20MnG patří do manganové legované oceli pro kotle specifikované v normě GB/T5310. Přípona „G“ konkrétně označuje kotel-specifickou jakost oceli. Její obsah manganu (0,70 %-1,00 %) je výrazně vyšší než u běžné oceli 20#, což zvyšuje její pevnost zpevněním v pevném roztoku. Ve srovnání s tradiční ocelí 20G si 20MnG zachovává dobrou tažnost a houževnatost, přičemž dosahuje pevnosti v tahu při pokojové teplotě 480-640 MPa, meze kluzu větší nebo rovné 275 MPa a míru zachování pevnosti při vysoké teplotě přesahující 85 % při 350 stupních . Tato charakteristika vychází z účinku manganu při rozšiřování oblasti austenitové fáze v kombinaci s účinkem zpevňování hranic zrn mikrolegovacími prvky, jako je vanad a titan, což umožňuje materiálu zachovat si stabilní mikrostrukturu i za podmínek dlouhodobého tečení.
Vlastnosti chemického složení
Chemické složení 20MnG je přesně formulováno tak, aby zajistilo stabilitu výkonu:
Uhlík (C): 0,17 %–0,23 %, poskytuje základní pevnost a zároveň zabraňuje křehkosti svaru způsobené nadměrným obsahem uhlíku.
Mangan (Mn): 0,70 %–1,00 %, základní legující prvek, který výrazně zlepšuje prokalitelnost a pevnost a zvyšuje odolnost proti deformaci při vysokých-teplotách.
Křemík (Si): 0,17 %–0,37 %, zpevňuje ferit a napomáhá deoxidaci, ale jeho obsah je omezen, aby se zabránilo snížení houževnatosti.
Kontrola škodlivých prvků: Fosfor (P) Méně než nebo rovno 0,025 %, Síra (S) Méně než nebo rovno 0,015 %, mnohem nižší než u běžné uhlíkové oceli, což snižuje riziko křehkosti za tepla a praskání.
Stopové legování: Chrom (Cr), nikl (Ni) a měď (Cu) jsou všechny menší nebo rovno 0,25 %, molybden (Mo) menší nebo rovno 0,15 %, což dále optimalizuje tepelnou odolnost a odolnost proti únavě.
Mechanické vlastnosti a tepelné zpracování
20MnG má vynikající komplexní mechanické vlastnosti v normalizovaném i kaleném-temperovaném stavu:
Pevnost: Pevnost v tahu větší nebo rovna 450 MPa, mez kluzu větší nebo rovna 275 MPa, splňující-požadavky na únosnost vysokotlakých- komponentů.
Plasticita a houževnatost: Tažnost Větší nebo rovna 24 %, zmenšení plochy Větší nebo rovna 50 %, což zajišťuje, že materiál snadno nezkřehne při nárazovém zatížení.
Proces tepelného zpracování:
Normalizace: Zahřívání na 910 stupňů s následným chlazením vzduchem zjemňuje zrna a zlepšuje rovnoměrnost, vhodné pro střední až tenké plechy.
Kalení a temperování: U součástí o tloušťce > 25 mm je vyžadováno „normalizace + temperování“, aby se eliminovalo vnitřní pnutí a stabilizovala mikrostruktura, aby se zabránilo riziku praskání vodním kalením.
Kontrola tvrdosti: Méně než nebo rovna 197 HB bez tepelného zpracování, čímž se zabrání následným problémům se zpracováním způsobeným kalením.