Сталь 20х13


  • Марка: 

20Х13 (заменители: 12Х13, 14Х17Н2)

  • Вид поставки: 

​Сортовой прокат, в том числе фасонный, калиброванный пруток, шлифованный пруток и серебрянка, лист толстый, лист тонкий, лента, полоса, проволока, поковки и кованые заготовки, трубы 

  • Класс: 

Сталь коррозионно-стойкая жаропрочная

 

  • Использование в промышленности: 

Энергетическое машиностроение и печестроение; турбинные лопатки, болты, гайки, арматура крекинг-установок с длительным сроком службы при температурах до 500 град; сталь мартенситного класса

  • Химический состав
                    C                                     0,16 - 0,25                
Si до 0,6
Mn до 0,6
Ni до 0,6
S до 0,025
P до 0,03
Cr 12 - 14
Fe ~84
  •  Зарубежные аналоги
                         США                                                         420, S42000                                  
Германия 1.4021, X20Cr13, X30Cr13
Япония SUS420J1
Франция X20Cr13, Z20C13
Англия 420S29, 420S37, En56C
Евросоюз 1.4021, X20Cr13
Италия X20Cr13
Испания F.3402, X20Cr13
Китай 2Cr13
Швеция 2303
Польша 2H13
Чехия 17022

 

  • Удельный вес: 

7670 кг/м3

  • Термообработка: 

Отпуск 740 - 800 oC

 

  • Температура ковки, °С:

Начала 1250, конца 850. Сечения до 150 мм охлаждаются на воздухе, 150-400 мм необходим низкотемпературный отжиг с одним переохлаждением.

 

  • Твердость материала: 

HB 10 -1 = 126 - 197 МПа
 

  • Температура критических точек: 

Ac1 = 820 , Ac3(Acm) = 950 , Ar1 = 780

 

  • Обрабатываемость резанием: 

В закаленном и отпущенном состоянии при HB 241 и σв = 730 МПа, К υ тв. спл = 0,7, Кυ б.ст = 0,45

 

  • Свариваемость материала: 

Ограниченно свариваемая

 

  • Флокеночувствительность: 

Не чувствительна

 

  • Склонность к отпускной хрупкости: 

Склонна

  • Механические свойства
ГОСТ Состояние поставки, режим термообработки Сечение, мм σ0,2(МПа)  σв(МПа) δ5(%) ψ % KCU (кДж / см2)
 5949-75 Прутки. Закалка 1000-1050 °С, воздух или масло. Отпуск 600-700 °С, воздух или масло. 60 635  830 10  50 59 
Прутки. Закалка 1000-1050 °С, воздух или масло. Отпуск 660-770 °С, воздух, масло или вода. 60 440 650 16 55 78
18907-73  Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность. 1-30 - 510-780 14 - -
 7350-77 Листы горячекатаные или холоднокатаные. Закалка 1000-1050 °С, воздух. Отпуск 680-780 °С, воздух или печь (Образцы поперечные). Св. 4 372 509 20 - -
25054-81  Поковки. Закалка 1000-1050 °С, воздух или масло. Отпуск 660-770 °С, воздух.  1000 441 588 14 40 39
4986-79 Лента холоднокатаная. Отжиг или отпуск 740-800 °С. До 0,2
0,2-2,0
-
-
500
500
8
16
-
-
-
-
18143-72 Проволока термообработанная 1,0-6,0 - 490-780 14 - -

 

  • Сталь марки 20Х13 и другие стали мартенситного класса: 

Жаропрочные хромистые стали мартенситного класса применяют в различных энергетических установках, они работают при температуре до 600° С. Из них изготовляют роторы, диски и лопатки турбин, в последнее время их используют для кольцевых деталей больших толщин. Существует большое количество марок сталей данного класса. Общим для всех является пониженное содержание хрома, наличие молибдена, ванадия и вольфрама. Они эффективно упрочняются обычными методами термообработки, которая основана на у-a - превращении и предусматривает получение в структуре мартенсита с последующим улучшением в зависимости от требований технических условий.

Сочетание высокой прочности и пластичности с повышенной стойкостью против коррозии обеспечивается путем дополнительного легирования сталей элементами, которые, практически не снижая стойкости против коррозии, усиливают восприимчивость последних к закалке в результате увеличения количества у-фазы при нагреве. Из таких элементов наиболее эффективен никель.

Легирование сталей рассматриваемого класса одновременно вольфрамом и молибденом обеспечивает более высокую жаропрочность, чем легирование каждым в отдельности. В целях экономии дефицитных элементов (никеля и др.) ведутся работы по замене аустенитных сталей хромистыми мартенситными. 

Электрошлаковую сварку сталей мартенситного класса выполняют с применением электродов большого сечения, если швы имеют малую протяженность (при изготовлении фланцев, колец, бандажей и др.). Однако здесь встречаются технологические трудности, обусловленные физико-химическими свойствами металла. Стали на железной основе обладают высокой магнитной восприимчивостью и при внесении их в магнитное поле намагничиваются. Поскольку при использовании электродов большого сечения сварочный ток достигает большого значения (3000-6000 А), вокруг электрода возникает сильное магнитное поле. Электрод закреплен вверху и в процессе сварки под действием магнитного поля получает колебательные движения. Он может периодически касаться свариваемых кромок и «прилипать» к ним, в результате чего стабильность процесса сварки нарушается. Во избежание этого питание сварочным током при электрошлаковой сварке электродами большого сечения следует осуществлять в соответствии с ТУ .

Точка мартенситного превращения в указанных сталях лежит в интервале температур 250-350° С. Следовательно, при сварке металла большого сечения скорость охлаждения околошовной зоны достаточна для образования закалочной структуры, что может привести к образованию холодной трещины, быстро распространяющейся в околошовной зоне и в шве . Эти трещины обычно носят интеркристаллитный характер.

Чтобы избежать образования холодных трещин при сварке, необходимо обеспечить медленное охлаждение свариваемого стыка и снизить скорость мартенситного превращения в процессе охлаждения. Применение электродов большого сечения позволяет обеспечить такие условия. Сварку следует выполнять в закрытом приспособлении, наполненном теплоизолятором. В большинстве случаев хорошие результаты обеспечиваются при использовании обычного кварцевого песка, нагретого до температуры 500° С.Макроструктура шва имеет резко выраженное столбчатое строение при преимущественном росте дендритов снизу вверх. После термообработки макроструктура шва заметно измельчается, но дендритная направленность полностью не устраняется.

  • Механические свойства  в зависимости от тепловой выдержки

 

Режим термообработки Температура, °С Время, ч σ0,2 (МПа) σв(МПа) δ5 (%) ψ % KCU (кДж / см2)
Нормализация 1000-1020 ºС, воздух.
Отпуск 730-750 ºС, воздух.
500

550

600
 
5000
10000
1000
10000
3000
10000
500
420
450
440
450
380
690
670
690
660
660
630
20
23
26
24
21
23
62
65
65
63
60
63
108
118
-
108
78
147

 

  •  Коррозионная стойкость
Среда Температура, ºС Длительность испытания, ч Глубина коррозии, мм/год
Вода дистиллированная или пар
Вода почвенная
Морская вода
100
20
20
-
-
720
0,1
1,0
0

 

  •  Механические свойства при Т=20oС
        Прокат                 Размер           Напр.        σв(МПа)        sT (МПа)     δ5 (%)     ψ %     KCU (кДж / м2)  
Лист 1 - 4 Поп. 500   20    
Лист 4 - 25 Поп. 500   20    
Поковки до 100   630 400 17 45 600
Поковки до 200   630 400 16 42 550
Поковки до 400   630 400 14 40 500

 

  • Физические свойства
 T (Град)   E 10- 5 (МПа)  a 10 6 (1/Град)   l (Вт/(м·град))   r (кг/м3  C (Дж/(кг·град))   R 10 9 (Ом·м) 
20 2.18   23 7670   588
100 2.14 10.1 26 7660 461 653
200 2.08 11.2 26 7630 523 730
300 2 11.5 26 7600 565 800
400 1.89 11.9 26 7570 628 884
500 1.81 12.2 27 7540 691 952
600 1.69 12.8 26 7510 775 1022
700   12.8 26 7480 963 1102
800   13 27 7450    
900     28      

 

Краткие обозначения:

 

σв - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа   ε - относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ0,05 - предел упругости, МПа   Jк - предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ0,2 - предел текучести условный, МПа   σизг - предел прочности при изгибе, МПа
δ5,δ4,δ10 - относительное удлинение после разрыва, %   σ-1 - предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σсж0,05 и σсж - предел текучести при сжатии, МПа   J-1 - предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν - относительный сдвиг, %   n - количество циклов нагружения
sв - предел кратковременной прочности, МПа   R и ρ - удельное электросопротивление, Ом·м
ψ - относительное сужение, %   E - модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV - ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2   T - температура, при которой получены свойства, Град
sT - предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа   l и λ - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С)
HB - твердость по Бринеллю   C - удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
HV - твердость по Виккерсу   pn и r - плотность кг/м3
HRCэ - твердость по Роквеллу, шкала С   а - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o- T ), 1/°С
HRB - твердость по Роквеллу, шкала В   σtТ - предел длительной прочности, МПа
HSD - твердость по Шору   G - модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

создать интернет магазин - megagroup.ru, сайты с CMS
Яндекс.Метрика