Круг 120мм сталь 20Х13

Марка: 20Х13 ( стар. 2Х13 ) (заменители: 12Х13, 14Х17Н2) Класс: Сталь коррозионно-стойкая жаропрочная Использование в промышленности: энергетическое машиностроение и печестроение; турбинные лопатки, болты, гайки, арматура крекинг-установок с длительным сроком службы при температурах до 500 град; сталь мартенситного класса Удельный вес: 7670 кг/м3 Термообработка: Отпуск 740 - 800 oC Температура ковки, °С: начала 1250, конца 850. Сечения до 150 мм охлаждаются на воздухе, 150-400 мм необходим низкотемпературный отжиг с одним переохлаждением Твердость материала: HB 10 -1 = 126 - 197 МПа Температура критических точек: Ac1 = 820 , Ac3(Acm) = 950 , Ar1 = 780 Обрабатываемость резанием: в закаленном и отпущенном состоянии при HB 241 и σв = 730 МПа, К υ тв. спл = 0,7, Кυ б.ст = 0,45 Свариваемость материала: ограниченно свариваемая Флокеночувствительность: не чувствительна Склонность к отпускной хрупкости: склонна Механические свойства стали 20Х13 ( стар. 2Х13 ) ГОСТ Состояние поставки, режим термообработки Сечение, мм σ0,2 (МПа) σв(МПа) δ5 (%) ψ % KCU (кДж / см2) ГОСТ 5949-75 Прутки. Закалка 1000-1050 °С, воздух или масло. Отпуск 600-700 °С, воздух или масло. 60 635 830 10 50 59 Прутки. Закалка 1000-1050 °С, воздух или масло. Отпуск 660-770 °С, воздух, масло или вода. 60 440 650 16 55 78 ГОСТ 18907-73 Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность. 1-30 - 510-780 14 - - ГОСТ 7350-77 Листы горячекатаные или холоднокатаные. Закалка 1000-1050 °С, воздух. Отпуск 680-780 °С, воздух или печь (Образцы поперечные). Св. 4 372 509 20 - - ГОСТ 25054-81 Поковки. Закалка 1000-1050 °С, воздух или масло. Отпуск 660-770 °С, воздух. 1000 441 588 14 40 39 ГОСТ 4986-79 Лента холоднокатаная. Отжиг или отпуск 740-800 °С. До 0,2 0,2-2,0 - - 500 500 8 16 - - - - ГОСТ 18143-72 Проволока термообработанная 1,0-6,0 - 490-780 14 - - Механические свойства заготовок из стали 20Х13 ( стар. 2Х13 ) сечением 14 мм в зависимости от температуры отпуска Температура отпуска, °С σ0,2 (МПа) σв(МПа) δ5 (%) ψ % KCU (кДж / см2) HB(HRCэ) Закалка 1050 °С, воздух 200 300 450 500 600 700 1300 1270 1330 1300 920 650 1600 1460 1510 1510 1020 78 13 14 15 19 14 18 50 57 57 54 60 64 81 98 71 75 71 102 46 42 45 46 29 20 Механические свойства стали 20Х13 ( стар. 2Х13 ) при повышенных температурах Температура испытаний, °С σ0,2 (МПа) σв(МПа) δ5 (%) ψ % KCU (кДж / см2) Нормализация 1000 - 1020 °С. Отпуск 730 - 750 °С. При 20 °С HB 187 - 217 20 300 400 450 500 550 510 390 390 370 350 275 710 540 520 480 430 340 21 18 17 18 33 37 66 66 59 57 75 83 64-171 196 196 235 245 216 Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм. Прокатанный. Скорость деформирования 16 мм/мин, скорость деформации 0,009 с-1 800 850 900 1000 1150 59 - - 39 21 70 - - 61 31 51 43 56 59 84 98 - - - 100 - - - - - Механические свойства прутков стали 20Х13 ( стар. 2Х13 ) при отрицательных температурах Температура испытаний, °С σ0,2 (МПа) σв(МПа) δ5 (%) ψ % KCU (кДж / см2) Сечение 25 мм. Нормализация 1000 °С, воздух. Отпуск 680 - 750 °С +20 -20 -40 -60 540 560 580 570 700 730 770 810 21 22 23 24 62 59 57 57 76 54 49 41 Сечение 14 мм. Закалка 1050 °С, воздух. Отпуск 600 °С +20 -20 -60 - - - - - - - - - - - - 71 81 64 Механические свойства стали 20Х13 ( стар. 2Х13 ) при испытании на длительную прочность Предел ползучести, МПа Скорость ползучести %/ч Температура, ºС Предел длительной прочности, МПа Длительность испытания, ч Температура, ºС 125 75 47 29 1/100000 1/100000 1/100000 1/100000 450 470 500 550 289 191 255 157 10000 10000 100000 100000 450 500 450 500 Предел выносливости σ-1 = 367 МПа при n = 107 (образцы гладкие). Механические свойства стали 20Х13 ( стар. 2Х13 ) в зависимости от тепловой выдержки Режим термообработки Температура, °С Время, ч σ0,2 (МПа) σв(МПа) δ5 (%) ψ % KCU (кДж / см2) Нормализация 1000-1020 ºС, воздух. Отпуск 730-750 ºС, воздух. 500 550 600 5000 10000 1000 10000 3000 10000 500 420 450 440 450 380 690 670 690 660 660 630 20 23 26 24 21 23 62 65 65 63 60 63 108 118 - 108 78 147 Коррозионная стойкость стали 20Х13 ( стар. 2Х13 ) Среда Температура, ºС Длительность испытания, ч Глубина коррозии, мм/год Вода дистиллированная или пар Вода почвенная Морская вода 100 20 20 - - 720 0,1 1,0 0 Механические свойства стали 20Х13 ( стар. 2Х13 ) при Т=20oС Прокат Размер Напр. σв(МПа) sT (МПа) δ5 (%) ψ % KCU (кДж / м2) Лист 1 - 4 Поп. 500 20 Лист 4 - 25 Поп. 500 20 Поковки до 100 630 400 17 45 600 Поковки до 200 630 400 16 42 550 Поковки до 400 630 400 14 40 500 Физические свойства стали 20Х13 ( стар. 2Х13 ) T (Град) E 10- 5 (МПа) a 10 6 (1/Град) l (Вт/(м·град)) r (кг/м3) C (Дж/(кг·град)) R 10 9 (Ом·м) 20 2.18 23 7670 588 100 2.14 10.1 26 7660 461 653 200 2.08 11.2 26 7630 523 730 300 2 11.5 26 7600 565 800 400 1.89 11.9 26 7570 628 884 500 1.81 12.2 27 7540 691 952 600 1.69 12.8 26 7510 775 1022 700 12.8 26 7480 963 1102 800 13 27 7450 900 28 Сталь марки 20Х13 и другие стали мартенситного класса: жаропрочные хромистые стали мартенситного класса применяют в различных энергетических установках, они работают при температуре до 600° С. Из них изготовляют роторы, диски и лопатки турбин, в последнее время их используют для кольцевых деталей больших толщин. Существует большое количество марок сталей данного класса. Общим для всех является пониженное содержание хрома, наличие молибдена, ванадия и вольфрама. Они эффективно упрочняются обычными методами термообработки, которая основана на у - a-превращении и предусматривает получение в структуре мартенсита с последующим улучшением в зависимости от требований технических условий. Сочетание высокой прочности и пластичности с повышенной стойкостью против коррозии обеспечивается путем дополнительного легирования сталей элементами, которые, практически не снижая стойкости против коррозии, усиливают восприимчивость последних к закалке в результате увеличения количества у-фазы при нагреве. Из таких элементов наиболее эффективен никель. Легирование сталей рассматриваемого класса одновременно вольфрамом и молибденом обеспечивает более высокую жаропрочность, чем легирование каждым в отдельности. В целях экономии дефицитных элементов (никеля и др.) ведутся работы по замене аустенитных сталей хромистыми мартенситными. Электрошлаковую сварку сталей мартенситного класса выполняют с применением электродов большого сечения, если швы имеют малую протяженность (при изготовлении фланцев, колец, бандажей и др.). Однако здесь встречаются технологические трудности, обусловленные физико-химическими свойствами металла. Стали на железной основе обладают высокой магнитной восприимчивостью и при внесении их в магнитное поле намагничиваются. Поскольку при использовании электродов большого сечения сварочный ток достигает большого значения (3000-6000 А), вокруг электрода возникает сильное магнитное поле. Электрод закреплен вверху и в процессе сварки под действием магнитного поля получает колебательные движения. Он может периодически касаться свариваемых кромок и «прилипать» к ним, в результате чего стабильность процесса сварки нарушается. Во избежание этого питание сварочным током при электрошлаковой сварке электродами большого сечения следует осуществлять в соответствии со схемой (рис. 9.20). Точка мартенситного превращения в указанных сталях лежит в интервале температур 250-350° С. Следовательно, при сварке металла большого сечения скорость охлаждения околошовной зоны достаточна для образования закалочной структуры, что может привести к образованию холодной трещины, быстро распространяющейся в околошовной зоне и в шве (рис. 9.21). Эти трещины обычно носят интеркристаллитный характер. Чтобы избежать образования холодных трещин при сварке, необходимо обеспечить медленное охлаждение свариваемого стыка и снизить скорость мартенситного превращения в процессе охлаждения. Применение электродов большого сечения позволяет обеспечить такие условия. Сварку следует выполнять в закрытом приспособлении, наполненном теплоизолятором. В большинстве случаев хорошие результаты обеспечиваются при использовании обычного кварцевого песка, нагретого до температуры 500° С. В табл. 9.33 приведены механические свойства сварных соединений, выполненных электрошлаковой сваркой пластинчатым электродом после термообработки, типичной для основного металла. Макроструктура шва имеет резко выраженное столбчатое строение при преимущественном росте дендритов снизу вверх. После термообработки макроструктура шва заметно измельчается, но дендритная направленность полностью не устраняется.