Сталь 20х13 гост 5632 72

Обновлено: 18.05.2024

Цифра 40 указывает среднюю массовую долю углерода в стали сотых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали 40Х13 составляет 0,40%.

Буква Х указывает, что сталь легирована хромом (Cr), цифра 13 после буквы указывает, что средняя массовая доля хрома составляет 13%.

Вид поставки

  • Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88
  • Калиброванный пругок ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 7417-75.
  • Полоса ГОСТ 4405-75, ГОСТ 103-76.
  • Проволока 18143-72.
  • Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.

Характериситики, свойства и применение

Сталь 40Х13 является хромистой коррозионностойкой (нержавеющей) сталью мартенситного класса и применяется для изготовления деталей работающие при температуре до 400-450°С, а также деталей, работающие в коррозионных средах, например:

  • режущий инструмент,
  • мерительный инструмент,
  • пружины для работы до 400-450°C;,
  • карбюраторные иглы,
  • предметы домашнего обихода,
  • клапанные пластины компрессоров и другие детали

Cталь 40Х13 выплавляется в индукционных или дуговых печах. Сталь склонна к образованию горячих трещин при больших скоростях нагрева и охлаждения. При нагреве металл сажают в печь при температуре 500-540 °С, далее вместе с печью медленно нагревают до 830 °С. После выравнивания температуры по сечению можно вести ускоренный нагрев;

Cталь деформируется. Температура начала горячей деформации 1100°С, конца 850 °С. После деформации обязательно медленное охлаждение в стопе или песке;

Температура критических точек, °С

Химический состав, % (ГОСТ 5632-72)

C Si Mn Cr S Р Ti Cu Ni
не более не более
0,36-0,45 0,8 0,8 12,0-14,0 0,030 0,025 0,2 0,30 0,6

Химический состав, % (ГОСТ 5632-2014)

Номер марки Массовая доля элементов, %
Углерод Кремний Марганец Хром Железо Сера Фосфор Коррозионно-
стойкая
Не более
1-17 0,36-0,45 Не более 0,80 Не более 0,80 12,00-14,00 Осн. 0,025 0,030 +

Термообработка

Рекомендуемые режимы термической обработки:

  • I — отжиг при 740-780 °С;
  • II — закалка с 1030-1100°С на воздухе или в масле, отпуск при 550-650 °С;
  • III — закалка с 1050-1100°С в масле, отпуск при 200-300 °С.

При проведении термической обработки следует учитывать возможность самопроизвольного растрескивания детали при длительном вылеживании, поэтому отпуск проводится сразу после закалки.

Механические свойства

ГОСТ Состояние поставки Сечение, мм σв, МПа δ5, % Твердость
не менее
ГОСТ 5949-75 Пруток.Закалка с 1000-1050 °С в масле;
отпуск при 200-300 °С, охл. на воздухе или в масле		 Образцы — — Не менее HRCэ 52
ГОСТ 18907-73 Пруток:
шлифованный, обработанный
на заданную прочность
отожженный		 1-30

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

tотп, °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/см 2 Твердость HRCэ, НВ
200 1620 1840 1 2 19 52
350 1450 1710 11 22 25 50
500 1390 1680 7 9 19 51
700 500 780 35 59 71 НВ 217

ПРИМЕЧАНИЕ: закалка с 1000 °С в масле.

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °С Состояние поставки σ0,2,
МПа		 σв,
МПа		 δ5,
%		 ψ, % KCU,
Дж/см 2
20
410
470
510		 Закалка с 1030-1050°С на воздухе;
отпуск при 530°С, выдержка 2ч,
охл. на воздухе		 1420
1310
960
980		 1670
1360
1130
1070		 6
7
12
12		 34
36
45
49		 11
—
6
—
20
200
300
400
500
600		 Закалка с 1050°С на воздухе;
отпуск при 600 °С, выдержка 3ч.		 890
810
710
670
470
255		 1120
940
900
780
520
300		 13
11
10
12
20
21		 32
40
39
45
77
84		 12
49
69
73
78
118
20
400
450
500		 Закалка с 1050°С на воздухе;
отпуск при 650 °С, выдержка 3ч.
При 20°С НВ 277-286		 710
—
540
—		 930
—
640
540		 14
—
15
18		 42
—
44
67		 24
93
—
132
800
900
950
1000
1050
1100
1150
1200		 Образец деформированный диаметром 6 мм и длиной 30 мм;
скорость деформирования 16 мм/мин;
скорость деформации 0,009 1/c		 120
100
74
51
45
43
34
27		 130
125
90
75
57
53
40
32		 64
68
84
70
73
60
64
60		 96
92
96
98
100
98
100
100		 —
—
—
—
—
—
—
—

Механические свойства при 20 °С в зависимости от тепловой выдержки

ПРИМЕЧАНИЕ. Предел выносливости σ-1 = 370 МПа при σв=880 МПа, HB 270.

Ударная вязкость KCU

Состояние поставки KCU, Дж/см 2
при температуре, °С
+20 -78
Пруток диаметром 55 мм 54 7

Технологические свойства

Температура
ковки, °С		 Начала 1200,
конца 850.
Сечения до 200 мм
подвергаются
низкотемпературному
отжигу.
Свариваемость Не применяется
для сварных
конструкций.
Обрабатываемость
резанием		 Kv тв.спл. = 0,6 и Kv б.ст. = 0,4
в закаленном и
отпущенном
состоянии
при НВ 340 и σв=730 МПа.

Коррозионная стойкость

Среда Температура, °С Длительность
испытания, ч		 Глубина
коррозии, мм/год
H2SO4
(концентрированная)		 20 720 0,01
H2SO4
(63,4%-ный раствор)		 40 24 5,27
Аммиак (24%-ный) 20 720 0,0032

Стойкость конструкционных материалов против щелевой эрозии

Группа
стойкости		 Балл Эрозионная
стойкость по
отношению
к стали
12X18H10T		 Материал
(Хромистая
нержавеющая
сталь)
Стойкая 3 0,25-0,75 40X13

ПРИМЕЧАНИЕ. Коэффициент эрозионной стойкости материала представляет собой отношение скорости эрозионного износа материала к скорости эрозионного износа стали 12Х18Н10Т (принятой за 1).

Сталь 20х13 гост 5632 72


Нужен полный текст и статус документов ГОСТ, СНИП, СП?
Попробуйте профессиональную справочную систему
«Техэксперт: Базовые нормативные документы» бесплатно

СТАЛИ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ И СПЛАВЫ
КОРРОЗИОННО-СТОЙКИЕ, ЖАРОСТОЙКИЕ И ЖАРОПРОЧНЫЕ

High-allоу steels аnd соrrosion-рrооf, heat-resisting
and hеаt trеаtеd аllоуs. Grades

____________________________________________________________________
Текст Сравнения ГОСТ 5632-2014 с ГОСТ 5632-72 см. по ссылке.
- Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________

Дата введения 1975-01-01

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР

И.Н.Голиков, д-р техн. наук (директор института), А.П.Гуляев, д-р техн. наук (руководитель работы), А.С.Каплан, канд. техн. наук (руководитель работы), О.И.Путимцева

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 27.12.72 N 2340

3. СТАНДАРТ РАЗРАБОТАН с учетом требований международных стандартов ИСО 683-13-85, ИСО 683-15-76, ИСО 683-16-76, ИСО 4955-83

Обозначение НТД, на который дана ссылка

Номер пункта, подпункта, перечисления, приложения

5. Ограничение срока действия снято по протоколу N 7-95 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-95)

6. ИЗДАНИЕ (ноябрь 1990 года) с Изменениями N 1, 2, 3, 4, 5, утвержденными в августе 1975 года, августе 1979 года, июне 1981 года, октябре 1986 года, июне 1989 года (ИУС 9-75, 10-79, 9-81, 12-86, 10-89), Поправками (ИУС 5-92, 7-93, 11-2001)

ВНЕСЕНЫ поправки, опубликованные в ИУС N 3, 2007 год, ИУС N 1, 2009 год

Поправки внесены изготовителем базы данных

Настоящий стандарт распространяется на деформируемые стали и сплавы на железоникелевой и никелевой основах, предназначенные для работы в коррозионно-активных средах и при высоких температурах.

К высоколегированным сталям условно отнесены сплавы, массовая доля железа в которых более 45%, а суммарная массовая доля легирующих элементов не менее 10%, считая по верхнему пределу, при массовой доле одного из элементов не менее 8% по нижнему пределу.

К сплавам на железоникелевой основе отнесены сплавы, основная структура которых является твердым раствором хрома и других легирующих элементов в железоникелевой основе (сумма никеля и железа более 65% при приблизительном отношении никеля к железу 1:1,5).

К сплавам на никелевой основе отнесены сплавы, основная структура которых является твердым раствором хрома и других легирующих элементов в никелевой основе (содержания никеля не менее 50%).

Стандарт разработан с учетом требований международных стандартов ИСО 683-13, ИСО 683-15, ИСО 683-16, ИСО 4955.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ

1.1. В зависимости от основных свойств стали и сплавы подразделяют на группы:

I - коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против электрохимической и химической коррозии (атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой), межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением и др.;

II - жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше 550 °С, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии;

III - жаропрочные стали и сплавы, способные работать в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной стойкостью.

1.2. В зависимости от структуры стали подразделяют на классы:

мартенситный - стали с основной структурой мартенсита;

мартенситно-ферритный - стали, содержащие в структуре, кроме мартенсита, не менее 10% феррита;

ферритный - стали, имеющие структуру феррита (без превращений);

аустенито-мартенситный - стали, имеющие структуру аустенита и мартенсита, количество которых можно изменять в широких пределах;

аустенито-ферритный - стали, имеющие структуру аустенита и феррита (феррит более 10%);

аустенитный - стали, имеющие структуру аустенита.

Подразделение сталей на классы по структурным признакам является условным и произведено в зависимости от основной структуры, полученной при охлаждении сталей на воздухе после высокотемпературного нагрева. Поэтому структурные отклонения причиной забракования стали служить не могут.

1.3. В зависимости от химического состава сплавы подразделяют на классы по основному составляющему элементу:

сплавы на железоникелевой основе;

сплавы на никелевой основе.

2. МАРКИ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ

2.1. Марки и химический состав сталей и сплавов должны соответствовать указанным в табл.1. Состав сталей и сплавов при применении специальных методов выплавки и переплава должен соответствовать нормам табл.1, если иная массовая доля элементов не оговорена в стандартах или технических условиях на металлопродукцию. Наименования специальных методов выплавки и переплава приведены в примечании 7 табл.1.

Сталь 20Х13 коррозионостойкая, жаропрочная, мартенситная

Цифра 20 указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента, т.е. для стали 20Х13 это значение равно 0,20%.

Буква «Х» указывает на содержание в стали хрома. Цифра 13 после буквы «Х» указывает примерное количество хрома в стали в процентах, округленное до
целого числа, т.е. содержание хрома около 13%.

Характеристики и назначение

Сталь 20Х13 относится к коррозионностойким, жаропрочным сталям мартенситного класса (основная структура мартенсит).
Сталь 20Х13 применяется для изготовления деталей с повышенной пластичностью, подвергающиеся ударным нагрузкам и работающие при температуре до 450—500 °С, а также изделия, подвергающиеся действию слабоагрессивных сред при комнатной температуре.

Свариваемость

Сталь 20Х13 ограниченно свариваемая. Способы сварки РДС, АрДС и КТС. Подогрев и последующая термообработка применяются в зависимости от метода сварки, вида и назначения конструкции.

Максимально допустимые температура применения стали 20Х13 в средах, содержащих аммиак

Максимально допустимые температура применения стали 20Х13 в водородосодержащих средах

Марка стали Температура, °С, при парциальном давлении водорода,
PH2, МПа (кгс/см 2 )
1,5(15) 2,5(25) 5(50) 10(100) 20(200) 30(300) 40(400)
20Х13 510 510 510 510 510 510 510
  • Параметры применения сталей, указанные в таблице, относятся также к сварным соединениям.
  • Парциальное давление водорода рассчитывается по формуле:
    PH2 = (C*Pp)/100,
    где C — процентное содержание в системе;
    PH2 — парциальное давление водорода;
    Pp — рабочее давление в системе.

Стойкость стали 20Х13 против щелевой эрозии

Группа
стойкости		 Балл Эрозионная
стойкость по
отношению к
стали 12X18H10T
Стойкие 2 0,75-1,5

Применение стали 20Х13 для изготовления основных деталей арматуры атомных станций

Марка стали Вид полуфабриката
или изделия		 Максимально
допустимая
температура
применения, °С
20Х13
ГОСТ 5632, ГОСТ 24030		 Листы, трубы, поковки, сортовой
прокат. Крепеж		 600
С Si Mn Cr Ni Ti S Р
не более не более
0,16-0,25 0,8 0,8 12,0-14,0 — — 0,025 0,030

Химический состав, % (ГОСТ 5632-81)

С Si Mn Cr S Р Ti Cu Ni
не более не более
0,16-0,25 0,8 0,8 12,0-14,0 0,025 0,030 0,2 0,30 0,6

Физические свойства

Модуль нормальной упругости Е, ГПа

Марка стали При температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
20X13 218 214 208 200 189 181 169 — — —

Модуль упругости при сдвиге на кручение G, ГПа

Марка стали При температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
20X13 86 84 80 78 73 69 63 — — —

Плотность ρ кг/см 3 при температуре испытаний, °С

Сталь 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
20X13 7670 7660 7630 7600 7570 7540 7510 7480 7450 —

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К) при температуре испытаний, °С

Сталь 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
20X13 — 26 26 26 26 27 26 26 27 28

Удельное электросопротивление ρ нОм*м

Марка стали При температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
20X13 588 653 730 800 884 952 1022 1102 — —

Коэффициент линейного расширения α*10 6 , К -1 , при температуре испытаний, °С

Сталь 20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800 20-900 20-1000
20X13 10,2 11,2 11,5 11,9 12,2 12,8 12,8 13,0 — —

Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С

Сталь 20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800 20-900 20-1000
20X13 112 117 123 127 132 137 147 155 159 —
ГОСТ Состояние поставки Сечени σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ% KCU, Дж/см 2
не менее
ГОСТ 5949-75 Пруток. Закалка с
1000-1050 °С на воздухе
или в масле;
отпуск при 600-700 °С,
охл. на воздухе
или в масле		 60 635 830 10 50 59
Пруток. Закалка с
1000-1050 °С на воздухе
или в масле;
отпуск при 660-770 °С,
охл. на воздухе, в
масле или в воде		 60 440 650 16 55 78
ГОСТ 18907-73 Пруток шлифованный,
обработанный на
заданную прочность		 1-30 — 510-780 14 — —
ГОСТ 7350-77 Лист горячекатаный
или холоднокатаный.
Закалка с 1000-1050
°С на воздухе; отпуск
при 680-780 °С, охл.
на воздухе или с печью
(образцы поперечные)		 Св. 4 372 509 20 — —
ГОСТ 25054-81 Поковка. Закалка с
1000-1050 °С на воздухе
или в масле		 1000 441 588 14 40 39
ГОСТ 4986-79 Лента холоднокатаная. До 0,2 — 500 8 — —
Отжиг или отпуск при
740- 800 °С		 0,2-2,0 — 500 16 — —
ГОСТ 18143-72 Проволока термообработанная 1,0-6,0 — 490-780 14 — —

Механические свойства заготовок сечением 14 мм в зависимости от температуры отпуска

tотп.°С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ% KCU, Дж/см 2 Твердость HRCэ
200 1300 1600 13 50 81 46
300 1270 1460 14 57 98 42
450 1330 1510 15 57 71 45
500 1300 1510 19 54 75 46
600 920 1020 14 60 71 29
700 650 78 18 64 102 20
700 650 78 18 64 102 20

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 1050 °С на воздухе.

tисп.°С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ% KCU, Дж/см 2
Нормализация при 1000-1020 °С; отпуск при 730-750 °С. При 20 °СНВ 187-217
20 510 710 21 66 64-171
300 390 540 18 66 196
400 390 520 17 59 196
450 370 480 18 57 235
500 350 430 33 75 245
550 275 340 37 83 216
Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм, прокатанный.
Скорость деформирования 16 мм/мин; скорость деформации 0,009 1/с
800 59 70 51 98 —
850 — — 43 — —
900 — — 66 — —
1000 39 61 59 — —
1150 21 31 84 100 —

Механические свойства прутков при отрицательных температурах

tисп.°С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ% KCU, Дж/см 2
Сечение 25 мм. Нормализация при 1000 “С, охл. на воздухе;
отпуск при 680-750 °С
+20 540 700 21 62 76
-20 560 730 22 59 54
-40 580 770 23 57 49
-60 570 810 24 57 41
Сечение 14 мм. Закалка с 1050 °С на воздухе; отпуск при 600 °С
+20 — — — — 71
-20 — — — — 81
-60 — — — — 64

Механические свойства при испытании на длительную прочность

tисп.°С Предел
ползучести, МПа		 Скорость
ползучести, %/ч		 tисп.°С Предел длительной
прочности, МПа		 τ, ч
450 125 1/100000 450 289 10000
470 75 1/100000 470 191 10000
500 47 1/100000 500 255 100000
550 29 1/100000 550 157 100000

ПРИМЕЧАНИЕ. Предел выносливости σ-1 = 367 МПа при n = 10 7 (образцы гладкие).

Сталь 20х13 и её особенности, характеристики и использование

Как конструкционный материал сталь 20х13 начала использоваться более 150 лет назад. Удивительно, но несмотря на прошедшее время она до сих пор остается актуальной в производстве. Многие сферы энергетики и машиностроения применяют ее в своих нуждах. Так почему это происходит?

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.

Сталь 20х13

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.

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.

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.

Применение

В зависимости от типа проката марка 20х13 обладает различными механическими свойствам. Их значение регулируется следующими стандартами:

  • На пруток ГОСТ 5949-75.
  • Для листа горяче- и холоднокатаного ГОСТ 18907-73.
  • Проволока ГОСТ 18143-72.
  • Лента холоднокатаная ГОСТ 4986-79.

круг 20х13

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.

Читайте также: