отдельных деталей для камер сгорания, например хомутов, подвесок, а также деталей крепления. Нередко из этой марки стали производят бесшовные трубы, эксплуатация которых осуществляется при высоких температурах – до +1100 °С.

Вид поставки

Сортовой прокат из нержавеющей стали соответствует ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69. Калиброванные прутки производятся из нержавеющей стали в соответствии с ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, а шлифованные прутки – по ГОСТ 14955-77.

Листы толстые, производимые из стали этой марки, должны соответствовать 7350-77, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 19904-74, стальные полосы – ГОСТ 4405-75, ГОСТ 103-76, а ленты – ГОСТ 4986-79. При изготовлении кованых заготовок должно быть соответствие ГОСТ 1133-71.

Химический состав

Химический элемент

Кремний (Si), не более

Медь (Cu), не более

Марганец (Mn), не более

Никель (Ni)

Титан (Ti), не более

Фосфор (P), не более

Хром (Cr)

Сера (S), не более

%

1.0

0.30

2.0

17.0-20.0

0.2

0.035

22.0-25.0

0.02

Механические свойства

Термообработка, состояние поставки

Прутки. Закалка 1100-1150°С, воздух или вода

Листы горячекатаные или холоднокатаные. Закалка 1030-1130°С, вода (образцы поперечные)

Лента холоднокатаная. Закалка 1050-1080°С, вода или воздух

Лента холоднокатаная. Закалка 1050-1080°С, вода или воздух

Сечение, мм

60

>4

<0,2

0,2-2,0

0,2, МПа

196

264

B, МПа

490

539

580

580

5, %

35

35

4, %

19

38

, %

50

Механические свойства при повышенных температурах

tиспытания, °C

B, МПа

KCU, Дж/м2

0,2, МПа

5, %

, %

Прутки диаметром 38-55 мм. Закалка 1180°С, вода. Старение 800°С, 4 ч.

20

600-660

137-186

295-320

29-35

47-54

300

520-540

147-166

235

25-28

45-49

400

540

147-166

225

24-32

39-45

500

520-540

171

210

25-31

41-45

600

440

176

195

24

46

700

315-330

171

185-195

19-24

35

800

185-205

176

165

19-27

34

Образец диаметром 10 мм и длиной 50 мм, прокатанный

Скорость деформирования 20 мм/мин.

Скорость деформации 0,007 1/с.

800

255

215

24

67

900

135

135

37

77

1000

71

64

49

77

1100

44

39

51

70

1200

27

22

27

31

Технологические свойства

Температура ковки

Начальная температура ковки нержавеющей стали должна составлять +1220 °С, а конечная – около + 900 °С. Если сечение нержавеющей стали составляет менее 350 мм, то охлаждение осуществляется в воздухе.

Свариваемость

Ограниченно свариваемая.

Обрабатываемость резанием

В нормализованном и отпущенном состоянии при НВ 178 и B = 610 МПа, Ku б. ст. = 0,4.

Предел выносливости

Термообработка, состояние стали

Закалка 1100°С, вода или воздух. НВ 140-200

-1, МПа

255

245

B, МПа

590

570

0,2, МПа

290

Жаростойкость

Среда

Воздух

Воздух

Воздух

Температура, °С

650

750

800

Длительность испытания, чp>

4500

1500

Глубина, мм/год

0,0027

0,01

0,044

Группа стойкости или балл

2

3

4

Физические свойства

Температура испытания, °С

Модуль нормальной упругости, Е, ГПа

Плотность, кг/см3

Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)

Уд. электросопротивление (p, НОм·м)

20

200

7900

14

1000

100

16

200

300

182

19

400

176

7760

500

170

7720

22

600

160

7670

700

150

7620

800

141

900

7540

Температура испытания, °С

Коэффициент линейного расширения (10-6 1/°С)

Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг·°С))

20-100

14.9

538

20-200

15.7

20-300

16.6

20-400

17.3

20-500

17.5

20-600

17.9

20-700

17.9

20-800

20-900

20-1000

НАВИГАЦИЯ: Материалы -> Сталь жаропрочная высоколегированная     ИЛИ     Материалы -> Сталь, сплав жаропрочные-все марки

Характеристика материала 20Х23Н18

Марка : 20Х23Н18     (   другое обозначение       Х23Н18     ЭИ417   ) Заменитель: 20Х23Н13, 15Х25Т Классификация : Сталь жаропрочная высоколегированная Применение: работающие и направляющие лопатки, поковки и бандажи, работающие при температурах 650-700 град., детали камер сгорания и др. печное оборудование, работающее при температурах 1000-1050 град. Зарубежные аналоги: Известны 20Х23Н18:   купить   Ауремо ООО   www.auremo.org

Поставщик:   Санкт-Петербург +7 (812) 680-16-77 ,   Днепр +380 (56) 790-91-90,     info [a] auremo.org

Химический состав в % материала   20Х23Н18

ГОСТ   2019 — 72

C Si Mn Ni S P Cr до   0.2 до   1 до   2 17 — 20 до   0.02 до   0.035 22 — 25

Технологические свойства материала 20Х23Н18 .

        Свариваемость:     ограниченно свариваемая.

Механические свойства при Т=20oС материала 20Х23Н18 .

Сортамент Размер Напр. sT d5 y KCU Термообр.
мм МПа МПа % % кДж / м2
Трубы Ø 212 x 60 Прод. 500 200 35 50   Закалка 2019 — 1150oC, воздух,
Пруток, ГОСТ 5949-75   Прод. 490 196 35 50   Закалка 2019 — 1150oC, воздух,
Лист толстый, ГОСТ 7350-77     540 265 35     Закалка 2019 — 1130oC,Охлаждение вода,
Лист тонкий, ГОСТ 5582-75     510 245 35     Закалка 2019 — 1150oC,Охлаждение вода,
Лист тонкий, ГОСТ 4986-79     570   19-38     Закалка 2019 — 1080oC,Охлаждение воздух,

Физические свойства материала 20Х23Н18 .

T E 10- 5 a 10 6 l r C R 10 9
Град МПа 1/Град Вт/(м·град) кг/м3 Дж/(кг·град) Ом·м
20 2.04   13.8 7900   1000
100   14.9 15.9   538  
200   15.7        
300 1.86 16.6 18.8      
400 1.8 17.3   7760    
500 1.73 17.5   7720    
600 1.63 17.85 21.7 7670    
700 1.53 17.85   7620    
800 1.44          
900       7540    
T E 10- 5 a 10 6 l r C R 10 9

Зарубежные аналоги материала 20Х23Н18

Внимание!   Указаны как точные, так и ближайшие аналоги.

США Германия Япония Франция Англия Евросоюз Италия Испания Китай Швеция Болгария Венгрия Польша Румыния Чехия Австралия Юж.Корея
DIN,WNr JIS AFNOR BS EN UNI UNE GB SS BDS MSZ PN STAS CSN AS KS
310
310S
314
S31000
S31008
S31400
1.4845
CrNi25-20
X12CrNi25-21
X15CrNiSi25-20
X16CrNi25-20
X8CrNi25-21
X8CrNiSi25-21
Z12CN25-20
Z12CN26-21
Z8CN25-20
310S16
310S24
310S25
310S31
X8CrNi25-21
X22CrNi25-20
X6CrNi25-20
X6CrNi25-21
X6CrNi25-21KG

Обозначения:

Механические свойства :
— Предел кратковременной прочности , [МПа]
sT — Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5 — Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
y — Относительное сужение , [ % ]
KCU — Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB — Твердость по Бринеллю , [МПа]

Физические свойства :
T — Температура, при которой получены данные свойства , [Град]
E — Модуль упругости первого рода , [МПа]
a — Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ) , [1/Град]
l — Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
r — Плотность материала , [кг/м3]
C — Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)]
R — Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Свариваемость :
без ограничений — сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
ограниченно свариваемая — сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
трудносвариваемая — для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки — отжиг


20Х23Н18 — Сталь жаропрочная высоколегированная
20Х23Н18 — химический состав, механические, физические и технологические свойства, плотность, твердость, применение

При использовании информации сайта гиперссылка на «Марочник стали и сплавов (www.splav-kharkov.com)» обязательна на каждой странице.
Юридическую поддержку ресурсу оказывает юр. фирма » Интернет и Право «

Марочник стали и сплавов.     К о н т а к т н а я   и н ф о р м а ц и я

©   2019 — 2019   Контент сайта защищен Авторским свидетельством № 2019 от 8.05.2003 г.
    При использовании информации сайта гиперссылка на   «Марочник стали и сплавов »  (splav-kharkov.com) обязательна

Администрация сайта не несет ответственность за достоверность данных

Раньше данный сайт располагался по адресу: splav.kharkov.com