Нержавеющая жаропрочная сталь 20Х13 - Торгов-производственная Компания СМЦ

Коррозионно-стойкая жаропрочная сталь 20Х13

Старое название 2X13 заменители: 12Х13, 14Х17Н2

Описание СТАЛИ 20Х13

Марка: 20Х13 ( стар. 2Х13 ) (заменители: 12Х13, 14Х17Н2)
Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5949-75ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 18968-73, ГОСТ 19442-74 . Калиброванный пруток  ГОСТ 8559-75ГОСТ 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. Лента ГОСТ 4986-79. Полоса ГОСТ 4405-75 , ГОСТ 103-2006 , ГОСТ 18968-73. Проволока ГОСТ 18143-72. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71ГОСТ 18968-73ГОСТ 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

 

наш сортамент стали 20Х13:
 

Круг

3

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

4

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

5

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

6

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

7

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

8

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

9

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

10

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

11

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

12

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

14

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

15

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

16

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

17

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

18

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

19

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

20

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

22

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

24

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

26

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

28

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

30

калибр.

AISI 420 20Х13

 

Круг

32

калибр..

AISI 420 20Х13

 

Круг

34

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

35

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

36

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

38

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

40

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

42

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

45

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

48

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

50

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

52

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

55

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

56

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

58

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

60

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

65

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

70

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

75

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

80

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

85

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

90

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

95

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

100

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

110

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

120

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

130

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

140

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

150

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

160

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

170

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

180

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

190

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

200

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

220

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

240

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

260

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

270

 

AISI 420 20Х13

 

Круг

280

 

AISI 420 20Х13

 

 

Характеристики и свойства стали 20Х13

 

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: 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 стали 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 стали 20Х13 ( стар. 2Х13 ) сечением 14 мм в 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 стали 20Х13 ( 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 стали 20Х13 ( 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 свойства стали 20Х13 ( 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 выносливости σ-1 = 367 МПа при n = 107 (образцы гладкие).

Механические свойства стали 20Х13 ( 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 стойкость стали 20Х13 ( 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)

σT (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)

α 10 6 (1/Град)

λ (Вт/(м·град))

ρ (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

 

 

 

 

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.