Стальные заготовки из стали 20: сортамент и применение
Стальные заготовки из стали 20 — это промежуточный продукт металлургического передела, предназначенный для последующей пластической деформации или механической обработки. Материал относится к группе качественных углеродистых конструкционных сталей с содержанием углерода 0,17–0,24%. Заготовки поставляются в виде квадрата, круга, полосы или сляба и используются для производства широкой номенклатуры деталей машин, труб и крепежа.
Химический состав стали 20 регламентируется ГОСТ 1050-2013. Основные легирующие элементы отсутствуют, что обеспечивает низкую стоимость материала при сохранении достаточной прочности и высокой пластичности. Содержание вредных примесей ограничено: серы не более 0,040%, фосфора не более 0,035%. Это гарантирует стабильность свойств при сварке и термической обработке.
Технологические характеристики заготовок из стали 20
Заготовки из стали 20 характеризуются следующими механическими свойствами после нормализации:
- Предел текучести — не менее 245 МПа;
- Временное сопротивление разрыву — 410–530 МПа;
- Относительное удлинение — не менее 23%;
- Относительное сужение — не менее 50%;
- Ударная вязкость KCU — не менее 59 Дж/см.
Материал демонстрирует хорошую обрабатываемость резанием: коэффициент обрабатываемости составляет 0,7 относительно стали 45. Свариваемость не ограничена — допустимы все виды сварки, включая электродуговую под флюсом и в среде защитных газов. Для ответственных сварных конструкций рекомендуется предварительный подогрев до 100–150 C.
Сортамент и геометрические параметры
Заготовки из стали 20 поставляются в различных сечениях. Наиболее распространённые форматы:
- Квадратная заготовка со стороной 40–200 мм для последующей ковки и штамповки;
- Круглая заготовка диаметром 30–150 мм для производства валов и осей;
- Полоса толщиной 10–60 мм и шириной 50–200 мм;
- Слябы толщиной 150–300 мм для прокатки листового проката.
Допуски на геометрические размеры устанавливаются ГОСТ 2591-2006 для горячекатаного сортового проката. Кривизна заготовок не должна превышать 0,5% от длины. Качество поверхности контролируется на отсутствие плен, трещин и закатов.
Применение заготовок из стали 20
Заготовки из стали 20 востребованы в отраслях, где требуется сочетание пластичности, свариваемости и умеренной прочности. Основные направления использования:
- Производство бесшовных труб для нефтегазопроводов и котельного оборудования;
- Изготовление крепежных изделий — болтов, шпилек, гаек классов прочности до 8.8;
- Штамповка деталей методом горячей объемной деформации;
- Механическая обработка для получения валов, втулок, фланцев;
- Производство цементуемых деталей — шестерен, червяков, пальцев.
Материал пригоден для работы при температурах от –40 до +425 C. При более высоких температурах наблюдается интенсивное окалинообразование и снижение прочностных характеристик. Для криогенных применений сталь 20 не рекомендуется из-за перехода в хрупкое состояние.
Термическая обработка заготовок
Стандартное состояние поставки — горячекатаное или нормализованное. Для улучшения обрабатываемости резанием применяется высокий отпуск при 550–600 C. Цементация проводится при 900–950 C с последующей закалкой и низким отпуском, что обеспечивает поверхностную твердость 56–62 HRC при вязкой сердцевине.
| Параметр | Значение для поковок | Значение для проката | Метод контроля | Нормативный документ |
|---|---|---|---|---|
| Предел текучести, МПа | 245 | 245 | Растяжение | ГОСТ 1497-84 |
| Временное сопротивление, МПа | 410–530 | 410–530 | Растяжение | ГОСТ 1497-84 |
| Относительное удлинение, % | 23 | 24 | Растяжение | ГОСТ 1497-84 |
| Ударная вязкость KCU, Дж/см | 59 | 59 | Ударный изгиб | ГОСТ 9454-78 |
| Твердость HB, не более | 163 | 156 | Бринелль | ГОСТ 9012-59 |
Вопросы и ответы
Какие дефекты не допускаются в заготовках из стали 20?
Недопустимы трещины, рванины, плены, закаты и расслоения. Допускаются отдельные мелкие дефекты глубиной не более 0,1 диаметра или стороны сечения, удаляемые последующей механической обработкой.
Как сталь 20 ведет себя при сварке?
Сталь 20 относится к хорошо свариваемым материалам без ограничений. Сварка выполняется без предварительного подогрева при толщине до 20 мм. Для толстостенных заготовок рекомендуется подогрев до 100–150 C для предотвращения образования закалочных структур в зоне термического влияния.
Какая термическая обработка применяется для улучшения обрабатываемости?
Для снижения твердости и улучшения обрабатываемости резанием применяется нормализация при 880–920 C с последующим охлаждением на воздухе. Твердость после нормализации составляет 131–156 HB.
Возможно ли использование стали 20 для цементуемых деталей?
Да, сталь 20 широко применяется для цементации. После насыщения углеродом при 900–950 C, закалки и низкого отпуска достигается поверхностная твердость 56–62 HRC при сохранении вязкой сердцевины с пределом прочности около 450 МПа.
