г.Екатеринбург, пр.Космонавтов, 21
г.Новосибирск, ул. 2-я Станционная, 21
многоканальный
Заказать обратный звонок

20Х13 (2Х13)

20Х13 (2Х13)

сделать заявку

Сталь 20Х13 (02Х13, 2Х13, ЭЖ2) хромистая коррозионностойкая жаропрочная, мартенситного класса

Заменители: Сталь 12Х13, Сталь 14Х17Н2

Сталь 20Х13 применяется: для изготовления лопаток паровых турбин, работающих при температурах до +580°С; клапанов, болтов и труб; деталей с повышенной пластичностью, подвергающихся ударных нагрузкам и работающих при температуре до 450-500 °С; изделий, подвергающихся действию слабоагрессивных сред при комнатной температуре; цельнокатаных колец различного назначения; различных деталей авиастроения (карбюраторных игл, втулок, шестерен авиационных приборов, деталей аппаратуры непосредственного впрыска топлива и лопаток компрессоров, термически обрабатываемых на твердость HRC<35. При более высокой твердости лопатки компрессора разрушаются от коррозии под напряжением); электродов типа Э-20Х13, предназначенных для ручной электродуговой наплавки уплотнительных поверхностей деталей трубопроводной арматуры из углеродистых сталей по ГОСТ 380 и ГОСТ 1050 и отливок из сталей 20Л, 25Л, 20ГМЛ по ОСТ 26-07-402. Наибольшая коррозионная стойкость достигается после термической обработки (закалка с отпуском) и полировки. Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации в течение длительного времени - до +500 °C.
Температура интенсивного окалинообразования в воздушной среде +750 °C.

 

Химический состав в %
НТД C S P Mn Cr W V Ti Si Ni Mo Cu
ТУ 14-1-1404-75 0,16-0,25 ≤0,025 ≤0,030 ≤0,50 12,00-14,00 ≤0,20 ≤0,20 ≤0,20 ≤0,60 ≤0,60 ≤0,30 ≤0,30
ТУ 14-1-2186-77 0,16-0,24 ≤0,025 ≤0,030 ≤0,60 12,00-14,00 ≤0,20 ≤0,20 ≤0,20 ≤0,60 ≤0,50 ≤0,30 ≤0,30
ГОСТ 5632-72 0,16-0,25 ≤0,025 ≤0,030 ≤0,80 12,00-14,00 ≤0,20 ≤0,20 ≤0,20 ≤0,80 ≤0,60 ≤0,30 ≤0,30
По ТУ 14-1-1404-75 химический состав приведен для марки 20Х13-Ш.
По ТУ 14-1-2186-77 для стали, выплавленной электрошлаковым переплавом содержание S ≤ 0,015 %.
 
 
Механические свойства
Механические свойства при 20°С
Состояние поставкиСечение
(мм)
t испыт.
(°C)
t отпуска
(°C)
sТ | s0,2
(МПа)
sB
(МПа)
d5
(%)
d4dd10y
(%)
KCU
(кДж/м2)
HBHRCHRBHVHSh
Градация показателей свойств готовых термообработанных деталей по ОСТ 1 90005-91
          690-880             212-262 19,0-27,0      
          830-1030             248-302 21,0-33,0      
                          38,0-49,0      
Заготовки (поковки и штамповки) по ОСТ 95-10-72. Закалка в масло или на воздухе с 1000-1050 °С + Отпуск, охлаждение в масле или на воздухе (образцы)
  ≤200   230-370                   40-48      
КТ45 ≤200   680-770 ≥441 ≥637 ≥16       ≥50 ≥686 196-248        
КТ60 ≤200   600-680 ≥588 ≥785 ≥12       ≥45 ≥588 217-255 22-30      
Заготовки деталей трубопроводной арматуры по СТ ЦКБА 016-2005. Закалка в масло с 1000-1050 °C + Отпуск, охлаждение на воздухе
  ≤60   280-370 1078-1274 1274-1470 3-8         98-392 350-400 39,6-44,5      
  ≤60   600-670 ≥686 ≥882 ≥10       ≥40 ≥392 269-310 29,0-36,0      
  ≤60   650-700 ≥539 ≥784 ≥12       ≥45 ≥588 235-269 23,5-29,0      
  ≤60   700-770 ≥441 ≥647 ≥16       ≥55 ≥784 197-248        
  до 100 вкл   700-770 ≥441 ≥647 ≥15       ≥50 ≥735 197-248        
  до 300 вкл   700-770 ≥441 ≥647 ≥13       ≥45 ≥490 197-248        
Лента холоднокатаная 0,05-2,00 мм по ГОСТ 4986-79. Отжиг или отпуск при 740-800 °C (образцы)
  0,2-2,0       ≥490   ≥16                  
  <0,2       ≥490   ≥8                  
Листовой горячекатаный (1,5-3,9 мм) и холоднокатаный (0,7-3,9 мм) прокат по ГОСТ 5582-75. Отжиг или отпуск при 740-800 °C
          ≥490 ≥20                    
Листовой горячекатаный (4,0-50,0 мм) и холоднокатаный (4,0-5,0 мм) прокат по ГОСТ 7350-77. Закалка на воздухе от 1000-1050 °C + Отпуск 680-780 °C, охлаждение на воздухе или в печи
        ≥375 ≥510 ≥20                    
Поковки. Без термообработки
  100-200     ≥400 ≥630 ≥16       ≥42            
  200-400     ≥400 ≥630 ≥14       ≥40            
  400-1000     ≥400 ≥630 ≥14       ≥40            
  <100     ≥400 ≥630 ≥17       ≥45            
Поковки. Закалка в масло с 1000-1050 °C + Отпуск при 630-650 °C, охлаждение на воздухе
  ≤60     ≥540 ≥687 ≥15       ≥50 ≥589 217-269        
  60-100     ≥540 ≥687 ≥14       ≥45 ≥540 217-269        
Поковки. Закалка на воздухе или в масло с 1000-1050 °C + Отпуск при 660-770 °C, охлаждение на воздухе, в воде или масле
  ≤60     ≥441 ≥647 ≥16       ≥55 ≥785 197-229        
  100-300     ≥441 ≥647 ≥13       ≥45 ≥490 197-229        
  1000     ≥441 ≥588 ≥14       ≥40 ≥383          
  60-100     ≥441 ≥647 ≥15       ≥50 ≥736 197-229        
Проволока в состоянии поставки по ГОСТ 18143-72 (относительное удлинение, % при расчетной длине образца 100 мм указано дл я проволоки 1-го класса, в скобках - для 2-го класса)
термообработанная 1,0-6,0       540-780     ≥20 (≥14)                
холоднотянутая 1,0-6,0       980-1320                      
Проволока в состоянии поставки. Отжиг или отпуск при 740-800 °C
  1,0-6,0       490-780   ≥14                  
Прутки и полосы горячекатаные и кованые по ГОСТ 18968-73. Нормализация или закалка при 1000-1050 °C, охлаждение на воздухе или в масле + Отпуск при 660-770 °C, охлаждение на воздухе
  Образец     490-655 ≥670 ≥18       ≥50 ≥686 207-241        
Прутки, обработанные на заданную прочность (ТП) по ГОСТ 18907-73
  ≥5,0       510-780     ≥14                
Сортовой прокат горячекатаный и кованый по ГОСТ 5949-75. Закалка в масло или на воздухе с 1000-1050 °C + Отпуск, охлаждение на воздухе или в масле
  Образец   600-700 ≥635 ≥830 ≥10       ≥50 ≥588          
  Образец   660-770 ≥440 ≥650 ≥16       ≥55 ≥784          
Сортовой прокат горячекатаный и кованый по СТП 26.260.484-2004. Закалка в масло с 1000-1050 °C + Отпуск, охлаждение на воздухе
  Образец   660-770 ≥450 ≥660 ≥16       ≥55 ≥784          
  Образец   250-300 ≥1200 ≥1400 ≥15       ≥40 ≥490          
Фасонные прутки (г/к, х/к и х/т - для лопаток паровых турбин; х/к и х/т - для связи лопаток паровых турбин) по ГОСТ 19442-74. Закалка на воздухе или в масло с 1000-1050 °C + Отпуск при 660-770 °C, охлаждение на воздухе (указана категория прочности)
КП50 Образец     490-656 617-784 ≥18       ≥50 ≥686 207-241        
КП70 Образец     686-882 833-980 ≥15       ≥50   255-302        
Штамповки по ОСТ 1 90176-75. Закалка в масло или на воздухе с 1050 °C + Отпуск при 600-700 °C, охлаждение на воздухе или в масле
  Образец     ≥638 ≥834 ≥10       ≥50 ≥588 241-341        

 

 

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Состояние поставкиСечение
(мм)
t испыт.
(°C)
t отпуска
(°C)
sТ | s0,2
(МПа)
sB
(МПа)
d5
(%)
d4dd10y
(%)
KCU
(кДж/м2)
HBHRCHRBHVHSh
Заготовки сечением 14 мм. Закалка на воздухе от 1050 °С + Отпуск
      200 ≥1300 ≥1600 ≥13       ≥50 ≥810   ≥46      
      300 ≥1270 ≥1460 ≥14       ≥57 ≥980   ≥42      
      450 ≥1330 ≥1510 ≥15       ≥57 ≥710   ≥45      
      500 ≥1300 ≥1510 ≥19       ≥54 ≥750   ≥46      
      600 ≥920 ≥1020 ≥14       ≥60 ≥710   ≥29      
      700 ≥650 ≥78 ≥18       ≥64 ≥1020   ≥20      

 

 

Механические свойства при повышенных температурах

Состояние поставкиСечение
(мм)
t испыт.
(°C)
t отпуска
(°C)
sТ | s0,2
(МПа)
sB
(МПа)
d5
(%)
d4dd10y
(%)
KCU
(кДж/м2)
HBHRCHRBHVHSh
Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм. Прокатанный. Скорость деформирования 16 мм/мин, скорость деформации 0,009 1/с
    800   ≥59 ≥70 ≥51       ≥98            
    850       ≥43                    
    900       ≥56                    
    1000   ≥39 ≥61 ≥59                    
    1150   ≥21 ≥31 ≥84       ≥100            
Сортовой прокат. Нормализация 1000-1020 °С + Отпуск 730-750 °С. При 20 °С НВ=187-217
    20   ≥510 ≥710 ≥21       ≥66 64-171          
    300   ≥390 ≥540 ≥18       ≥66 ≥196          
    400   ≥390 ≥520 ≥17       ≥59 ≥196          
    450   ≥370 ≥480 ≥18       ≥57 ≥235          
    500   ≥350 ≥430 ≥33       ≥75 ≥245          
    550   ≥275 ≥340 ≥37       ≥83 ≥216          

 

 

Механические свойства в зависимости от тепловой выдержки

Состояние поставкиСечение
(мм)
t испыт.
(°C)
t отпуска
(°C)
sТ | s0,2
(МПа)
sB
(МПа)
d5
(%)
d4dd10y
(%)
KCU
(кДж/м2)
HBHRCHRBHVHSh
Нормализация при 1000-1020 °С, охлаждение на воздухе + Отпуск при 730-750 °С, охлаждение на воздухе (указана температура и время тепловой выдержки)
500 °С, 10000 ч       ≥420 ≥670 ≥23       ≥65            
500 °С, 5000 ч       ≥500 ≥690 ≥20       ≥62            
550 °С, 1000 ч       ≥450 ≥690 ≥26       ≥65            
550 °С, 10000 ч       ≥440 ≥660 ≥24       ≥63            
600 °С, 10000 ч       ≥380 ≥630 ≥23       ≥63            
600 °С, 3000 ч       ≥450 ≥660 ≥21       ≥60            

 

 

Механические свойства прутков при отрицательных температурах

Состояние поставкиСечение
(мм)
t испыт.
(°C)
t отпуска
(°C)
sТ | s0,2
(МПа)
sB
(МПа)
d5
(%)
d4dd10y
(%)
KCU
(кДж/м2)
HBHRCHRBHVHSh
Сечение 14 мм. Закалка на воздухе с 1050 °С + Отпуск при 600 °С
    +20                 ≥710          
    -20                 ≥810          
    -60                 ≥640          
Сечение 25 мм. Нормализация при 1000 °С, охлаждение на воздух + Отпуск при 680-750 °С
    +20   ≥540 ≥700 ≥21       ≥62 ≥760          
    -20   ≥560 ≥730 ≥22       ≥59 ≥540          
    -40   ≥580 ≥770 ≥23       ≥57 ≥490          
    -60   ≥570 ≥810 ≥24       ≥57 ≥410          

 

 

Механические свойства при испытании на длительную прочность

Предел ползучести, МПаСкорость позучести, %/чТемпература испытания, °CПредел длительной прочности, МПаДлительность испытания, чТемпература отпуска, °C
125 1/100000 450 289 10000 450
75 1/100000 470 191 10000 500
47 1/100000 500 255 100000 450
29 1/100000 550 157 100000 500

 

 

Технологические свойства

Обрабатываемость резаньем В закаленном и отпущенном состоянии при НВ 241 и sВ=730 МПа Kn тв.спл.=0,7 Kn б.ст.=0,45. Для улучшения обрабатываемости и получения твердости НВ ≤ 240 заготовки подвергают отжигу при 740-780 °C в течение 1-3 ч с охлаждением на воздухе.
Особенности термической обработки Изделия из стали можно подвергать закалке, отпуску, отжигу. Закалку и отпуск изделий проводят для достижения: а) максимальной коррозионной стойкости; б) заданного уровня механических свойств. Закалку изделий из стали проводят в масло с 1000-1050 °С. Время выдержки при нагреве под закалку для изделий с толщиной стенки или диаметром до 10 мм - 20 мин, свыше 10мм-20 мин + 1 мин на 1 мм максимальной толщины. Сварные изделия из стали 20X13 перед нагревом под закалку подвергают отжигу при 700 °С, выдержка 1-2 ч. Сразу после закалки (во избежание самопроизвольного растрескивания) изделия из сталей мартенситного класса необходимо подвергнуть отпуску. Максимальные прочностные свойства изделия приобретают после отпуска по режиму: нагрев до 250-300 °С, выдержка 1-3 ч, охлаждение на воздухе. Максимальную коррозионную стойкость и пластичность изделия приобретают после отпуска по режиму: нагрев до 700-750 °С, выдержка - 20 мин + 1 мин на 1 мм максимальной толщины металла, но не менее 40 мин, охлаждение в масле. Смягчающей термической обработкой является отжиг при 750-850 °С с охлаждением с печью до 500 °С. Не допускается производить отпуск при 450-550 °С, так как это приводит к снижению ударной вязкости. Заготовки для улучшения механической обрабатываемости подвергают промежуточному отжигу при 600-760 °С в течение 2-4 ч. Сварные узлы и изделия из стали 20X13 для повышения коррозионной стойкости подвергают отжигу по режиму: нагрев до 700-750 °С, выдержка - 1 ч, охлаждение на воздухе. Для получения показателей механических свойств и твердости, установленных СТ ЦКБА 010 и для достижения максимальной коррозионной стойкости, детали (заготовки) арматуры должны подвергаться закалке и отпуску. Нагрев деталей (заготовок) в интервале температур от 500 °С до 800 °С должен производиться со скоростью не более 200 °С в час. В интервале температур 750 - 800 °С необходимо дать выдержку до полного прогрева садки. Дальнейший нагрев до температуры закалки производится по мощности печи. Для деталей толщиной (диаметром) до 120 мм скорость нагрева не лимитируется и выдержка при температуре от 750 °С до 800 °С не производится. Детали, входящие в узлы трения и уплотнения затвора трубопроводной арматуры, могут подвергаться поверхностной закалке с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ) с целью повышения твердости при одновременном сохранении высоких механических свойств в сердцевине детали. Поверхностная закалка с нагревом ТВЧ применяется для деталей толщиной (диаметром) не менее 15 мм и производится только после предварительной улучшающей термической обработки на твердость до 36,5 HRC.
Свариваемость Ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом, АрДС и КТС. Подогрев и термообработка применяются в зависимости от метода сварки, вида и назначения конструкции.
Склонность к отпускной хрупкости Склонна.
Температура ковки Начала - 1250 °C, конца - 850 °C. Сечения до 150 мм охлаждаются на воздухе, 150-400 мм необходим низкотемпературный отжиг с одним переохлаждением.
Флокеночувствительность не чувствительна.

 

 

Температура критических точек

Критическая точкаТемпература °C
AC1 810
AC3 900
AR3 660
AR1 710
MN 320

 

 

Твёрдость

Состояние поставки, режим термообработкиHRCэ поверхностиHRCэ сердцевиныHRBHBHVHSD
ГОСТ 18907-73, ГОСТ 5949-75. Прокат г/к и кованый. Отжиг или отпуск       126-197    

 

 

Коррозионные свойства

СредаТемпература испытания °CСкорость коррозии, мм/годДлительность испытания, чГлубина мм/год
Вода дистиллированная или пар 100     0,1
Вода почвенная 20     1,0
Морская вода 20   720 0

 

 

Физические свойства

Температура испытания, °С02010020030040050060070080090010001100
Модуль нормальной упругости (Е, ГПа) 218 218 214 208 200 189 181 169          
Модуль упругости при сдвиге кручением (G, ГПа) 86   84 80 78 73 69 63          
Плотность (r, кг/м3) 7670 7670 7660 7630 7600 7570 7540 7510 7480 7450      
Коэффициент теплопроводности (l, Вт/(м · °С))   23 26 26 26 26 27 26 26 27 28    
Уд. электросопротивление (R, НОм · м) 588 588 653 730 800 884 952 1022 1102        
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)     10,2 11,2 11,5 11,9 12,2 12,8 12,8 12,8   13  
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))     112 117 123 127 132 137 147   155   159

 

 

Обозначения
Механические свойства:
  • sв - Предел кратковременной прочности, [МПа]
  • sТ - Предел текучести, [МПа]
  • s0,2 - Предел пропорциональности (допуск на остаточную деформацию - 0,2%), [МПа]
  • d5 - Относительное удлинение при разрыве, [ % ]
  • y - Относительное сужение, [ % ]
  • KCU - Ударная вязкость, [ кДж / м2]
  • HB - Твердость по Бринеллю, [МПа]
  • HV - Твердость по Виккерсу, [МПа]
  • HSh - Твердость по Шору, [МПа]