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 сталі
Всі сталі на основі заліза відносяться до чорної металургії і мають численну класифікацію. Вона проводиться за різними параметрами: по хімічному складу, призначенню, вмісту шкідливих елементів, міцності та ударної в'язкості, гнучкості та багатьом іншим. Конструкційні - стали найпоширеніші в застосуванні. Деякі з них мають універсальні властивості і взаємозамінність.
Конструкційна сталь 20 належить до середньовуглецевого класу, має феррито-перлітну структуру. Сталь якісна, тобто має знижений вміст шкідливих елементів: сірки і фосфору. Без обмежень за зварюваністю. Оптимальне поєднання міцності і пластичності робить її просто універсальним матеріалом для виробництва трубного прокату, деталей, підданих подальшій термомеханічній і термохімічній обробці (цементуванню, оцинкуванню і хромуванню).
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, аркуші для штампування (профнастил), гайки і болти для невідповідального кріплення. Виготовлені труби з такої марки стали застосовують для передачі газів, пара, неагресивних рідин, що подаються під тиском. Це труби перегрівачів, трубопроводів, котлів високого тиску і колекторів.
Зміна структури термохімічної обробки
Одна й та сама марка може змінювати свої характеристики за допомогою термічної обробки. Марка сталі 20 володіє хорошими пластичними характеристиками, тому вироби з неї отримують кількома методами: відливкою, холодним або гарячим прокатом або волочінням. Після отримання деталей методом відливок 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 сухою вуглецевою речовиною, поміщається в газоподібне або рідке середовище), після чого витримується від декількох годин до 1,5 діб при високій температурі. Механічна обробка деталей до цього моменту повинна бути закінчена, так як після термохімічної обробки виріб буде мати вже остаточну структуру. Елемент насичує верхній шар виробу (від 0,3 до 3,0 мм), відповідно покращуючи його структуру та властивості.
Залежно від застосовуваної речовини обробка називається: ціануванням (покриття цинком), цементацією (вуглецем), хромуванням (хромом). Вуглець надає міцності, цинк - корозійну стійкість, хром, на додачу до всього перерахованого, робить поверхню дзеркальною.
Зміна структури механічної обробки
На відміну від попереднього методу обробки, який проводиться виключно для надання 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 вигляді є свої переваги і недоліки. Але використовуються вони виходячи з найбільш потрібних властивостей.
Гаряче деформування застосовується до виробів, що мають товщину стінки більше 5 мм. Оскільки при нагріванні металу утворюється окаліну і обезвуглецевий мікрослой (небажана структура), то застосовувати цей вид прокатки для тонкостінних деталей недоцільно. Однак він має одну велику перевагу перед холодною деформацією.
Холодне деформування застосовується до деталей, що 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 напружень у структурі. Такий метал через його тонкі стінки не можна нагріти (провести відпустку, тобто відновити колишню структуру). Він більш схильний до руйнування при ударах та інших динамічних навантаженнях. Конструкційна сталева труба (сталь 20) розрізняється методами виготовлення і отримуваними технічними характеристиками, що впливають на застосування. Для виробництва кожного виду труби існують свої ДЕСТи, 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 електродугова зварювання в захисному середовищі інертного газу (аргона) або ж індукційне зварювання (струмами високої частоти). Труба проходить обов'язковий контроль зварного шва, після чого ріжеться на деталі потрібної довжини і складається.
Холоднотягнуті труби зі спіралевидним швом
Підготовка сталі для виробництва цього виду труби повторює той же процес, як і для труб з прямим видом шва. Також ідентичні: зварювання, контроль і обрізка. Відрізняється лише кут згортання стрічки, при якому подальший шов огинає трубу по спіралевидній кривій. 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 кількома достоїнствами: 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 1100ºS заготовка 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 прокотної заготовки залишається високою. І тільки після прийняття остаточної форми туба охолоджується. Під час тривалого охолодження відбувається відпустка, прибираються 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.
Холоднотягнуті безшовні
На відміну від попереднього методу, в цьому дотримується невеликий температурний нюанс. Заготовка нагрівається, але після первинної прошивки гільзою температура не підтримується, і заготовка витягується в холодному стані. Цей метод відрізняється від гарячекатаного тим, що можна виготовляти міцні труби з тонкими стінками, тоді як при гарячекатаном методі передбачаються тільки товсті стінки. Для кінцевої структури ці два методи ідентичні, оскільки 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 РТ 1050-74. Збільшуються потреби населення, з'являються нові ідеї та виробництва. Але ця марка тільки змінює форму і призначення, залишаючи за собою право на існування.
