Сталь коррозионно-стойкая жаропрочная 20Х13
| Марка:20Х13( стар. 2Х13 )(заменители:12Х13,14Х17Н2) Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5949-75,ГОСТ 2590-2006,ГОСТ 2591-2006,ГОСТ 2879-2006,ГОСТ 18968-73,ГОСТ 19442-74. Калиброванный пруток ГОСТ 8559-75,ГОСТ 8560-78,ГОСТ 7417-75. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 18907-73. Лист толстый ГОСТ 7350-77. Лист тонкий ГОСТ 5582-75.ЛентаГОСТ 4986-79.ПолосаГОСТ 4405-75,ГОСТ 103-2006,ГОСТ 18968-73.ПроволокаГОСТ 18143-72. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71,ГОСТ 18968-73,ГОСТ 25054-81. Трубы ГОСТ 14162-79 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 в % стали 20Х13 ( стар. 2Х13 ) | ||
|---|---|---|
| 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 марки стали 20Х13 ( стар. 2Х13 ) | |
|---|---|
| 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 |
| Свойства и полезная информация: |
| Удельный вес:7670кг/м3 Термообработка:Отпуск 740 - 800oC 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, Кυ тв. спл= "0,7, Кυ б.ст=" 0,45 Свариваемость материала:ограниченно свариваемая Флокеночувствительность:не чувствительна Склонность к отпускной хрупкости:склонна |
| Механические свойствастали 20Х13 ( стар. 2Х13 ) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ГОСТ | Состояние поставки, режим термообработки | Сечение,мм | σ0,2(МПа) |
σв(МПа) | δ5(%) | ψ% | KCU(кДж / см2) |
| ГОСТ 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 | |
| ГОСТ 18907-73 | Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность. | 1-30 | - | 510-780 | 14 | - | - |
| ГОСТ 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 | - | - |
| ГОСТ 25054-81 | Поковки. Закалка 1000-1050 °С, воздух или масло. Отпуск 660-770 °С, воздух. | 1000 | 441 | 588 | 14 | 40 | 39 |
| ГОСТ 4986-79 | Лента холоднокатаная. Отжиг или отпуск 740-800°С. | До 0,2 0,2-2,0 |
- - |
500 500 |
8 16 |
- - |
- - |
| ГОСТ 18143-72 | Проволока термообработанная | 1,0-6,0 | - | 490-780 | 14 | - | - |
| Механические свойства заготовок из стали20Х13 ( стар. 2Х13 )сечением 14 ммв зависимости от температуры отпуска | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Температура отпуска, °С | σ0,2(МПа) | σв(МПа) | δ5(%) | ψ% | KCU (кДж / см2) |
HB(HRCэ) |
| Закалка 1050 °С, воздух | ||||||
| 200 300 450 500 600 700 |
1300 1270 1330 1300 920 650 |
1600 1460 1510 1510 1020 78 |
13 14 15 19 14 18 |
50 57 57 54 60 64 |
81 98 71 75 71 102 |
46 42 45 46 29 20 |
| Механические свойства стали20Х13 ( стар. 2Х13 )при повышенных температурах | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Температура испытаний, °С | σ0,2(МПа) | σв(МПа) | δ5(%) | ψ% | KCU(кДж / см2) |
| Нормализация 1000 - 1020 °С. Отпуск 730 - 750 °С. При 20 °С HB 187 - 217 | |||||
| 20 300 400 450 500 550 |
510 390 390 370 350 275 |
710 540 520 480 430 340 |
21 18 17 18 33 37 |
66 66 59 57 75 83 |
64-171 196 196 235 245 216 |
| Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм. Прокатанный. Скорость деформирования 16 мм/мин, скорость деформации 0,009 с-1 |
|||||
| 800 850 900 1000 1150 |
59 - - 39 21 |
70 - - 61 31 |
51 43 56 59 84 |
98 - - - 100 |
- - - - - |
| Механические свойства прутков стали20Х13 ( стар. 2Х13 )при отрицательных температурах | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Температура испытаний, °С | σ0,2(МПа) | σв(МПа) | δ5(%) | ψ% | KCU(кДж / см2) |
| Сечение 25 мм. Нормализация 1000 °С, воздух. Отпуск 680 - 750 °С | |||||
| +20 -20 -40 -60 |
540 560 580 570 |
700 730 770 810 |
21 22 23 24 |
62 59 57 57 |
76 54 49 41 |
| Сечение 14 мм. Закалка 1050 °С, воздух. Отпуск 600°С | |||||
| +20 -20 -60 |
- - - |
- - - |
- - - |
- - - |
71 81 64 |
| Механические свойствастали20Х13 ( стар. 2Х13 )при испытании на длительную прочность | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Предел ползучести, МПа | Скорость ползучести %/ч | Температура, ºС | Предел длительной прочности, МПа | Длительность испытания, ч | Температура, ºС |
| 125 75 47 29 |
1/100000 1/100000 1/100000 1/100000 |
450 470 500 550 |
289 191 255 157 |
10000 10000 100000 100000 |
450 500 450 500 |
Предел выносливостиσ-1=" 367 МПа при "n =" 107(образцы гладкие).
| Механические свойства стали20Х13 ( стар. 2Х13 )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 стойкостьстали20Х13 ( стар. 2Х13 ) | |||
|---|---|---|---|
| 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 стали 20Х13 ( стар. 2Х13 ) 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 стали 20Х13 ( стар. 2Х13 ) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| T(Град) | E 10- 5(МПа) | a106(1/Град) | l(Вт/(м·град)) | r(кг/м3) | C(Дж/(кг·град)) | R 109(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 | |||||
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. Химический состав некоторых сталей рассматриваемого класса и их сварных соединений приведен в табл. 9.32.
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 со схемой (рис. 9.20).
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 (рис. 9.21). 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.
В табл. 9.33 приведены механические свойства сварных соединений, выполненных электрошлаковой сваркой пластинчатым электродом после термообработки, типичной для основного металла.
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.
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 |
Другие марки стали этой категории:
Обращаем ваше внимание на то, что данная информация о марке 20Х13, приведена в ознакомительных целях. Параметры, свойства и состав реального материала марки 20Х13 могут отличаться от значений, приведённых на данной странице. При обнаружении неточностей в описании материалов или найденных ошибках просим сообщать администраторам сайта, через форму обратной связи. Заранее спасибо