20MnG spada med jekla iz manganove zlitine za kotle, določene v standardu GB/T5310. Pripona »G« izrecno označuje-vrsto jekla, specifično za kotel. Njegova vsebnost mangana (0,70 %-1,00 %) je znatno višja od običajnega jekla 20#, kar povečuje njegovo trdnost s trdno raztopino. V primerjavi s tradicionalnim jeklom 20G ohranja 20MnG dobro duktilnost in žilavost, medtem ko dosega natezno trdnost pri sobni temperaturi 480-640 MPa, mejo tečenja večjo ali enako 275 MPa in stopnjo zadrževanja trdnosti pri visoki temperaturi, ki presega 85 % pri 350 stopinjah. Ta značilnost izhaja iz učinka mangana pri širjenju območja avstenitne faze, v kombinaciji z učinkom krepitve meja zrn z mikrolegirnimi elementi, kot sta vanadij in titan, kar omogoča materialu, da ohrani stabilno mikrostrukturo tudi v dolgotrajnih pogojih lezenja.
Značilnosti kemične sestave
Kemična sestava 20MnG je natančno oblikovana za zagotavljanje stabilnosti delovanja:
Ogljik (C): 0,17 %–0,23 %, ki zagotavlja osnovno trdnost, hkrati pa preprečuje krhkost zvarov, ki jo povzroča prekomerna vsebnost ogljika.
Mangan (Mn): 0,70 %–1,00 %, osrednji legirni element, ki bistveno izboljša kaljivost in trdnost ter poveča-obstojnost na deformacijo pri visokih temperaturah.
Silicij (Si): 0,17 %–0,37 %, krepi ferit in pomaga pri deoksidaciji, vendar je njegova vsebnost omejena, da prepreči zmanjšanje žilavosti.
Nadzor škodljivih elementov: Fosfor (P) manj kot ali enako 0,025 %, žveplo (S) manj kot ali enako 0,015 %, veliko nižji od običajnega ogljikovega jekla, kar zmanjšuje tveganje vroče krhkosti in razpok.
Legiranje v sledovih: vsebnost kroma (Cr), niklja (Ni) in bakra (Cu) je manjša ali enaka 0,25 %, molibden (Mo) manjša ali enaka 0,15 %, kar dodatno optimizira toplotno odpornost in odpornost proti utrujenosti.
Mehanske lastnosti in toplotna obdelava
20MnG ima odlične celovite mehanske lastnosti tako v normaliziranem kot v kaljenem-stanju:
Trdnost: Natezna trdnost večja ali enaka 450 MPa, meja tečenja večja ali enaka 275 MPa, izpolnjevanje zahtev glede-nosilnosti visokotlačnih-komponent.
Plastičnost in žilavost: raztezek večji ali enak 24 %, zmanjšanje površine večje ali enako 50 %, kar zagotavlja, da material ni zlahka krhek pod udarnimi obremenitvami.
Postopek toplotne obdelave:
Normalizacija: Ogrevanje na 910 stopinj, ki mu sledi zračno hlajenje, prečisti zrna in izboljša enakomernost, primerno za srednje do tanke plošče.
Kaljenje in popuščanje: Za komponente z debelino > 25 mm je potrebna "normalizacija + popuščanje", da se odpravi notranja napetost in stabilizira mikrostruktura, s čimer se prepreči nevarnost razpok zaradi kaljenja v vodi.
Nadzor trdote: Manj kot ali enako 197 HB brez toplotne obdelave, s čimer se izognemo kasnejšim težavam pri obdelavi, ki jih povzroči utrjevanje.