Сталь 20: ГОСТ, характеристики, властивості і застосування

Чисте залізо характеризується обмеженим переліком властивостей і як основний метал не представляє великого інтересу. Але сплави на його основі володіють колосальними можливостями, потрібно тільки визначити хімічний склад і зробити правильну термічну обробку.

Найпоширеніші конструкційні стали

Всі стали на основі заліза відносяться до чорної металургії і мають численну класифікацію. Вона проводиться за різними параметрами: за хімічним складом, призначенням, змістом шкідливих елементів, міцності і ударної в`язкості, гнучкості і багатьом іншим. Конструкційні - стали найпоширеніші в застосуванні. Деякі з них мають універсальними властивостями і взаємозамінністю.

Конструкційна сталь 20 відноситься до середньовуглецевих класу, має ферито-перлітною структуру. Сталь якісна, т. Е. Має знижений вміст шкідливих елементів: сірки і фосфору. Без обмежень по зварюваності. Оптимальне поєднання міцності і пластичності робить її просто універсальним матеріалом для виробництва трубного прокату, деталей, що піддаються подальшій термомеханічної і термохімічної обробки (цементування, оцинкування та хромування).

Двадцятка знайшла своє застосування

Сталь 20, властивості якої можуть змінюватися у великих межах за допомогою хіміко-термічної, термомеханічної обробки, найбільш затребувана в трубному виробництві при виготовленні деталей з твердою поверхнею і м`якою серединою. Це можуть бути вали, зірочки, передачі, болти, гаки кранів, арматура, листи для штампування (профнастил), гайки і болти для невідповідального кріплення. Виготовляються труби з такої марки стали застосовують для передачі газів, пари, неагресивних рідин, що подаються під тиском. Це труби перегрівачів, трубопроводів, котлів високого тиску і колекторів.

Зміна структури термохімічної обробкою

Одна і та ж марка може змінювати свої характеристики за допомогою термічної обробки. Марка стали 20 володіє хорошими пластичними характеристиками, тому вироби з неї отримують декількома методами: відливанням, холодним або гарячим прокатом або волочінням. Після отримання деталей методом виливків до них може застосовуватися хіміко-термічна обробка. Мета цієї процедури - отримати твердий зносостійкий шар, що не піддається корозії, і пластичну м`яку середину.

Для цього готова деталь поміщається у відповідне середовище (обкладається сухим вуглецевих речовин, поміщається в газоподібну або рідку середу), після чого витримується від декількох годин до 1,5 діб при високій температурі. Механічна обробка деталей до цього моменту має бути закінчена, так як після термохімічної обробки виріб буде мати вже остаточну структуру. Елемент насичує верхній шар вироби (від 0,3 до 3,0 мм), відповідно покращуючи його структуру і властивості.

Залежно від застосовуваного речовини обробка називається: ціануванням (покриття цинком), цементацією (вуглецем), хромуванням (хромом). Вуглець додає міцність, цинк - корозійну стійкість, хром, додатково до всього перерахованого, робить поверхню дзеркальною.

Зміна структури механічною обробкою

На відміну від попереднього методу обробки, який проводиться виключно для додання твердості у верхньому шарі металу і гнучкості у внутрішньому, термомеханічна обробка - це один з методів надання форми. Сталь 20 може бути деформована як гарячим, так і холодним способом. У кожному виді є свої переваги і недоліки. Але використовуються вони виходячи з найбільш потрібних властивостей.

Гаряче деформування застосовується до виробів, які мають товщину стінки більше 5 мм. Так як при нагріванні металу утворюється окалина та зневуглецьованого мікрошар (небажана структура), то застосовувати цей вид прокатки для тонкостінних деталей недоцільно. Однак він має одну велику перевагу перед холодної деформацією.

Холодне деформування застосовується до деталей, які мають товщину менше 5 мм. Для холодного волочіння підходять тільки «м`які» види сталі. Під час прокатки метал відчуває значні деформації, або наклеп. Це призводить до збільшення його міцності і наявності великих напруг у структурі. Такий метал через його тонких стінок не можна нагріти (провести відпустку, т. Е. Відновити колишню структуру). Він більш схильний до руйнування при ударах і інших динамічних навантаженнях. Конструкційна сталева труба (сталь 20) розрізняється методами виготовлення і одержуваними технічними характеристиками, що впливають на застосування. Для виробництва кожного виду труби існують свої ГОСТи, норми, обладнання.

Холоднокатані труби з прямим швом

Процес виробництва починається з підготовки сталевої смуги. Для цього аркуші стали ріжуться в смуги і зварюються в одну довгу стрічку. Подається стрічка на гнучкі валки, де і приймає форму труби. Наступний етап - зварювання. Для будь-якої конструкції це найслабше місце. Усунути недоліки, які виникають при зварюванні (поява оксидів і вигоряння вуглецю), повністю неможливо, але, використовуючи деякі прийоми, їх можна знизити. Щоб з`єднати сталь 20, використовується електродугове зварювання в захисному середовищі інертного газу (аргону) або ж індукційна зварювання (струмами високої частоти). Труба проходить обов`язковий контроль зварного шва, після чого ріжеться на деталі потрібної довжини і складується.

Холоднотянуті труби зі спіралевидним швом

Підготовка стали для виробництва цього виду труби повторює той же процес, як і для труб з прямим видом шва. Також ідентичні: зварювання, контроль і обрізка. Відрізняється тільки кут згортання стрічки, при якому наступний шов огинає трубу по спиралевидной кривої. В силу своєї конструктивної особливості цей метод найбільш міцний. І витримує великі навантаження на розрив, ніж дані вироби з прямим швом.

Безшовні труби

Безшовні труби особливо міцні, володіють декількома перевагами: у них немає зварних (слабких місць), в структурі стали відсутні будь-які напруги, товщина труб становить не менше 5 мм. Їх виробництво - більш складний процес, тому і дорогий. Сталь 20 унікальна тим, що труби можуть виготовлятися двома способами - холодним і гарячим волочінням.

Гарячекатані безшовні

Після розігріву понад 1100ordm-С заготівля прошивається гільзою і утворює внутрішній діаметр. У міру подальшого волочіння труба приймає задані розміри внутрішнього, зовнішнього діаметра і товщини стінки. Протягом усього технологічного процесу температура прокатуваної заготовки залишається високою. І тільки після прийняття остаточної форми туба охолоджується. Під час тривалого охолодження відбувається відпустку, забираються всі негативні наслідки прокату, підвищена міцність і крихкість. При повному охолодженні набуває сталь 20 характеристики, які були спочатку. Цей технологічний процес передбачає виготовлення тільки труб зі стінами не менше 5 мм, а максимальна товщина може досягати 75 мм.

Холоднотянуті безшовні

На відміну від попереднього методу, в цьому дотримується невеликий температурний нюанс. Заготівля нагрівається, але після первинної прошивки гільзою температура не підтримується, і заготівля витягується в холодному стані. Цей метод відрізняється від гарячекатаного тим, що можна виготовляти міцні труби з тонкими стінками, тоді як при гарячекатаному методі передбачаються тільки товсті стінки. Для кінцевої структури ці два методи ідентичні, так як після холодної прокатки труби піддаються нормалізації, при якій частково відновлюється структура, і йдуть напруги.

Це далеко не весь перелік виробів, в основу яких лягає сталь 20 ГОСТ 1050-74. Збільшуються потреби населення, з`являються нові ідеї і виробництва. Але ця марка тільки змінює форму і призначення, залишаючи за собою право на існування.