Технические характеристики легированной стали 20Х13

Марка стали 20Х13 обладает основными физическими и технологическими свойствами – устойчивостью к коррозии в разных средах (при высокой влажности, взаимодействии с растворами ряда кислот, щелочей, газами), жаростойкостью. Материал с такой маркировкой имеет мартенситную структуру – он твердый, малопластичный, имеет способность самозакаливаться.

Определяют характеристики стали 20Х13 применение в производстве. Она используется для изготовления механизмов, узлов в авиа- и машиностроительной отраслях, в печестроении. Из стали этой марки выпускают элементы для компрессорных и турбинных установок, различный крепеж, арматуру для крекинг-установок. Такие изделия эксплуатируются в высокой влажности, при взаимодействии с химическими элементами, газами, при температуре до 450-500°С.

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.

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.

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.

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).

Как расшифровать маркировку

Для марки стали 20Х13 расшифровка проста. Цифра 20 в наименовании указывает на количество углерода в сплаве. Содержание этого элемента в нем около 0,2%. По наличию буквы «х» в названии стали специалисты определяют, что материал содержит другой химэлемент – хром. Число «13» – это процентное значение хрома в сплаве, то есть его доля – около 13%.

Аналоги

В разных странах сталь 20Х13 имеет аналоги. Возможность их применения для конкретного изделия оценивается после детального анализа химического состава сплавов-аналогов, их физических свойств, технологических особенностей.

На мировом рынке аналогичные сплавы могут иметь маркировку:

• 2Cr13 (Китай);
• X20Cr13 (Германия, Италия, Испания);
• X20Cr13, Z20C13 (Франция);
• S42000 (США);
• SUS420J1 (Япония);
• 2303 (Швеция);

На российском рынке стали заменителями для марки 20Х13 являются сплавы 4Х17Н2, 12Х13.