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.
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.
Источник
Прочность и эластичность
Благодаря стали 20, техническим характеристикам, работают тысячи предприятий в самых разных областях хозяйства страны, обеспечивая нужды людей. Прочная и одновременно, пластичная, она с легкостью поддается различным видам обработки. Ее плавят, отливают, формуют, прокатывают, вытягивают, волочат, сгибают.
Технологии изготовления некоторых изделий проката предполагают наличие износостойкого, с особыми свойствами, внешнего слоя и пластичной, мягкой «сердцевины». Добиваются подобной цели помещением уже готовой детали в специально созданную, обычно, термальную среду (сухую, газообразную или жидкую) на заданное время.
Так, внешний слой толщиной порядка 0,3 — 3,0 мм обретает особую структуру и соответствующие эксплуатационные характеристики. Подобная обработка носит название в зависимости от применяемого вещества. Чаще всего «оперируют» цинком (цинкование или цинковка), углеродом (цементация), хромом (хромирование). Так получают , квадрат, лист и другие изделия проката.
В первом случае деталь становится недоступной для коррозии, во втором — более прочной. С помощью хромирования продукции придают зеркальный лоск.
Стоит отметить, что дополнительная закалка готовых изделий улучшает сталь 20, технические характеристики ее по износостойкости. Таким образом, при своей невысокой стоимости, фасонные изделия из стали 20, (тот же , лист, трубы) достойно конкурируют с аналогами, выполненными из более дорого сырья.
Свариваемость и изготовление шовных труб
Сталь 20, характеристики, применение зависят еще от одного свойства, благодаря которому она стала своеобразным «хитом» у потребителей: при своей приятно доступной цене, она прекрасно сваривается, что крайне востребовано при производстве труб.
Для работы со сталью применяют электродуговую (в защитной среде инертного газа), высокочастотную индукционную сварку. Многолетняя эксплуатация изделий подтверждает достаточную надежность шва. Шовные трубы, особенно, тонкостенные по сей день широко используют для монтажа систем вентиляции, а также на предприятиях пищевой промышленности, например, для транспортировки сырья или готовой продукции.
По характеристикам свариваемости и выносливости получаемых изделий низколегированная и качественная ст20 похожи: с помощью обеих получают изделия, способные выдерживать огромные нагрузки при воздействии широчайшего диапазона температур, да еще и под давлением!
Особенности стали
20х13 имеет плотность 7670 кг\м3. 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.
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.
Особенности термообработки стали 20Х13
Марка стали 20х13 по причине высокой концентрации углерода и хрома сложна при сварке, структура может быть улучшена при закалке и отпуске. Термообработка проводится с учетом следующих моментов:
- Из-за высокой жаропрочности закалка проводится при температуре около 1100 градусов Цельсия. Эта технологическая особенности определяет трудности, возникающие при обработке сплава в домашних условиях. Только при наличии специального оборудования можно провести разогрев заготовки до требуемой температуры.
- Ковка выполняется при температуре 780 градусов Цельсия. При этом нагрев проводится постепенно, что позволяет исключить вероятность возникновения структурных деформаций при пластичной деформации.
- Отжиг считается смягчающим типом обработки металла. Рекомендуемый показатель температуры составляет 800 градусов Цельсия. Охлаждение проводится периодически, что позволяет повысить качество сплава.
- После закалки охлаждение проводится в самой различной среде. В последнее время устанавливаются высокие стандарты качества, что определило применение масла в качестве охлаждающей жидкости. Подобная технология охлаждения характеризуется довольно большим количеством особенностей. К примеру, свойства масла обеспечивают равномерное снижение температуры даже объемных заготовок, но при определенных условиях вещество загорается и образуется едкий дым. Поэтому масляные ванны применяются только в специальных цехах, которые снабжаются системой вентиляции.
При повышении температуры отпуска до 450 градусов Цельсия можно существенно повысить пластичность, но при этом снижается твердость поверхностного слоя. Однако, подобное воздействие приводит к снижению коррозионной стойкости.
https://youtube.com/watch?v=TRpHRWii4_Y
Сварочные работы также характеризуются большим количеством особенностей. Сварка коррозионно-стойкой жаропрочной стали 20х13 проводится с учетом следующей информации:
- Могут применяться самые различные методы: ручная обработка, электродуговая и аргонодуговая в автоматическом режиме.
- В некоторых случаях сварка проводится без предварительного подогрева заготовки. Для того чтобы повысить качество сварочного шва проводится дополнительная обработка.
- Для того чтобы повысить качество шва выполняется нагрев металл до 300 градусов Цельсия. Дополнительная обработка предусматривает отжиг, который снижает все внутренние напряжения. Часто именно внутреннее напряжение приводит к появлению структурных или поверхностных трещин, а также других дефектов.
Предварительные нагрев рекомендуется проводить в случае, когда толщина свариваемой стали более 10 мм. В подобных случаях высокая концентрация хрома и углерода сказывается негативно на свойствах стали 20×13.
Нержавеющая проволока 20Х13
Свойства сплава определяют его широкое распространение в самых различных отраслях промышленности. Для его применения при изготовлении износостойких деталей может проводится различного рода улучшения. Однако, сложности обработки и изготовления определяют рентабельность при применении только на момент выпуска ответственных деталей.
Источник статьи: http://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/stal-20h13.html
Характеристика материала сталь 40Х
| Марка стали | сталь 40Х |
| Заменитель стали | сталь 45Х, сталь 38ХА, сталь 40ХН, сталь 40ХС, сталь 40ХФ, сталь 40ХР |
| Классификация стали | Сталь конструкционная легированная ГОСТ 4543-71 |
| В Компании ГП «Стальмаш» Вы можете купить сталь 40Х в следующих видах металлопроката: круг ст 40Х ГОСТ 2590-2006 (ГОСТ 2590-88) круг (пруток) стальной горячекатаный круг ст 40Х ГОСТ 7417-75 круг (пруток) калиброванный шестигранник ст 40Х ГОСТ 2879-2006 (ГОСТ 2879-88) шестигранник горячекатаный шестигранник ст 40Х ГОСТ 8560-78 шестигранник калиброванный лист ст 40Х ГОСТ 19903-74 прокат листовой горячекатаный | |
| Применение стали 40Х | оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности. |
Химический состав в % материала сталь 40Х
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu |
| 0.36 — 0.44 | 0.17 — 0.37 | 0.5 — 0.8 | до 0.3 | до 0.035 | до 0.035 | 0.8 — 1.1 | до 0.3 |
Температура критических точек материала сталь 40Х
Ac1 = 743 , Ac3(Acm) = 782 , Ar3(Arcm) = 730 , Ar1 = 693
Механические свойства при Т=20oС материала сталь 40Х
| Сортамент | Размер | Напр. | sв | sT | d5 | y | KCU | Термообр. |
| — | мм | — | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | — |
| Диск | Танг. | 570 | 320 | 17 | 35 | 400 | ||
| Пруток | Ж 28 — 55 | Прод. | 940 | 800 | 13 | 55 | 850 | |
| Пруток | Ж 25 | 980 | 785 | 10 | 45 | 590 | Закалка 860oC, масло, Отпуск 500oC, вода, |
| Твердость материала сталь 40Х после отжига , | HB 10 -1 = 217 МПа |
Физические свойства материала сталь 40Х
| T | E 10- 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
| Град | МПа | 1/Град | Вт/(м·град) | кг/м3 | Дж/(кг·град) | Ом·м |
| 20 | 2.14 | 7820 | 210 | |||
| 100 | 2.11 | 11.9 | 46 | 7800 | 466 | 285 |
| 200 | 2.06 | 12.5 | 42.7 | 7770 | 508 | 346 |
| 300 | 2.03 | 13.2 | 42.3 | 7740 | 529 | 425 |
| 400 | 1.85 | 13.8 | 38.5 | 7700 | 563 | 528 |
| 500 | 1.76 | 14.1 | 35.6 | 7670 | 592 | 642 |
| 600 | 1.64 | 14.4 | 31.9 | 7630 | 622 | 780 |
| 700 | 1.43 | 14.6 | 28.8 | 7590 | 634 | 936 |
| 800 | 1.32 | 26 | 7610 | 664 | 1100 | |
| 900 | 26.7 | 7560 | 1140 | |||
| 1000 | 28 | 7510 | 1170 | |||
| 1100 | 28.8 | 7470 | 120 | |||
| 1200 | 7430 | 1230 | ||||
| T | E 10- 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
Технологические свойства материала сталь 40Х
| Свариваемость: | трудносвариваемая. |
| Флокеночувствительность: | чувствительна. |
| Склонность к отпускной хрупкости: | склонна. |
Зарубежные аналоги материала сталь 40ХВнимание! Указаны как точные, так и ближайшие аналоги
| США | Германия | Япония | Франция | Англия | Евросоюз | Италия | Бельгия | Испания | Китай | Швеция | Болгария | Венгрия | Польша | Румыния | Чехия | Австралия | Юж.Корея | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| — | DIN,WNr | JIS | AFNOR | BS | EN | UNI | NBN | UNE | GB | SS | BDS | MSZ | PN | STAS | CSN | AS | KS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обозначения:
| Механические свойства : | |
| sв | — Предел кратковременной прочности , |
| sT | — Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), |
| d5 | — Относительное удлинение при разрыве , |
| y | — Относительное сужение , |
| KCU | — Ударная вязкость , |
| HB | — Твердость по Бринеллю , |
| Физические свойства : | |
| T | — Температура, при которой получены данные свойства , |
| E | — Модуль упругости первого рода , |
| a | — Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ) , |
| l | — Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , |
| r | — Плотность материала , |
| C | — Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ), |
| R | — Удельное электросопротивление, |
| Свариваемость : | |
| без ограничений | — сварка производится без подогрева и без последующей термообработки |
| ограниченно свариваемая | — сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке |
| трудносвариваемая | — для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки — отжиг |
Марочник стали и сплавов
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:
- Ограниченная степень свариваемости. Рассматриваемый металл характеризуется низкой степенью обрабатываемости. В большинстве случаев для повышения степени свариваемости проводится подогрев материал.
- 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.
- Твердость выдерживается на уровне 126-197 МПа в зависимости от того, проводилась ли термическая обработка.
- 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.
Применение и особенности применения сталей 20х13 и 40х13
Сталь 20х13
Сталь 20х13 является нержавеющей, устойчивой к коррозии, что позволяет ее использовать в условиях повышенной влажности. Она имеет хорошие механические свойства и легкообрабатываема, что делает ее популярным материалом в производстве ножей, столовых приборов, медицинского инструмента, насосов и клапанов.
Особенности применения стали 20х13 заключаются в том, что она не подвержена коррозии при контакте с пищевыми продуктами, а также способна выдерживать ударные нагрузки и повышенные температуры.
- Нержавеющая;
- Устойчива к коррозии;
- Хорошие механические свойства;
- Используется для производства ножей, столовых приборов, медицинского инструмента, насосов и клапанов.
Сталь 40х13
Сталь 40х13 также является нержавеющей, но имеет более высокую твердость, что позволяет ее использовать в производстве охотничьих ножей, топоров и многих других инструментов, где важна острота режущей кромки.
Особенности применения стали 40х13 заключаются в том, что она является одной из самых твердых нержавеющих сталей и хорошо режется. Она также позволяет получить отличную отделку изделий.
- Нержавеющая;
- Высокая твердость;
- Хорошо режется;
- Используется для производства охотничьих ножей, топоров и других инструментов, где важна острота режущей кромки.
| Материал стали | Применение | Особенности применения |
| 20х13 | Ножи, столовые приборы, медицинский инструмент, насосы, клапаны | Нержавеющая, устойчива к коррозии, хорошие механические свойства, выдерживает ударные нагрузки и повышенные температуры |
| 40х13 | Охотничьи ножи, топоры, другие инструменты | Нержавеющая, высокая твердость, хорошо режется, позволяет получить отличную отделку изделий |
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.
Аналоги
Сталь марки 20х13 является российским обозначением. Но помимо этого она имеет ряд мировых аналогов:
- США 420.
- Германия 1.4021.
- Япония SUS420J1.
- Китай 2Cr13.
Это интересно: Сталь 10ХСНД — характеристики, расшифровка, применение, состав
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:
- Формованную сталь легче складировать.
- Ее намного легче транспортировать.
- 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 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
- 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.
- 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.
При быстром охлаждении стали 20Х13 в ней происходит мартенситное превращение. Температура начала мартенситного превращения — 220 °С.
- 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.
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
Характеристики
Как определить плотность?
Плотность объекта при разных температурах:
| Градусы | 30 | 110 | 220 | 330 | 440 | 510 | 620 | 730 | 840 | 910 |
| 20Х | 7820 | 7830 | 7680 | — | 7810 | — | 7540 | — | — | — |
Химический состав
Процентное соотношение элементов представленной стали по ГОСТ 4543-71:
- Silicium: 0,17–0,37.
- Manganum: 0,7–0,9.
- Chromium: 0,6–1,0.
- Carboneum: 0,18–0,23.
Ударная вязкость
| Вид материала | Ударная вязкость, Дж/см2, с температурой, °С | |||
| +20 | -20 | -40 | -60 | |
| Прут радиусом среза 57,5 мм; закаливание и отпуск | 270–286 | 270–289 | 267–277 | 251–264 |
Температура эксплуатации
Сталь может эксплуатироваться в пределах данных температур:
- Ac1 = 750.
- Ac3 (Acm) = 815.
- Ar3 (Arcm) = 745.
- Ar1 = 675 , Mn = 380.
Механические свойства
| ГОСТ | Поставка, вид тепловой обработки | Сечение, мм | Условная мера текучести (мегапаскаль) | Мера прочности (кратковременная) (мегапаскаль) | Относительное расширение после разрыва в % | Относительное сужение в % | Вязкость от удара (Килоджоуль / м2) | Проверка по шкале Бриннеля, не более |
| ГОСТ 4543-71 | Стальной прут, закалённый на 880 °С, H2O или масло; закалка используется при 770–820 °С, вода или масло; отпуск, заключительный этап — 180 °С, воздух или масло | 14 | 630 | 770 | 11 | 40 | 59 | |
| ГОСТ 10702-78 | Сталь, прошедшая нагартовку и калибровку с нужной отделкой без нагрева и охлаждения | 585 | 5 | 45 | 207 | |||
| Прут. Насыщение диффузионными частицами углерода поверхности стали: 920–950 °С, воздух; закалка 800 °С, масло; заключительный этап: 190 °С, воздух | 50 | 380 | 640 | 13 | 40 | 49 | 250 (верх 55-63) |
Механические свойства поковок(не полностью готовых изделий) 20Х:
| Теплообработка | Сечение, мм | КП | Условная мера текучести в мегапаскалях | Мера кратковременной прочности в мегапаскалях | Относительное удлинение после разрыва (%) | Относительное сужение в % | KCU (кдж/ м2) | Твёрдость по Бриннелю (шарик), не более |
| Приход к норме | до 100 100–300 300–500 | 185 | 195 | 390 | 26 22 21 | 55 51 46 | 59 53 49 | 111–156 |
| до 100 100–300 | 225 | 215 | 430 | 24 21 | 52 49 | 52 49 | 124–168 | |
| до 100 | 235 | 245 | 470 | 22 | 47 | 48 | 142–179 | |
| Закалка. Отпуск | 100–300 | 255 | 245 | 470 | 19 | 41 | 39 | 142–169 |
| до 100 100–300 | 285 | 275 | 530 | 22 17 | 41 37 | 47 34 | 157–197 | |
| 100–300 100–300 | 325 355 | 315 345 | 570 590 | 14 17 | 34 45 | 36 54 | 168–209 174–217 |
Характеристики стали, зависящие от температуры нагрева и последующего охлаждения:
| Температура отпуска, °С | Условная мера текучести (мегапаскаль) | Временное сопротивление разрыву (мегапаскаль) | Отношение приращения длины образца после разрыва к его перво- начальной длине (%) | Относительное сужение % | Ударная вязкость (кдж/ м2) |
| Прут радиусом 12,5 мм. Закалка — девятьсот градусов Цельсия. | |||||
| 210 310 410 510 610 | 660 700 700 680 620 | 880 869 835 758 730 | 18 17 18 21 20 | 58 65 70 71 70 | 118 147 176 196 225 |
Механические свойства 20Х при высоких температурах:
| Температура опыта, °С | Условная текучесть (мегапаскаль) | Сила сопротивления разрыву по времени (мегапаскаль) | Относительное удлинение после разрыва (%) | Относительное сужение % | KCU (кдж/ м2) |
| Объект размером 6 мм, длина 31 мм, подвергался ковке и нормализован. Величина скорости деформирования 15 мм/мин. Скорость изменения формы — 0,008 1/с | |||||
| 710 810 910 1010 1110 1210 | 130 63 51 33 21 14 | 150 93 84 51 33 25 | 48 56 64 78 98 | 89 76 87 96 100 |
Необходимое оборудование
То, какое именно оборудование будет использоваться, зависит от выбранной технологии сварки.
Для газовой сварки потребуются:
- баллоны с горючим газом;
- комплекты шлангов для подачи газов в газовую горелку;
- редукторы;
- газовая горелка;
- присадка (проволока);
- сварочный молоток;
- щетка для зачистки сварных соединений;
- резервуар с водой для охлаждения газовой горелки.
Если речь идет об электрической сварке, то здесь перечень оборудования также будет варьироваться в зависимости от того, какой технологией будет пользоваться сварщик, однако, общий перечень является стандартным:
- источник сварочного тока;
- комплект кабелей для направления тока к месту сварки;
- комплект шлангов (рукавов) для подачи защитного газа (в случае использования данного способа);
- механизм для подачи сварочной проволоки (если используется данная технология);
- присадки (электроды или сварочная проволока, подобранные в соответствии с выбранной технологией, а также в соответствии с физико-химическими параметрами свариваемой стали).
Также потребуются средства для очистки сварного шва от шлаков, образуемых в процессе сварки (молоток, щетка и при необходимости химические средства очистки).
Также при осуществлении сварки потребуется использование защитного оборудования для сварщика:
- костюм из плотной ткани, прошедшей пропитку огнезащитными составами;
- сварочная маска с затемненным стеклом или очки;
- перчатки (краги).
Если выполняются работы высотного типа, то потребуется также и специальный пояс для выполнения высотных работ.
Фиксация всех деталей осуществляется на сварочном столе, что позволит минимизировать риск смещения деталей при выполнении сварочных швов.
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.
- 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, 2017.
- International Iron and Steel Institute
