Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 20Г2

Сталь конструкционная легированная 20Г2: описание, свойства, применение

Сталь 20Г2 – это конструкционная легированная сталь, широко применяемая в различных отраслях промышленности благодаря своим высоким прочностным характеристикам, хорошей свариваемости и технологичности. Буква "Г" в обозначении марки указывает на наличие марганца в составе стали, который повышает ее прочность и износостойкость. Цифра "2" после буквы "Г" указывает на примерное содержание марганца в процентах. Цифра "20" обозначает содержание углерода в сотых долях процента.

 

Химический состав стали 20Г2

Химический состав стали 20Г2 определяет ее основные свойства и эксплуатационные характеристики. Соответствие химического состава требованиям ГОСТ обеспечивает стабильность качества и прогнозируемость поведения материала в различных условиях эксплуатации.

Элемент	Массовая доля, %
Углерод (C)	0.17 - 0.24
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	1.40 - 1.70
Никель (Ni)	до 0.30
Сера (S)	до 0.040
Фосфор (P)	до 0.035
Хром (Cr)	до 0.30
Медь (Cu)	до 0.30
Мышьяк (As)	до 0.08
Железо (Fe)	Остальное

 

Расшифровка обозначений элементов:

• C (Углерод): Определяет прочность и твердость стали. Увеличение содержания углерода повышает прочность, но снижает пластичность и свариваемость.
• Si (Кремний): Раскисляет сталь, повышает ее прочность и упругость.
• Mn (Марганец): Повышает прочность, твердость и износостойкость стали. Улучшает свариваемость.
• Ni (Никель): Увеличивает прочность, коррозионную стойкость и улучшает свариваемость.
• S (Сера): Вредная примесь, снижает пластичность и ударную вязкость стали, ухудшает свариваемость.
• P (Фосфор): Вредная примесь, повышает хрупкость стали, особенно при низких температурах.
• Cr (Хром): Увеличивает прочность, твердость, коррозионную стойкость и окалиностойкость стали.
• Cu (Медь): Повышает коррозионную стойкость стали в атмосферных условиях.
• As (Мышьяк): Присутствует в стали как неизбежная примесь, оказывает влияние на ее свойства.
• Fe (Железо): Основной элемент, составляющий основу стали.

 

Механические свойства стали 20Г2

Механические свойства стали 20Г2 определяют ее способность сопротивляться различным видам нагрузок. Они зависят от химического состава, термической обработки и формы проката.

Свойство	Значение
Предел прочности (временное сопротивление), σв, МПа	500-650
Предел текучести, σт, МПа	300-400
Относительное удлинение, δ5, %	22-26
Относительное сужение, ψ, %	50-60
Ударная вязкость, KCU, Дж/см2	80-120
Твердость по Бринеллю, HB	143-179

 

Расшифровка обозначений:

• σ_в (Предел прочности): Максимальное напряжение, которое материал может выдержать до начала разрушения.
• σ_т (Предел текучести): Напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться без значительного увеличения нагрузки.
• δ₅ (Относительное удлинение): Процентное увеличение длины образца после разрыва по отношению к его первоначальной длине. Характеризует пластичность материала.
• ψ (Относительное сужение): Процентное уменьшение площади поперечного сечения образца в месте разрыва по отношению к его первоначальной площади. Характеризует пластичность материала.
• KCU (Ударная вязкость): Способность материала сопротивляться разрушению при ударных нагрузках.
• HB (Твердость по Бринеллю): Сопротивление материала вдавливанию индентора (шарика) под определенной нагрузкой.

 

Физические свойства стали 20Г2

Физические свойства стали 20Г2 важны для проектирования и эксплуатации конструкций, особенно в условиях различных температур и воздействий окружающей среды.

Свойство	Значение
Плотность, ρ, кг/м3	7850
Модуль упругости первого рода, E, ГПа	200-210
Коэффициент линейного расширения, α, 10-6/°C	11-12 (20-100°C)
Теплопроводность, λ, Вт/(м·°C)	46-50
Удельная теплоемкость, c, Дж/(кг·°C)	480-500
Электрическое сопротивление, ρ, мкОм·м	0.15-0.20

Расшифровка обозначений:

• ρ (Плотность): Масса вещества в единице объема.
• E (Модуль упругости): Мера жесткости материала, характеризующая его сопротивление упругой деформации.
• α (Коэффициент линейного расширения): Относительное изменение линейных размеров материала при изменении температуры на 1 градус Цельсия.
• λ (Теплопроводность): Способность материала проводить тепло.
• c (Удельная теплоемкость): Количество тепла, необходимое для нагрева 1 кг вещества на 1 градус Цельсия.
• ρ (Электрическое сопротивление): Способность материала оказывать сопротивление прохождению электрического тока.

 

Сферы применения стали 20Г2

Сталь 20Г2 нашла широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря сочетанию хорошей прочности, пластичности и свариваемости. Она используется для изготовления:

• Детали машин и механизмов:
  • Шестерни
  • Валы
  • Оси
  • Диски
  • Муфты
  • Болты
  • Шпильки
  • Другие детали, работающие при средних нагрузках и требующие высокой прочности.
• Элементы металлоконструкций:
  • Несущие элементы сварных конструкций
  • Детали строительных машин и оборудования
  • Каркасы зданий и сооружений
• Трубы:
  • Для транспортировки нефти и газа
  • Для систем водоснабжения и отопления
  • Для изготовления различных конструкций
• Поковки и штамповки:
  • Заготовки для деталей машин и механизмов
  • Детали сложной формы, требующие высокой прочности и точности размеров
• Сельскохозяйственное машиностроение:
  • Детали плугов
  • Культиваторов
  • Сеялок
  • Другой сельскохозяйственной техники
• Автомобилестроение:
  • Детали подвески
  • Элементы трансмиссии
  • Другие детали, требующие высокой прочности и износостойкости.
• Железнодорожный транспорт:
  • Детали вагонов
  • Элементы железнодорожного пути

 

Виды металлопроката из стали 20Г2

Сталь 20Г2 выпускается в виде широкого ассортимента металлопроката, что позволяет использовать ее для изготовления различных деталей и конструкций:

• Сортовой прокат:
  • Круг
  • Квадрат
  • Полоса
  • Шестигранник
• Листовой прокат:
  • Лист горячекатаный
  • Лист холоднокатаный
• Трубный прокат:
  • Трубы бесшовные
  • Трубы сварные
• Фасонный прокат:
  • Уголок
  • Швеллер
  • Двутавр
• Поковки и штамповки:
  • Заготовки деталей различной формы

Выбор вида металлопроката зависит от требований к геометрии, размерам и свойствам изготавливаемой детали.

 

ГОСТы, регламентирующие сталь 20Г2 и металлопрокат из нее

Сталь 20Г2 и металлопрокат из нее регламентируются различными ГОСТами, которые определяют требования к химическому составу, механическим свойствам, размерам и другим параметрам. Соблюдение требований ГОСТов гарантирует качество и надежность продукции.

Основные ГОСТы, связанные со сталью 20Г2:

• ГОСТ 4543-71. Сталь легированная конструкционная. Марки. (Определяет химический состав и механические свойства стали 20Г2)
• ГОСТ 2590-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Регламентирует размеры и форму круглого проката)
• ГОСТ 2591-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. (Регламентирует размеры и форму квадратного проката)
• ГОСТ 103-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент. (Регламентирует размеры и форму полосового проката)
• ГОСТ 19281-2014. Прокат толстолистовой и широкополосный из сталей общего назначения. Технические условия. (Определяет технические требования к толстолистовому прокату)
• ГОСТ 16523-97. Прокат тонколистовой из углеродистой стали качественной и обыкновенного качества общего назначения. Технические условия. (Определяет технические требования к тонколистовому прокату)
• ГОСТ 8732-78. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент. (Регламентирует размеры и форму бесшовных труб)
• ГОСТ 10705-80. Трубы стальные электросварные. Технические условия. (Определяет технические требования к электросварным трубам)
• ГОСТ 380-2005. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки. (Может использоваться в качестве сырья для производства стали 20Г2)
• ГОСТ 535-2005. Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества. Общие технические условия. (Определяет общие технические требования к сортовому и фасонному прокату)

Этот перечень не является исчерпывающим, и в зависимости от конкретного применения могут быть использованы другие ГОСТы и нормативные документы.

 

Операции в цехах, использующие сталь 20Г2

Сталь 20Г2 используется в различных цехах машиностроительных и металлургических предприятий для производства деталей и конструкций. Основные операции, в которых применяется сталь 20Г2, включают:

• Механическая обработка:
  • Токарная обработка: Изготовление деталей вращения (валы, оси, диски, втулки) на токарных станках.
  • Фрезерная обработка: Обработка плоских и фасонных поверхностей, изготовление пазов, канавок и других элементов на фрезерных станках.
  • Сверление: Создание отверстий различного диаметра в деталях.
  • Шлифование: Финишная обработка поверхностей для достижения высокой точности и гладкости.
  • Растачивание: Увеличение диаметра отверстий с высокой точностью.
• Сварочные работы:
  • Автоматическая и полуавтоматическая сварка: Соединение элементов металлоконструкций и деталей машин с использованием различных видов сварки (дуговая, газовая). Благодаря хорошей свариваемости сталь 20Г2 широко используется для изготовления сварных конструкций.
  • Контактная сварка: Соединение листового проката и других элементов с использованием контактной сварки.
• Кузнечно-прессовое производство:
  • Ковка: Изготовление поковок различной формы и размеров с использованием кузнечных молотов и прессов.
  • Штамповка: Изготовление деталей сложной формы с использованием штампов.
  • Гибка: Изменение формы листового проката и других элементов с использованием гибочных прессов.
• Термическая обработка:
  • Закалка: Повышение твердости и прочности стали путем нагрева до определенной температуры и последующего быстрого охлаждения.
  • Отпуск: Снятие внутренних напряжений и повышение пластичности стали после закалки путем нагрева до более низкой температуры.
  • Нормализация: Улучшение структуры стали и снятие внутренних напряжений путем нагрева до температуры выше критической и последующего охлаждения на воздухе.
  • Отжиг: Улучшение обрабатываемости стали путем нагрева до определенной температуры и последующего медленного охлаждения.
• Литейное производство (очень редко, как исключение):
  • Изготовление отливок из стали 20Г2 для специальных целей.

 

В заключение, сталь 20Г2 является универсальным конструкционным материалом, обладающим хорошим сочетанием прочности, пластичности и свариваемости. Широкий ассортимент металлопроката из стали 20Г2 и разнообразие технологических процессов позволяют использовать ее в различных отраслях промышленности для производства широкого спектра деталей и конструкций. Соблюдение требований ГОСТов и правильный выбор технологии обработки гарантируют высокое качество и надежность изделий из стали 20Г2.