Сталь 20Х13

Сталь марки 20Х13 относится к хромистым коррозионностойким жаропрочным нержавейкам. Это сплав мартенситного класса. Его активно применяют для работы при температурах до +600 ОС в разных энергетических установках. Из данного материала делают диски, роторы, лопатки для турбин, а также кольцевые детали большой толщины.

Расшифровка стали 20Х13

Расшифровка маркировки нержавейки 20Х13:

• «20» – содержание углерода в сплаве составляет около 0,2 %;

• «Х13» – в стали содержится примерно 13 % хрома.

Химический состав сплава 20Х13 и его влияние на свойства стали

В состав стали 20Х13 входят следующие химические элементы:

Химический состав нержавейки во многом влияет на ее свойства:

• Хром способствует общей защите стали от неблагоприятных воздействий и коррозии, а также придает ей твердость, упругость и прочность. Однако в результате этого понижается пластичность материала.

• Никель улучшает пластические характеристики стали, ее способность к закалке и ударопрочность. Этот элемент также усиливает действие хрома, повышая защитные характеристики сплава.

Характеристики марки 20Х13

У стали 20Х13 сниженное содержания хрома. Сплав может эффективно упрочняться с помощью обычных методов термической обработки, основанных на у-, а-превращении и включающих получение мартенситной структуры с последующим доводом до необходимого уровня в соответствии с техническими требованиями.

Высокая прочность и пластичность, а также повышенная стойкость к коррозии, достигаются за счет дополнительного легирования нержавейки различными химическими элементами. Они, практически не уменьшая коррозионную устойчивость стали, повышают восприимчивость материала к закалке путем увеличения числа у-фазы при нагревании. Из этих элементов особо эффективным является никель.

Механические свойства материала 20Х13

Механические параметры стали при комнатной (+20 °С) температуре:

Механические характеристики прутков сечением 60 мм, закаленных в температурном интервале от +1 000 °С до +1 050 °С. Отпуск произведен при температуре +600-700 °С, охлаждение – на воздухе или в масле (по ГОСТ 5949-2018):

Механические характеристики прутков сечением 60 мм, закаленных в температурном интервале от +1 000 °С до +1 050 °С. Отпуск произведен при температуре +660-770 °С, охлаждение – на воздухе или в масле (по ГОСТ 5949-2018):

Механические характеристики шлифованных прутков сечением 1-30 мм, обработанных на заданную прочность (по ГОСТ 18907-73):

Механические параметры поперечных образцов горячекатаных, холоднокатаных листов толщиной более 4 мм, закаленных в температурном интервале от +1 000 °С до +1 050 °С, охлажденных на воздухе. Отпуск произведен при температуре +680-780 °С на воздухе или в печи (ГОСТ 7350-77):

Механические характеристики поковок сечением 1 000 мм, закаленных в температурном интервале от +1 000 °С до +1 050 °С, охлажденных на воздухе или в масле. Отпуск произведен при температуре +660-770 °С на воздухе (по ГОСТ 25054-81):

Механические свойства лент холоднокатаных толщиной до 0,2 мм. Отпуск или отжиг произведен при температуре +740-800 °С (по ГОСТ 4986-79):

Механические свойства лент холоднокатаных толщиной от 0,2 мм до 2,0 мм. Отпуск или отжиг произведен при температуре +740-800 °С (по ГОСТ 4986-79):

Механические параметры термообработанной проволоки диаметром 1,0-6,0 мм (по ГОСТ 18143-72):

Механические характеристики стальных заготовок сечением 14 мм:

Механические свойства сплава при повышенных температурах:

Механические характеристики прокатанных  образцов диаметром 6 мм и длиной 30 мм. Скорость деформации 0,009 с^-1, скорость деформирования 16 мм/мин:

Механические параметры прутков из стали сечением 25 мм после нормализации на воздухе при температуре +1 000 °С и отпуска при температуре +680-750 °С, при отрицательных температурах:

Механические характеристики прутков из стали диаметром 14 мм после закалки при температуре +1 050  °С с охлаждением на воздухе и отпуска при температуре +600 °С, при отрицательных температурах:

Механические параметры стали 20Х13 при испытаниях на длительную прочность:

Предел выносливости гладких образцов σ_-1 составляет 367 МПа при n = 107.

Механические свойства нержавейки в зависимости от тепловой выдержки. Режим термообработки – нормализация на воздухе при температуре +1 000-1 020 °С, отпуск на воздухе при температуре +730-750 °С:

Физические свойства стали 20Х13

Физические характеристики сплава:

Технологические свойства марки 20Х13

Технологические характеристики нержавейки:

• Термообработка – отпуск при температуре +740-800 °С

• Свариваемость – материал имеет ограничения по сварке. Способы сварки: РДС, АрДС, АДС под флюсом, КТС. Термообработка, подогрев используются, исходя из вида конструкции, метода сварки, назначения изделия.

При выполнении электрошлаковой сварки применяют электроды большого сечения. Но здесь возникают технологические сложности из-за физико-химических свойств металла. Нержавейка на основе железа обладает высокой магнитной восприимчивостью, и при наличии магнитного поля они намагничиваются. При применении электродов большого сечения с высоким сварочным током (3 000-6 000 А) около электрода образуется сильное магнитное поле, в результате чего электрод может колебаться и периодически прилипать к свариваемым кромкам, нарушая стабильность процесса сваривания. Чтобы избежать этого, необходимо правильно организовать подачу сварочного тока в соответствии с определенной схемой.

• Флокеночувствительность – сталь не чувствительна.

• Склонность к отпускной хрупкости – сплав склонен к отпускной хрупкости.

• Твердость сплава (HB 10 ^-1) составляет от 126 МПа до 197 МПа.

• Обрабатываемость резанием – металл режут в закаленном и отпущенном состоянии при HB=241, σ_в = 730 МПа, К _{υ тв. спл} = 0,7, К _{υ б.ст} = 0,45.

• Температура критических точек стали – Ас₁=820, Ас₃ (Ас_m)=950, Аr₁=780.

• Температура ковки – начало при температуре +1 250 °С, окончание при температуре +850 °С. Металлопрокат сечением до 150 мм охлаждается на воздухе. Для изделий сечением от 150 мм до 400 мм требуется отжиг при низких температурах и одно переохлаждение.

Коррозионная стойкость стали 20Х13

Нержавеющая сталь марки 20Х13 отличается высокой устойчивостью к коррозионным воздействиям. Максимальная коррозионная стойкость изделий из данного сплава достигается после проведения термической обработки – закалки с отпуском и полировки.

Коррозионная стойкость сплава:

Коррозионное растрескивание (полное разрушение) образцов, испытываемых в воде, насыщенной воздухом, при напряжении 275 Н/мм² и температуре +150 °С, происходит через 335-1 345 часов.

Формы поставки проката из стали 20Х13

Металлопрокат из данной марки стали поставляется в следующих видах (по ГОСТу):

• Сортовой прокат, в том числе фасонный – 5949-2018, 2590-2006, 2591-2006, 2879-2006, 18968-73, 19442-74;

• Прутки – 14955-77, 18907-73, 8559-75, 8560-78, 7417-75;

• Листы – 7350-77, 5582-75;

• Ленты – 4986-79;

• Полосы – 4405-75, 103-2006, 18968-73;

• Проволока – 18143-72;

• Поковки и кованые заготовки – 1133-71, 18968-73, 25054-81;

• Трубы – 14162-79.

Применение стали 20Х13

Активное применение нержавейки данной марки ведется в пече и машиностроении. Из металла делают гайки, болты, турбинные лопатки, арматуру для крекинговых установок с продолжительным сроком эксплуатации в условиях температур до +500 °С.

Сплав используют для работы при температурах до +600 °С в разных энергетических установках. Из данного материала делают диски, роторы, лопатки для турбин, а также кольцевые детали большой толщины.

Нержавейка подходит для производства деталей повышенной пластичности, которые подвергаются ударных нагрузкам и работают при температуре до +450-500 °С, а также продукцию, испытывающую действию сред слабой агрессивности при комнатной температуре.

Из стали 20Х 13 также изготавливают:

• Цельнокатаные кольца различного назначения;

• Компонентов для авиационной промышленности – карбюраторные иглы, втулки, шестерни авиационных приборов, детали аппаратуры непосредственного впрыска топлива, лопатки компрессоров и термически обрабатываемые детали с твердостью HRC менее 35.

Для ручной электродуговой наплавки уплотнительных поверхностей деталей трубопроводной арматуры из углеродистых сталей по ГОСТ 380 и ГОСТ 1050, а также отливок из сталей 20Л, 25Л, 20ГМЛ по ОСТ 26-07-402, рекомендуются использовать электроды типа Э-20Х13, производимые из нержавейки марки 20Х13.

ГОСТы, ТУ, ОСТы на нержавейку 20Х13

На сплав этой марки действуют следующие ГОСТы:

• 5949-75 – металлопродукция из нержавейки;

• 2590-2006 – горячекатаные круги;

• 2591-2006 – горячекатаные квадраты;

• 2879-2006 – горячекатаные шестигранники;

• 18968-73, 19442-74 – полосы, прутки для изготовления лопаток паровых турбин;

• 8559-75 – калиброванные круги;

• 8560-78 – калиброванные шестигранники;

• 7417-75 – калиброванные круги;

• 14955-77 – качественные круги со спецотделкой поверхности;

• 18907-73 – нагартованные, шлифованные прутки, термически обработанные;

• 5582-75 – тонкие листы;

• 7350-77 – толстые листы;

• 4986-79 – холоднокатаные ленты;

• 4405-75 – кованые и горячекатаные полосы;

• 103-2006 – горячекатаные полосы;

• 18143-72 – проволока;

• 1133-71 – кованые круги и квадраты;

• 25054-81 – поковки;

• 14162-79 – трубки капиллярные.

Изготовление поковок нормируется ТУ 0306.018-80, СТ ЦКБА 010-2004, сортового и фасонного проката – ТУ 108.11-927-87, 14-1-1404-75, 14-131-804-90, 14-1-3564-83, 14-1-377-72, 14-1-3957-85, 14-1-5038-91, 14-1-655-73, 14-1-95-71, 14-11-245-88, 14-1-1271-75. Листы и полосы производятся согласно ТУ 14-1-2186-77, 14-1-2476-78, 14-1-3620-83, 14-1-394-72.

Пайка, клепка металла выполняется по ОСТу 26-07-2028-81, болванки, слябы, заготовки нормируются ОСТами 1 90176-75, 108.020.03-82, 3-1686-90, 95-10-72 и ТУ 14-1-565-84. Термическая и термохимическая обработка сплава производится по СТП 26.260.484-2004,СТ ЦКБА 016-2005.

Аналоги сплава 20Х13

Зарубежными аналогами данной нержавейки выступают:

• США (ASTM/AISI) – 420, S42000;

• Германия (DIN, WNr) – 1.4021, X20Cr13, X30Cr13;

• Япония (JIS) – SUS420J1;

• Франция (AFNOR) – X20Cr13, Z20C13;

• Англия (BS) – 420S29, 420S37, En56C;

• Евросоюз (EN) – 1.4021, X20Cr13;

• Италия (UNI) – X20Cr13;

• Испания (UNE) – F.3402, X20Cr13;

• Китай (GB) – 2Cr13;

• Швеция (SS) – 2303;

• Польша (PN) – 2H13;

• Чехия (CSN) – 17022.

Список товаров:

Список товаров:

Список товаров: