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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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)

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.

Читайте также:  Технические характеристики легированной стали AUS-8

Сортамент

Из сплава выпускается большая номенклатура изделий. Они отличаются размерами, механическими свойствами, способом обработки, областью применения. Поэтому сталь 20Х13 выпускается в сортаменте. Каждый вид продукции производится с применением условий соответствующего ГОСТа:

• жаростойкий, жаропрочный прокат (тонколистовой);
• прутки;
• полосы (горячекатаные или кованые);
• проволока;
• калиброванный металл (круг, квадрат),
• прокат круглой, квадратной или шестигранной формы;
• поковки;
• фасонные профили (высокоточные);
• продукция со специальной обработкой (отделкой) поверхностей;
• трубы (горячедеформированные, холоднодеформированные);
• заготовки разных размеров для использования в машиностроении.

Состав сплава, его химические и физические свойства

Особенности сплава 20Х13, характеристики стали определяет его химический состав. Основными элементами являются:

• углерод, необходим для обеспечения твердости, антикоррозийных качеств, повышения вязкости, уменьшения пластичности изделий;
• хром, препятствует коррозии, повышает твердость, плотность сплава, его сопротивление растяжению;
• марганец, способствует увеличению износостойкости, вязкости, необходим для высокой прокаливаемости, является раскислителем и дегазатором при выплавке;
• никель, улучшает антикоррозионные свойства, необходим для уменьшения твердости, увеличения ударной вязкости;
• кремний, увеличивает прочность материала, является важным элементом при плавке (дегазатор, раскислитель);
• молибден, способствует повышению плотности стали, её прочности, твердости, сопротивлению к коррозии, обрабатываемость изделий становится лучше;
• ванадий, придает изделиям прочность, вязкость, износо- и коррозионную устойчивость;
• вольфрам, увеличивает способность к прокаливанию, повышает прочность и вязкость;
• кобальт, позволяет проводить закалку при высоких температурах.

Вредными примесями в составе материала являются фосфор и сера. Такие химические вещества снижают ударную вязкость, пластичность, провоцируют повышение хрупкости изделий, склонность к коррозии.

Технологические особенности материала

К основным технологическим свойствам стали 20Х13 относят три показателя:

• свариваемость;
• флокеночувствительность;
• отпускная хрупкость.

По первому из названных сплав является ограниченно свариваемым. При выполнении сварки требуется дополнительная термообработка элементов. Материал является устойчивым к образованию флокенов – внутренних трещин, поэтому не относится к флокеночувствительным. Сталь этой марки имеет склонность к отпускной хрупкости.

Читайте также:  Технические характеристики легированной стали 40Х

Особенности термообработки

Для сплава 20Х13 характеристики стали повышает термообработка. Она выполняется с учетом нескольких особенностей:

• закалка сырья выполняется при высокой температуре около 1000 0С, для её выполнения требуется специальное оборудование, особые условия для его эксплуатации;
• для изготовления поковок необходим медленный нагрев заготовок до температуры 780 0С;
• при отжиге материала температура в печи повышается сначала до 750-800 0С, затем уменьшается до 500 0С, потом следует окончательная закалка в температурном диапазоне от 950 до 1000 °С.

Процесс термообработки стали этой марки заканчивается охлаждением. Используется несколько технологий для такого процесса – с применением масла или на воздухе.

Для сваривания изделий используется электродуговая, аргонодуговая (автоматическая или ручная) сварка. Чтобы в соединениях не образовывались трещины, в процессе работы или предварительно рекомендуется нагревать конструкции до температуры от 250 до 400 0С, затем выполнять отпуск изделий (температурный режим до 760 0С).

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.

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.

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

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.

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!

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.