Легированная сталь 20Х13: характеристики, применение, аналоги

ГОСТ и другие нормативные требования на сталь

Производство материала этой марки регулируют нормативные документы – ряд ГОСТов, технические условия «Профили стальные фасонные высокой точности. Технические условия». (ТУ 14-11-245-88), ОСТ «Заготовки из конструкционной стали для машиностроения. Общие технические условия». (ОСТ 3-1686-90).

Информацию о ГОСТах, других нормативных документах, которые использовались при производстве стали 20Х13, можно узнать из документа. Это сертификат качества металлургического комбината, который произвел выплавку и произвел поставку.

Основные категории

В России популярны следующие классы арматуры — A240, A400, A500C, AT800. Ниже мы их детально рассмотрим.

A240 (A-I)

Арматура этого типа делается из углеродистых сталей, которые дополнительно содержат небольшое количество марганца, никеля, хрома, меди. Марка A240 — гладкая арматура. Если диаметр сечения составляет менее 12 миллиметров, то A240 может быть в виде крупных мотков, скрепленных проволокой. Запчасти диаметром более 12 миллиметров делается в виде отдельных прутков небольшой длины (до 5 метров). Марка используется для возведения небольших легких конструкций. Также ею можно армировать небольшие объекты — компактные колонны, бордюры, перегородки, стены.

A400 (A-III)

Прутки класса A400 обладают круглым сечением с рифленой поверхностью. Рифление на запчасти появляется за счет небольших выступов, которые расположены под наклоном 40-45 градусов относительно центральной оси арматуры. Делают A400 из углеродистой стали, в состав которой входит большое количество присадочных компонентов. Главным присадочных компонентом является марганец, который делает сплав более прочным, надежным. Помимо марганца в состав сплава входят и другие компоненты — хром, никель, медь. Наличие ребер жесткости обеспечивает более качественное сцепление A400 с бетонным составом.

Поэтому из марки A400 часто делают прочные композитные запчасти на основе железобетона — стены, полы, потолки, наклонные поверхности, вертикальные столбы, балки, мосты. Еще одна сфера применения — армирования дорожного покрытия. Для соединения деталей A400 друг с другом можно применять сварку, однако сварение рекомендуется делать встык ванным методом либо с помощью автоматов для точечной сварки. Альтернативные сварочные технологии являются менее надежными, а получившаяся конструкция будет обладать низкой устойчивостью при изгибе. Это негативно влияет на срок годности железобетонного изделия.

A500C

Марка A500C появилась на российском рынке сравнительно недавно — в 90-е годы. Арматура этого типа проходит ряд вспомогательных технологических обработок (горячая обкатка, термическое упрочнение). Эти обработки заметно повышают физические свойства материала — упругость, прочность, растяжение. Также марка A500C плохо контактирует с водой и воздухом, поскольку является химически инертной. Интересно, что марка A500C выплавляется из обыкновенной стали, содержащей среднее количество углерода и минимальное количество легирующих добавок.

Это делает материал более дешевым в производстве, что будет весьма кстати для строителя. Марка A500C хорошо переносит сварку, а соединить можно практически любым сварным способом — внахлест, встык, методом перекрестного наложения и так далее. Марка может применяться для возведения как крупных, так и мелких построек на основе бетона. Это могут элементы дома или весь дом целиком, мосты, навесные конструкции, ангары средних размеров, опорные столбы, линии электропередач. Единственный крупный недостаток A500C — ухудшение физических свойств при низких температурах (ниже -30 градусов). Поэтому детали этого типа не рекомендуется использовать на территории Крайнего Севера.

AT800

Марка AT800 относится к классу сверхпрочных арматур, которые прошли горячую прокатку и термомеханическое упрочнение. Поверхность материала обычно является рифленой, хотя встречаются и гладкие разновидности марки AT800. Марка применяется для возведения крупных массивных конструкций на основе железобетона. Это могут быть многоэтажные дома, мосты, ангары и так далее. Термомеханическое упрочнение выполняет следующие функции:

• Повышение пластичности при сохранении прочности материала (пластичность повышается на 20-30%).
• Повышение усталостной прочности, что позволяет запчастям сохранить форму даже при длительной эксплуатации.
• Улучшение антикоррозийных свойств, минимизация риска растрескивания материала при контакте с химическими веществами.

Сферы применения стали 20Х13

За счет своих жаропрочных и других характеристик ферритная хромистая сталь широко используется в следующих сферах:

• машиностроение;
• производство печей и турбинных лопаток, работающих в условиях высоких температур;
• выпуск деталей повышенной пластичности, подверженных ударным нагрузкам, например, клапаны гидравлических прессов;
• выпуск изделий, подверженных воздействию атмосферных осадков, растворам органических солей и другим слабоагрессивным средам;
• производство крепежей;
• производство цельнотканных колец разного назначения;
• выпуск деталей для копрессорных машин, работающих посредством нетрозного газа;
• производство деталей, работающих при невысоких температурах в агрессивных средах;
• выпуск деталей для авиационных целей.

Применение

Сталь 20х13 на протяжении более 100 лет службы получила широкое применение:

• Энергетическое машиностроение, производство печного оборудования, другие области машиностроения.
• Изготовление лопаток для турбин, испытывающих большие нагрузки, связанные с воздействием давления и повышенных температур.
• Производство арматуры крекинг устройств для применения при t° до 500 гр. С.
• Производство компонентов крепежа высокой прочности, с хорошей коррозионной устойчивостью.
• Изготовление метизов: болтов, винтов и др.
• Выпуск изделий, которые находятся в условиях воздействия повышенной влажности.
• Изготовление деталей в форме колец для использования в разных направлениях промышленного производства.
• Производство изделий для работы в агрессивных химических средах при низкой температуре.
• Изготовление деталей для компрессоров, работающих с окисями азота – нитрозными газами.

Термическая обработка существенно повышает эксплуатационные качества, изготовленных из стали 20х13. Для производства износостойких изделий и компонентов проводятся разные улучшения материала, его структуры и физико-химических свойств. Используемая литература и источники:

• Walter Tirler, Beuth Verlag. «Международное сравнение стали: немецкий / английский» = «Internationaler Stahlvergleich: Deutsch / Englisch» (нем.) / Beuth Verlag GmbH.
• Лисочкин Б. Ф. Кузнецкая сталь.
• Кудрин В. А., Шишимиров В. А. Технологические процессы производства стали. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2022.
• International Iron and Steel Institute

Технические характеристики металла 20Х13

Металл данной марки обладает высокой технологичностью в условиях пластической горячей деформации. Рекомендуемые интервалы деформации такие:

• порядка 1100 градусов в начале;
• от 875 до 950 градусов в конце.

Нагрев под прокатку или ковку следует проводить постепенно до 780 градусов, а после деформации нужно тоже использовать медленное охлаждение.

Смягчающая термическая обработка материала этого типа — это отжиг при температуре порядка 800 градусов. Охлаждение с печью должно составлять до 500 градусов, а окончательная термическая обработка-закалка должна производиться при температуре около 1000 градусов с условием масляного охлаждения или на улице с отпуском на коррозийную стокойсть и требуемую твердость.

Технологичность материала возможна как при горячей, так и холодной деформации. Сталь имеет мартенситный класс, а ее критические точки такие:

• A c1 = 820 градусов;
• A c3 = 950 градусов.

Микроскопическая структура металла в его закаленном виде включает в себя мартенситы и карбиды, а отожженном — смесь карбида и высокохромистого феррита. Если увеличивать температуру отпуска до 450 градусов, то прочность значительно сокращается, и увеличивается пластичность материала. А вот показатели устойчивости к коррозии тоже сокращаются.

Цементация 20Х13

Ответ на оба вопроса — выделение цементитной сетки по границам зерен. К тому же при 1050С имел место сильный рост зерна.

Преимущество данной стали в сравнении со сталью Х12М является отсутствие карбидной неоднородности в структуре ма- териала, которая является одной из причин пониженного сопротивления процесса разрушения. Цитата отсюда (с.47-48):

Оттуда же, с. 48-49:

О результатах цементации сталей типа Х13 в литературе имеются противоречивые сведения, что связано с применением различных составов карбюризаторов, температурно — временных режимов цементации и закалки. В приводилось исследование структуры и свойств поверхностного слоя стали 20Х13 в зависимости от состава карбюризатора, режимов цементации и последующей закалки. В качестве основного карбюризатора был использован древесный активированный уголь с добавками бикарбоната натрия (NaHCO3 и Na2CO3). Цементацию образцов из стали 20Х13 проводили при температурах 880С, 950С, 1050С с выдержкой в течение 1,2,4 и 6 часов при каждой из температур цементации или после повторного нагрева до температур 880С и 950С. Исследования показали, что наиболее активным является карбюризатор с добавками Na2CO3. При этом , в зависимости от процентного содержания активатора, на поверхности образцов возможно образование темного слоя, глубина которого находится в прямой зависимости как от состава карбюризатора, так и от температуры процесса насыщения. Неравномерность распределения бикарбоната в древесном активизированном угле может явиться причиной образования зон с темным слоем до 0,04мм. Оптимальное содержание активатора составляет от 10% до 15%. Возможность образования тёмного слоя требует изготавливать изделия с припуском на окончательную обработку. Цементация при температуре 1050С значительно ускоряет процесс насыщения и позволяет получить более глубокий упрочненный слой с карбидами. Однако при этой температуре формируется аустенитный подслой с карбидной сеткой по границам зерен и происходит значительный рост зерна даже при выдержке в течение двух часов. Применением термо-циклической обработки, заключающейся в многократных нагревах до температуры 850С и быстрого охлаждения удаётся измельчить зерно и частично разбить карбидную сетку, образовавшуюся при цементации.

Цементация при температуре 950С идет значительно медленнее, но не наблюдается роста зерна и выделения карбидов по границам зерен. После процесса насыщения следует провести термическую обработку с целью получения необходимых свойств в поверхностном слое и по сечению изделия. Оптимальной температурой закалки, обеспечивающей максимальную твердость поверхностного слоя, является 880С, но сердцевина не обладает достаточной прочностью. Для повышения прочностных свойств сердцевины изделия следует повысить температуру закалки до 950С. Таким образом, полученные результаты позволили определить режим цементации стали 20Х13. Так, для упрочнения инструментов не требующих большой прочности целесообразно применять цементацию при 1050С, температуру закалки 880С; для инструмента, работающего при динамических нагрузках, следует проводить цементацию при температуре 950С с непосредственной закалкой.

Зарубежные аналоги

Потребность в металлосодержащих сплавах, устойчивых к нагреву, распространяется повсеместно, поэтому в различных странах на разных континентах налаживается свое производство сталей, зачастую очень похожих по своему составу с зарубежными собратьями. Для стали 20Х13 за границей есть следующие аналоги:

• Соединенные Штаты Америки — 420 и S42000;
• Япония — SUS420J1;
• Европа — Х20Cr13;
• Китай — 2Cr13.

Зная эти наименования, любой человек сможет, вне зависимости от его географического положения, приобрести в ближайшем магазине изделие, изготовленное из нужной марки стали.

Способы обработки

Особенности обработки:

1. Резку заготовок лучше осуществлять в горячекатанном состоянии.
2. Сварка не имеет ограничений. Ее можно выполнять разными способами — КТС, АДС с защитой из инертных газов или флюса, РДС.
3. Ковку рекомендуется проводить при нагревании до1280 °C. Охлаждать кованые детали должны на воздухе, без использования воды масла.

Материал хорошо поддается штамповке на промышленном оборудовании.

Сталь марки 20 — черный металлолом. В его составе не содержится дорогих химических элементов. Процесс производства простой, не требует больших затрат. Поэтому стоимость данного сплава довольно низкая.

Физические свойства стали 20Х13

Плотность 7,76·103 кг/м3.

Значение модуля упругости (Е), коэффициента теплопроводности (λ), удельной теплоемкости (С), температурного коэффициента линейного расширения (α) в зависимости от температуры

Характеристика материала сталь 20Х13.

Химический состав в % материала сталь 20Х13

Температура критических точек материала сталь 20Х13

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

Механические свойства при Т=20oС материала 20Х13 .

Физические свойства материала сталь 20Х13

Технологические свойства материала сталь 20Х13

Зарубежные аналоги материала сталь 20Х13Внимание! Указаны как точные, так и ближайшие аналоги

Обозначения:

Марочник стали и сплавов

Особенности сварки материала 20Х13

Сталь рассматриваемого вида может хорошо свариваться такими способами как;

• ручная сварка;
• электродуговая;
• аргонодуговая автоматическая.

Рекомендации специалистов гласят, что при автоматической сварке данной стали лучше применять проволоки Св-10Х13 или Св-06Х14. А вот при электродуговом типе сварочных работ лучше подойдут флюсы типов АН 18 или АН 17. А если речь идет об электродуговой сварке ручного типа, то можно использовать электроды по типу ЭФ-Х13 вместе с проволоками, аналогичными как при автоматической сварке.

Чтобы в сварных соединениях при сварке деталей, имеющих толщину от 10 мм, а также более тонких с жестким закреплением не появлялись холодные трещины, нужно использовать сопутствующий или предварительный подогрев до температуры 400 градусов включительно. После сварочных работ следует провести отпуск соединений или изделий, чаще всего это делается при температуре порядка 700 градусов.

Свариваемость данной стали бывает трех типов:

• без ограничений, когда сварочные работы выполняются без подогрева и последующих термообработок;
• ограниченно свариваемые металлы, которые можно сваривать в условиях подогрева примерно в 100 градусов и которые должны подвергаться обязательно термообработке;
• трудносвариваемые детали; в таких случаях, чтобы получить качественное соединение, следует сделать подогрев вплоть до 300 градусов и выполнять отжиг в качестве термообработки после сварки.

Вот такие особенности применения имеет такой материал, как сталь 20Х13. Теперь вы будете знать, в каких условиях и как правильно ее применять и обрабатывать.

Ключевые особенности стали 20Х13

Сталь данного типа свариваемая ограниченно, такие функции, как подогрев сплава или термообработка доступны в зависимости от применяемого метода сварки, а также вида и назначения конструкции.

Сталь 20Х13 применяется как жаропрочный материал при температурах до 550 градусов и как жаростойкий до 700 градусов соответственно.

Главный легирующий элемент стали этого типа — это хром. Именно благодаря ему она устойчива к коррозии во время работы в окислительной среде. Также устойчивость к коррозии объясняется наличием на стали очень плотной защитной пленки. Наивысшая степень устойчивости стали 20Х13 к коррозии достигается за счет термической обработки.

Заменители

В такой широко востребованной области, как металлургия, не может быть взаимозаменяемых продуктов производства. Для любого сорта стали найдется свой заменитель, полностью или частично соответствующий оригиналу по своим характеристикам и составу. Для стали 20Х13 существуют такие марки-заменители:

1. 12Х13 — сталь с меньшим содержанием углерода, что несколько компенсируется большим содержанием кремния и марганца.
2. 14Х17Н2 — более богатый на различные добавки сплав, отличающийся немного большим содержанием углерода, дополнительными добавками титана, меди и никеля. Подобный сорт стали обладает лучшими характеристиками и, например, тот же стальной лист этой марки будет более предпочтительным для изготовления чего-либо.

Расшифровка стали

Итак, начнем, пожалуй, с самого простого. Правильно расшифровывать марки стали — весьма полезный навык, без которого не обойтись, если приходится часто работать с различными сплавами.

Так как в отечественной металлургии все еще используется советская система наименования и ГОСТов, абсолютно любая марка стали расшифровывается примерно по одному и тому же принципу. Сталь 20Х13 расшифровывается крайне просто:

• Число 20 (или же 2 в некоторых случаях) обозначает количество главного легирующего элемента в составе любой стали — углерода.
• Буква Х означает, что в составе сплава как минимум присутствует хром.
• Число 13 указывает на процентное содержание предыдущего химического элемента.

После такого поверхностного анализа, основывающегося только на прочтении марки стали, становится понятным, что перед нами сталь техническая с содержанием углерода (приблизительно 0,2 %) и хрома (приблизительно 13 %)

Важно отметить, что эта информация уже достаточно в полной мере позволяет определить характеристики и применение стали 20Х13

Механические свойства стали 20Х13

Нормированные механические свойства при 20 °С

Механические свойства при низких и повышенных температурах (пруток, нормализация при 1000-1020 °С, охлаждение на воздухе, отжиг при 730-750 °С)

Особенности стали

20х13 имеет плотность 7670 кгм3. Температура плавления составляет около 1600 ºС. Упруга. Модуль Юнга равен 2 000 МПа. Хорошо проводит тепло. Коэффициент теплопроводности колеблется в районе 23-28 Вт(м*С). Отличается низкой способностью пропускать ток. Удельное электрическое сопротивление равно в среднем 800 Ом*м. Магнитится.

Предел прочности на разрыв равно 610 МПа. Твердость — около 28 единиц по шкале Роквелла. Деформироваться 20х13 начинает уже при нагрузке в 500 МПа. Предварительное провидение термической обработки позволяет увеличить механические свойства в 1,5-2 раза. Для сравнения после закалки с отпуском конструкционная сталь 45 повышенного качества обладает прочностью в 400 МПа.

Сталь 20х13 достаточна пластична. Относительное удлинение составляет 23%, а сужение 65%. Хорошо работает в условиях знакопеременных нагрузок. Предел выносливости равен 500 МПа. Сталь жаростойка. Ее механические свойства остаются неизменными при температуре окружающей среды 600 ºС.

Марка 20х13 отличается повышенной сопротивляемостью к образованию коррозии. Она хорошо проявила себя в работе в условиях слабоагрессивных сред: пресная и речная вода, пар. Не устойчива к большинству кислот, щелочей, а также к морской воде.

Термообработка

Сталь 20х13 отличается повышенными технологическими свойствами. Она хорошо обрабатывается как резанием так и давлением. Не флокочувствительна. Имеет незначительную склонность к отпускной хрупкости. 20х13 относится к первой группе свариваемости. Сварка осуществляется без предварительного нагрева. Шов при этом получается прочный и плотный.

Термическая обработка для стали 20х13 представляет собой следующую последовательность действий:

• Нормализация при 1000-1200 ºС, затем идет отпуск при 730-750 ºС. Предел прочности такой стали на выходе равен 710 МПа.
• Закалка 1050 ºС с последующим равномерным охлаждением на воздухе. Конечная прочность равна уже 1600 МПа.

Какими преимуществами и недостатками обладает материал

Плюсы и минусы сплава 20Х13, возможность его применения учитываются на этапе конструирования изделий машиностроения. Основными среди его достоинств являются:

• жаропрочность;
• низкая теплопроводность;
• высокая устойчивость к коррозии;
• сочетание качеств – твердости, пластичности, вязкости.

Большой процент содержания в продукции хрома, углерода является причиной основной проблемы, которая возникает при использовании сплава – низкой способности к сварке. Для её качественного выполнения требуется особая термообработка изделий.

Технологические особенности сплава

Свойства, которые проявляет сталь марки 20х13 при обработке, это технологические характеристики высокого класса. Они проявляются при обработке с помощью методов резания и давления.

Сплав отличается слабой флокеночувствительностью, то есть склонностью к появлению флокенов. Это дефекты легированных сталей, которые видны на изломе как пятна или хлопья, при поперечном микрошлифе проявляются как трещины. Снижают прочность высококачественных сталей.

Наблюдается определенная склонность к отпускной хрупкости – снижению пластичности стали после закалки, когда отпуск происходит при температурах около 300-400 гр. С.

Сварка 20х13 может проходить без предварительного нагрева, сталь относится к 1 группе свариваемости.

Проведение термической обработки

Большое содержание углерода в сплаве предопределяет такие его особенности, как сложность при сварных работах и возможность улучшения качества металлического материала с получением мартенсита во время закалки.

При теплообработке стали можно сделать акцент на следующих положениях:

• Закалка 20х13 проходит при t°, на 100 градусов превышающей тысячеградусную отметку. Это предопределено жаропрочностью сплава. Подобная обработка может проходить только в специальных условиях металлургического производства.
• Ковку проводят, нагревая материал до 780 гр. С. Нагрев ведут медленно и постепенно, это обусловлено возможностью возникновения структурных деформаций, которых необходимо избегать.
• Отжиг требует теплового режима порядка 800 гр. С. Периодически проводят охлаждение для повышения качества сплава.
• После проведения закалки охлаждение возможно в различных средах. Например, охлаждение на открытом воздухе. Новые технологии позволяют подключить способ охлаждения в масляных ваннах. Он позволяет равномерно снижать температуру даже для больших деталей или изделий. Однако существуют издержки: иногда возникают ситуации, когда масло загорается и чадит. Технология применима лишь в специализированных производственных помещениях с хорошей вытяжкой.

Изменяя t° отпуска, повысив ее до 450 гр. С., удается улучшить пластичность стали. Но это происходит за счет снижения твердости 20х13 и коррозионной стойкости сплава.

В типичном варианте термообработка проводится за два этапа:

• Процесс нормализации проходит при очень высоких температурах – порядка 1000-1200 гр. С. Вслед за ним – отпуск при тепловом режиме 730-750 гр. С.
• Закалка 20х13 проводится при достижении 1050 гр. С., затем сплав охлаждают на открытом воздухе.

Первый этап позволяет выйти на цифры предела прочности 710 Мпа, на втором этапе достигается величина 1600 Мпа.

Химический состав

Во многом сталь 20х13 напоминает аналоги, в состав которых также добавляется большое количество хрома. Химический состав представлен сочетанием следующих веществ:

1. Углерод во многом определяет твердость и прочность материала, а также степень свариваемости. В рассматриваемом случае концентрация углерода может варьировать в пределе от 0,16 до 0,25%.
2. Хром считается основным легирующим элементом. В состав сплава добавляется около 12-14% этого химического вещества. Именно хром определяет жаропрочность и коррозионную стойкость.
3. Марганец и никель не являются основными элементами рассматриваемого сплава, их концентрация не более 0,6%.

Практически все металлы имеют в своем составе фосфор и серу. Эти химические элементы находятся в составе при концентрации не более 0,03%.

Лист нержавейка 20Х13

Зарубежные производители также выпускают сплавы со схожим химическим составом. К примеру, японский аналог стали 20х13 получил название SUS420J1, французские сплавы z20c13 и X20Cr13.

Общая характеристика сплава

Основным легирующим элементом при производстве марки 20х13 (характеристики стали во многом зависят от концентрации химических веществ в составе) стал хром. Его добавление в состав металла проводится на протяжении длительного периода. Основные характеристики пластика следующие:

1. Ограниченная степень свариваемости. Рассматриваемый металл характеризуется низкой степенью обрабатываемости. В большинстве случаев для повышения степени свариваемости проводится подогрев материал.
2. Жаропрочность и низкая теплопроводность – свойства, которые существенно расширяют область рассматриваемого материала. Сталь коррозионно-стойкая жаропрочная 20Х13 может эксплуатироваться при температуре до 700 градусов Цельсия. Повышение температуры до более высоких показателей приводит к тому, что свойства материала существенно упадут: твердость, устойчивость к деформациям и другие.
3. Твердость выдерживается на уровне 126-197 МПа в зависимости от того, проводилась ли термическая обработка.
4. Структура склонна к отпускной хрупкости, есть возможность проводить обработку резанием.

Механические свойства стали 20Х13 при различных температурах

Основные характеристики сплава определяют возможность его применения при изготовлении самых различных изделий. При необходимости они могут быть улучшены путем термической обработки, к примеру, закалки или отжига.

Состав

20х13 является коррозионный-стойкого и жаропрочного класса. Основа ее фазовой структуры представлена мартенситом. Марка обладает металлическим блеском с характерным для данного класса зеленоватым оттенком.

Химсостав регулирует государственный стандарт ГОСТ 5632-72, в соответствии с которым сталь 20х13 состоит из следующих элементов:

• Углерод занимает 0,16-0,25% от общего состава. Содержание элемента сильно влияет на прочностные и технологические характеристики стали. Карбиды железа обладают повышенной твердостью, а также они делают возможным упрочнение стали за счет проведения термической обработки. Обратным эффектом такого легирования является ухудшение пластичных свойств и свариваемости.
• Хром 12-14%. Повышает износостойкость стали благодаря образованию на его поверхности оксидов хрома. Помимо этого, он благоприятно воздействует на способность металла к термическому упрочнению, увеличивает сопротивление к образованию коррозии. Стали, легированные хромом, лучше переносят нагрузку в условиях повышенных температур.
• Кремний (до 0,6%) и марганец (до 0,6%) — обязательные добавки для стали. Они являются главными раскислителями и способствуют удалению кислорода из ее состава. Помимо этого, данные компоненты хорошо влияют на технологические свойства, такие как пластичность и свариваемость. Марганец, кроме всего прочего, оказывает положительное воздействие на чистоту поверхности.
• Никель (до 0,6%). Основное ее назначение в сплавах — повышение жаростойкости. Но стоит отметить, содержание его в 20х13 несущественно чтобы как-то заметно повлиять на ее характеристики.
• Сера (до 0,0025%) и фосфор (до 0,03%) — вредные примеси, существенно снижающие прочностные свойства стали и ответственные за возникновение такого эффекта как хрупкость. Сера помимо этого повышает склонность сплава к красноломкости, что означает увеличение риска образования трещин при обработке давлением. Их попадание в сплав неизбежно в силу несовершенства технологии плавки и чистоты химсостава исходной шихты.
• Остальная часть состава приходится на железо.

Самые распространенные конструкционные стали

Все стали на основе железа относятся к и имеют многочисленную классификацию. Она производится по различным параметрам: по химическому составу, назначению, содержанию вредных элементов, прочности и гибкости и многим другим. Конструкционные — стали самые распространенные в применении. Некоторые из них обладают универсальными свойствами и взаимозаменяемостью.

20 относится к среднеуглеродистому классу, имеет феррито-перлитную структуру. Сталь качественная, т. е. имеет сниженное содержание вредных элементов: серы и фосфора. Без ограничений по свариваемости. Оптимальное сочетание прочности и пластичности делает ее просто универсальным материалом для производства трубного проката, деталей, подвергаемых последующей термомеханической и термохимической обработке (цементированию, оцинкованию и хромированию).

20Х13 (2Х13)

• Товары из стали 20Х13 (2Х13) в наличии: Круг
• Лист
• Полоса
• Квадрат
• Лента
• Шестигранник
• Поковка

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

Основное назначение 20х13 — это всевозможные узлы и детали для энергетического машиностроения. Сюда входят элементы турбинных установок и печей, арматура для крекинг-установок, крепежные соединения, работающие при температуре 550 ºС.

Рейтинг: 0/5 — 0 голосов

Свойства

Технологические

• Температура обработки давлением: начальный показатель — 1260, конечный — 750. Заготовки, имеющие сечение размером 200 мм, остывают при комфортной температуре 22–20 °C, сечением 202–710 мм получают отжиг низкими температурами.
• Обработка резанием — Kv тв.спл = 1,3 и Kv б.ст = 1,7 в горячекатаном положении имеет НВ 131 σв = 460 мегапаскаль.
• Склонность стали к поражению флокенами (дефекты внутри) — малочувствительна. Снижение пластичности закаленной легированной стали — не склонна.

Физические

Число теплопроводности, количество теплоты, проходящей в течение единицы времени через единицу вещества при температуре по Цельсию:

Число расширения при воздействии теплом, температура опытов по Цельсию:

Отношение теплоёмкости к массе джоуль / (килограмм × кельвин), температура в градусах Цельсия:

Число нормативной силы пластичности, упругости Е, гигапаскаль, температура в градусах Цельсия:

Модуль мощи пластичности с дисбалансом на вращение G, гигапаскаль, температура в градусах Цельсия:

Выпуск стали

Однако в своем первозданном виде сталь не очень-то пригодна для применения, поэтому на металлургических заводах проводят не только выплавку сплава, но и придают ему определенную форму. Таким образом можно достичь сразу несколько целей:

1. Формованную сталь легче складировать.
2. Ее намного легче транспортировать.
3. Покупатели заранее знают, какой форм-фактор покупаемого изделия им более предпочтителен.

Для стали 20Х13 ГОСТами предусмотрено несколько вариантов формовки:

• Прутки различных калибров.
• Стальная полоса.
• Стальная лента.
• Лист стальной различной толщины.
• Поковка.
• Трубы различных диаметров.
• Проволока стальная.

Сталь 440С

Вот мы и подобрались к самому интересному. 440С — это американская хромистая сталь, одна из самых сбалансированных для производства ножей со второй половины 1960-х. Долгое время считалась лучшей в мире, пока на смену не пришли современные высокотехнологичные сплавы, что для простого пользователя в плюс: с прогрессом ножи из С-шки стали доступнее. Распознается довольно просто, производитель вряд ли задумает

умолчать, что клинок выполнен из одной из лучших в мире сталей. Ищите гравировки “440С”.

В сравнении с 440А и В, С-шка сложнее в производстве, что делает ее дороже, давая ряд преимуществ, главное из которых — это сохранение остроты. Чтобы затупить такой клинок, нужно конкретно резать металлические тросы и вскрыть много жестяных банок, что актуально как в длительных походах, так и в бытовых условиях. Твердость 440С значительно выше, чем у двух предыдущих, при некоторых закалках достигает 60 единиц HRC, но среднее значение колеблется в районе 58. Естественно, назвать ее идеальной нельзя и с появлением ряда преимуществ — появился ряд недостатков, которые нельзя назвать критичными, но умалчивать будет неправильно. Сталь хуже противостоит коррозии и после контакта с морской водой нож необходимо промыть, а после — просушить иначе на утро можно получить сюрприз в виде ржавых точек, которые без проблем убираются, но запустив процесс, придется прибегнуть к специальным средствам. Благо, в наше время найти подобные жидкости не составляет большого труда. Следующий недостаток — процесс заточки, он более трудоемкий, в сравнении с двумя предыдущими сталями, но результат того стоит. Советский аналог — 100Х18 и 95Х18 (около последней до сих пор ходят споры и многие не согласны с таким утверждением. Как говорится: Сколько людей, столько мнений).

С какими задачами справится клинок из такого материала? Практически со всеми. Чтобы долго не расписывать, скажу так: Если вам нужен хороший нож на каждый день, но нет желания вдаваться в подробности, то берите, не пожалеете, отслужит верой и правдой.

Сталь 440С: преимущества и недостатки

• Одна из самых сбалансированных для ножей в мире
• Твердость 58-60 HRC
• Давно на рынке, известны капризы и тонкости ухода
• Отлично держит заточку

Другие марки из этой

Обращаем ваше внимание на то, что данная информация о марке 20Х13 (другое обозначение 2Х13), приведена в ознакомительных целях. Параметры, свойства и состав реального материала марки 20Х13 (другое обозначение 2Х13) могут отличаться от значений, приведённых на данной странице. Более подробную информацию о марке 20Х13 (другое обозначение 2Х13) можно уточнить на информационном ресурсе Марочник стали и сплавов. Информацию о наличии, сроках поставки и стоимости материалов Вы можете уточнить у наших менеджеров. При обнаружении неточностей в описании материалов или найденных ошибках просим сообщать администраторам сайта, через форму обратной связи. Заранее спасибо за сотрудничество!

Изменение структуры термохимической обработкой

Одна и та же марка может менять свои характеристики с помощью термической обработки. Марка стали 20 обладает хорошими пластическими характеристиками, поэтому изделия из нее получают несколькими методами: отливкой, холодным или горячим прокатом или волочением. После получения деталей методом отливок к ним может применяться химико-термическая обработка. Цель этой процедуры — получить твердый износостойкий слой, не поддающийся коррозии, и пластичную мягкую середину.

Для этого готовая деталь помещается в соответствующую среду (обкладывается сухим углеродосодержащим веществом, помещается в газообразную или жидкую среду), после чего выдерживается от нескольких часов до 1,5 суток при высокой температуре. деталей к этому моменту должна быть закончена, так как после термохимической обработки изделие будет иметь уже окончательную структуру. Элемент насыщает верхний слой изделия (от 0,3 до 3,0 мм), соответственно улучшая его структуру и свойства.

В зависимости от применяемого вещества обработка называется: цианированием (покрытие цинком), цементацией (углеродом), хромированием (хромом). Углерод придает прочность, цинк — коррозионную стойкость, хром, вдобавок ко всему перечисленному, делает поверхность зеркальной.

ГОСТы и другие стандарты на сталь 20Х13

На сегодняшний день существуют следующие стандарты на сталь данного вида:

• кованая сталь квадратной и круглой формы;
• проволока на основе жаростойкой и высоколегированной стали;
• нагартованные прутки, обработанные на основе коррозийно-стойкой стали;
• поковки на основе сталей данного типа и их сплавов;
• тонколистовой и устойчивый к коррозии прокат, отличается жаропрочностью и жаростойкостью;
• высоколегированные и устойчивые к коррозии материалы и их сплавы;
• металл сортовой и калиброванный, устойчивый к коррозии, жаропрочный и жаростойкий;
• кованые и горячекатанные полосы;
• материалы круглые со специальной отделкой поверхности;
• прокат стальной сортовой горячекатаный круглой и квадратной формы;
• круглый калиброванный металл;
• кованые на основе инструментального металла горячекатанные полосы;
• калиброванные квадратные металлы;
• шестигранный калиброванный прокат;
• металл кованый круглый и квадратный;
• высоколегированные материалы и их сплавы, отличающиеся устойчивостью к коррозии, жаропрочностью и жароустойчивостью;
• полосовой сортовой горячекатанный прокат на основе стального материала;
• металл сортовой и калиброванный, устойчивый к коррозии, отличается жаростойкостью и жаропрочностью;
• сортовой горячекатанный шестигранный стальной прокат;
• стальные высокоточные фасонные профили;
• заготовки на основе конструкционного материала для применения в машиностроительной отрасли.

Источники

• https://svarkaipayka.ru/material/stal/tehnicheskie-harakteristiki-legirovannoy-stali-20h13.html
• https://stanok.guru/stal/stal-20h13-klyuchevye-harakteristiki-i-osobennosti-metalla.html
• https://VFront.ru/o-materialah/stal-20h13.html
• https://intehstroy-spb.ru/spravochnik/stal-20h13-i-ee-osobennosti-harakteristiki-i-ispol-zovanie.html
• https://FB.ru/article/449472/stal-h-harakteristiki-primenenie-i-analogi

[свернуть]

Сталь 20Х13 – хромистая нержавеющая — Литейные заводы России

Классификация хромистых нержавеющих сталейСталь 08Х13Сталь 12Х13Сталь 30Х13

Сталь 40Х13

Применение стали 20Х13

Сталь 20Х13 применяют при изготовлении изделий для работы в слабоагрессивных средах:

• атмосферные условия, кроме морских;
• водные растворы солей органических кислот при комнатной температуре;
• растворы азотной кислоты слабой и средней концентрации при умеренных температурах и др.

Сталь 20Х13 используют в тех случаях, когда изделия должны обладать достаточно высокой прочностью, а также высокой пластичностью и вязкостью. Сталь 20X13 удовлетворительно сваривается.

Сталь 20Х13 применяют также в качестве жаропрочного материала при температурах до 450-550 °С и в качестве жаростойкого — до 700 °С.

Химический состав стали 20Х13

Сталь 20Х13 входит в стали типа Х13 вместе со сталями 08Х13, 12Х13, 30Х13 и 40Х13. Занимает свой интервал по содержанию углерода — от 0,16 до 0,25 %, количества остальных легирующих элементов и примесей — такие же, как и у других сталей типа Х13 (таблица 1).

Таблица 1 — Химический состав стали 20Х13 по ГОСТ 5632-72

Класс стали 20Х13 по ГОСТ 5632-72

По классификации ГОСТ 5632-72 сталь 20Х13 относится к мартенситному классу.

Превращения и микроструктура стали 20Х13

1. При нагреве отожженной стали 20Х13 полиморфное альфа-гамма превращение в ней происходит в интервале температур от 820 °С (Ас1) до 950 °С (Ас3). Температура точки Аr1 составляет 780 °С.
2. При изотермической выдержке или медленном охлаждении в интервале 800-550 °С аустенит распадается феррито-карбидную смесь.
   Эта феррито-карбидная смесь состоит из высокохромистого феррита и карбида типа Cr23C6.
3. При быстром охлаждении стали 20Х13 в ней происходит мартенситное превращение. Температура начала мартенситного превращения — 220 °С.
4. С повышением температуры отпуска происходит значительное снижение прочности с увеличением пластичности, а также снижение коррозионной стойкости.

Сортамент стали 20Х13

Из стали 08Х13 производят следующую продукцию:

• лист толстый по ГОСТ 7350-77;
• лист тонкий по ГОСТ 5582-75;
• лента и подкат по ГОСТ 4986-78;
• сортовой прокат по ГОСТ 5949-75;
• трубы горячедеформированные по ГОСТ 9940-81;
• трубы холоднодеформированные и теплодеформированные по ГОСТ 9941-81;
• проволока по ГОСТ 18143-72.

Механические свойства стали 20Х13

Механические свойства стали 20Х13 в различных видах продукции представлено в таблице 2.

Таблица 2 — Механические свойства стали 20Х13 при 20 °С

Влияние понижения и повышения температуры на механические свойства прутка из стали 20Х13 после нормализации с 1000-1020 °С и отпуска при 730-750 °С показано в таблице 3.

Таблица 3 — Механические свойства стали 20Х13при низких и повышенных температурах

Коррозионная стойкость стали 20Х13

Сталь 20Х13 обладает высокой стойкостью в атмосферных условиях (кроме морской атмосферы), речной и водопроводной воде.

Специальные свойства стали 20Х13

Для деталей, работающих при повышенных температурах длительное время, предельная рабочая температура составляет 450-475 °С, при кратковременной работе — 500-550 °С.

Плотность стали 20Х13 — 7,76 г/см3.

Термическая обработка сварных швов стали 20Х13

После сварки проводят отпуск сварных соединений или изделий. Температура отпуска зависит от уровня требуемых механических свойств. Чаще всего применяют отпуск при 680-760 °С.

Технологические параметры стали 20Х13

Сталь 20Х13 имеет хорошую технологичность при горячей пластической деформации. Температурный интервал горячей пластической деформации составляет от 1100 до 875-950 °С. Нагрев под прокатку и ковку до 780 °С проводят медленно. После горячей деформации применяют медленное охлаждение.

Для стали 20Х13 обычно применяют смягчающий отжиг при 750-800 °С с охлаждением в печи до 500 °С. Окончательная термическая обработка – закалка с 950-1000 °С с охлаждением в масле или на воздухе и отпуск на заданную твердость и коррозионную стойкость.