Сталь 20 (Сталь 20А)

Общие данные

Заменитель

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1050-74, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 8509-86, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8240-72, ГОСТ 8239-72.

Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78.

Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 10702-78.

Лист толстый ГОСТ 1577-81, ГОСТ 19903-74.

Лист тонкий ГОСТ 16523-70.

Лента ГОСТ 6009-74, ГОСТ 10234-77.

Полоса ГОСТ 1577-81, ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70.

Проволока ГОСТ 5663-79, ГОСТ 17305-71.

Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70.

Трубы ГОСТ 10704-76, ГОСТ 10705-80, ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-87, ГОСТ 5654-76, ГОСТ 550-75.

Назначение

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.

Химический состав (по ГОСТ 1050-2013)

Химический элемент	%
Углерод (C)	0.17-0.24
Кремний (Si)	0.17-0.37
Медь (Cu), не более	0.25
Мышьяк (As), не более	0.08
Марганец (Mn)	0.35-0.65
Никель (Ni), не более	0.25
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr), не более	0.25
Сера (S), не более	0.04

Основные отличия Стали 20 от Стали 20А

Добавление буквы «А» в конце обозначения Стали 20, указывает на то что Сталь 20А относиться к категории — сталь высококачественная. Основные отличия в химическом составе это более жёсткие требования по содержанию Серы (S) и более широкие по содержанию Углерода (С) (смотреть таблицу).

Химический элемент	%
Химический элемент	Сталь 20	Сталь 20А
Углерод (C)	0.17-0.24	0.15-0.25
Сера (S), не более	0.04	0.035

Следовательно Сталь 20А менее подвержено охрупчиванию.

Механические свойства

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C	σ_0,2, МПа	σ_B, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, Дж/м²
		410	25	55
		490	7	40
		390	21	50
		390-490		50	163
		340-440		50	163
		490	7	40	207
		410	25	55
		340-490	28		127
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 проката

Термообработка, состояние поставки	σ_B, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, Дж/м²
Сталь калиброванная горячекатаная, кованая и серебрянка 2-й категории после нормализации	410	25	55
Сталь калиброванная 5-й категории после нагартовки	490	7	40
Сталь калиброванная 5-й категории после отжига или высокого отпуска	390	21	50
Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой после отпуска или отжига	390-490		50	163
Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой после сфероидизирующего отжига	340-440		50	163
Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой нагартованная без термообработки	490	7	40	207
Полосы нормализованные или горячекатаные	410	25	55
Лист термообработанный 1-2-й категории	340-490	28		127
	430	34	67	218
	405	28	67	186
	415	29	64	188
	340	39	81	100
	245	40	86	88
	130	39	94
	89	51	96
	75	55	100
	47	63	100
	30	59	100
	20	64	100

Механические свойства поковок

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	σ_0,2, МПа	σ_B, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, Дж/м²	HB
Нормализация
КП 175	<100	175	350	28	55	64	101-143
КП 175	100-300	175	350	24	50	59	101-143
КП 175	300-500	175	350	22	45	54	101-143
КП 175	500-800	175	350	20	40	49	101-143
КП 195	<100	195	390	26	55	59	111-156
КП 195	100-300	195	390	23	50	54	111-156
КП 215	<100	215	430	24	53	54	123-167
КП 215	100-300	215	430	20	48	49	123-167
Закалка. Отпуск.
КП 245	100-300	245	470	19	42	39	143-179

Механические свойства стали после ХТО

Сечение, мм	σ_0,2, МПа	σ_B, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, Дж/м²	HB	HRC_э
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

Температура ковки

Начала 1280, конца 750. Охлаждение на воздухе.

Свариваемость

Сваривается без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки. Способы сварки РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС.

Обрабатываемость резанием

В горячекатанном состоянии при НВ 126-131 и s_B = 450-490 МПа, K_{u тв.спл.} = 1,7 и K_{u б.ст.} = 1,6.

Склонность к отпускной способности

Не склонна.

Флокеночувствительность

Не чувствительна.

Температура критических точек

Критическая точка	°С
Ac1	735
Ac3	850
Ar3	835
Ar1	680

Ударная вязкость

Ударная вязкость, KCU, Дж/см²

Состояние поставки, термообработка	+20	-20	-40	-60
Отжиг	110	68	47	10
Номализация	157	109	86	15-38

Предел выносливости

σ_-1, МПа	τ_-1, МПа	n	σ_B, МПа	σ_0,2, МПа	Термообработка, состояние стали
206		1Е+7	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

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 Вт/(м ·°С)		51	49	44	43	39	36	32	26	26
Уд. электросопротивление (p, НОм · м)		219	292	381	487	601	758	925	1094	1135
Температура испытания, °С	20- 100	20- 200	20- 300	20- 400	20- 500	20- 600	20- 700	20- 800	20- 900	20- 1000
Коэффициент линейного расширения (a, 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

Зарубежные аналоги Стали 20

Страна	США	Германия	Япония	Франция	Англия	Евросоюз	Италия	Бельгия	Испания
Стандарт	—	DIN,WNr	JIS	AFNOR	BS	EN	UNI	NBN	UNE
Марка	1020	1,0402	S20C	1C22	050A20	1,0402	C18	C25-1	1C22
	1023	1,0405	S20CK	2C22	055M15	1,1151	C20	C25-2	C22
	1024	1,1151	S22C	AF42	070M20	1,1152	C21		C25k
	G10200	C22	STB410	AF42C20	070M26	2C22	C22		F.112
	G10230	C22E	STKM12A	C20	1449-22CS	C20E2C	C22E		F.1120
	H10200	C22R	STKM12A-S	C22	1449-22HS	C22	C22R
	M1020	Ck22	STKM13B	C22E	1C22	C22E	C25
	M1023	Cm22	STKM13B-W	C25E	22HS		C25E
		Cq22		XC15	430
		St35		XC18	C22
		St45-8		XC25	C22E

Страна	Китай	Швеция	Болгария	Венгрия	Польша	Румыния	Чехия	Швейцария	Юж.Корея
Стандарт	GB	SS	BDS	MSZ	PN	STAS	CSN	SNV	KS
Марка	20	1450	20	A45.47	20	OLC20	12022	Ck22	SM20C
	20G		C22	C22E	K18	OLC20X	12024		SM20CK
	20R		C22E						SM22C
	20Z

Условные обозначения

Механические свойства
σ_B	временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа
σ_0,2	предел текучести условный, МПа
σ_сж	предел прочности при сжатии, МПа
σ_сж0,2	предел текучести при сжатии, МПа
σ_0,05	предел упругости, МПа
σ_изг	предел прочности при изгибе, МПа
σ_-1	предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
δ₅ , δ₄ , δ₁₀	относительное удлинение после разрыва, %
ψ	относительное сужение, %
ν	относительный сдвиг, %
ε	относительная осадка при появлении первой трещины, %
τ_К	предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
τ_-1	предел выносливости при испытании на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
KCU и KCV	ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами вида U и V, Дж/см²
HRC_э и HRB	твёрдость по Роквеллу (шкала C и B соответственно)
HB	твёрдость по Бринеллю
HV	твёрдость по Виккерсу
HSD	твёрдость по Шору
Физические свойства
E	модуль упругости нормальный, ГПа
G	модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа
ρ_n	плотность, кг/м³
λ	коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙°C)
ρ	удельное электросопротивление, Ом∙м
α	коэффициент линейного теплового расширения, 10^-61/°С
с	удельная теплоёмкость, Дж/(кг∙°С)