Сталь 20х13 предел текучести
Обновлено: 20.05.2024
| НТД | C | S | P | Mn | Cr | W | V | Ti | Si | Ni | Mo | Cu |
| ТУ 14-1-1404-75 | 0,16-0,25 | ≤0,025 | ≤0,030 | ≤0,50 | 12,00-14,00 | ≤0,20 | ≤0,20 | ≤0,20 | ≤0,60 | ≤0,60 | ≤0,30 | ≤0,30 |
| ТУ 14-1-2186-77 | 0,16-0,24 | ≤0,025 | ≤0,030 | ≤0,60 | 12,00-14,00 | ≤0,20 | ≤0,20 | ≤0,20 | ≤0,60 | ≤0,50 | ≤0,30 | ≤0,30 |
| ГОСТ 5632-72 | 0,16-0,25 | ≤0,025 | ≤0,030 | ≤0,80 | 12,00-14,00 | ≤0,20 | ≤0,20 | ≤0,20 | ≤0,80 | ≤0,60 | ≤0,30 | ≤0,30 |
По ТУ 14-1-1404-75 химический состав приведен для марки 20Х13-Ш.
По ТУ 14-1-2186-77 для стали, выплавленной электрошлаковым переплавом содержание S ≤ 0,015 %.
Сталь марки 20Х13
Предел выносливости σ-1 = 367 МПа при n = 10 7 (образцы гладкие).
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. Химический состав некоторых сталей рассматриваемого класса и их сварных соединений приведен в табл. 9.32.
Состав, % ( в основном металле Fe- основа)
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.
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 . 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.
Сталь марки 20Х13Л
Расшифровка названия стали 20Х13Л: наличие буквы Л в конце говорит о том, что это марка литейной стали, цифра 20 в начале - что в стали присутствует 0,20% углерода, а также хром в количестве 13%.
Особенности стали марки 20Х13Л: из стальных отливок в ряде случаев изготовляют сложные ответственные детали точных машин и приборов. При этом литая деталь может быть определяющим элементом конструкции и должна отличаться высокой размерной стабильностью в условиях длительной эксплуатации.
Литой металл отличается повышенной макро- и микронеоднородностью строения, связанной с условиями плавки и процессами кристаллизации в форме. Влияние неоднородностей строения литой стали на изменение механических свойств при кратковременном нагружении (σв, σ0,2, δ, ψ) исследовано достаточно подробно.
Весьма эффективным является высокотемпературный нагрев (значительно выше Ас3) для улучшения структуры и свойств стали 20Х13Л, широко применяемой при изготовлении точных литых деталей машин и приборов. Эта сталь после литья отличается значительной структурной неоднородностью и крупнозернистостью. Литая крупнозернистая структура стали 20Х13Л характеризуется большой устойчивостью. В. И. Оболенским показано, что рекристаллизация аустенита стали 20Х13Л, обеспечивающая разрушение исходной крупнозернистой литой структуры, проходит только после нагрева до 1100-1150° С (примерно на 250-300° выше Ас3 и на 50-100° выше, чем для деформируемой стали аналогичного состава). Такая высокая температура рекристаллизации аустенита обусловлена большой химической и структурной неоднородностью стали 20Х13Л, микроликвацией хрома (в отдельных местах содержание хрома достигает 16,3% при среднем его содержании в стали 14%), неравномерным выделением карбидной фазы при охлаждении отливок и др. При этом важное значение имеет как скорость нагрева стали до 1100-1150° С, так и скорость охлаждения после литья и отжига. Низкие скорости нагрева и охлаждения не обеспечивают получения оптимальных структуры и свойств стали. Повышение скорости нагрева от 20 до 150-200°/мин оказывает благоприятное влияние на полноту прохождения процесса рекристаллизации аустенита и создание мелкозернистой структуры. Медленная скорость охлаждения отливок после литья и отжига усиливает химическую и структурную неоднородность литой стали. Процессы рекристаллизации аустенита при высокотемпературном нагреве стали 20Х13Л связаны главным образом с ростом части субзерен, постепенным увеличением угла разориентировки с образованием большеугловых границ новых рекристаллизованных зерен.
| Ударная вязкость стали 20Х13Л после различных вариантов отжига, закалки и отпуска в интервале обратимой хрупкости (В. И. Оболенский) | |||||
| Режим отжига и закалки | Охлаждение при запуске | Ударная вязкость (кгс/мм 2 ) после трехчасового отпуска при t в °C | |||
| 570 | 520 | 470 | 400 | ||
| Отжиг при 1100—1150° C 3 ч, закалка в масле с 1030—1050° C | В масле | 3.7 | 3.3 | 3.4 | 3.7 |
| Отжиг при 1100—1150° C 3 ч, закалка в масле с 1030—1050° C | В масле | 3.7 | 3.3 | 3.4 | 3.7 |
| Отжиг при 960—980° C 3 ч, закалка в масле с 1030—1050° C | » » | 1.3 | 1.3 | 1.4 | 1.5 |
| Отжиг при 1100—1150° C 3 ч, закалка в масле с 1030—1050° C | С печью | 1.0 | 0.9 | 2.2 | 2.7 |
| Отжиг при 960—980° C 3 ч, закалка в масле с 1030—1050° C | » » | 0.4 | 0.3 | 0.8 | 0.9 |
Для получения оптимального сочетания сопротивления микропластическим деформациям и механических свойств отливки из стали 20Х13Л после высокотемпературного отжига целесообразно подвергать термическому улучшению - закалке с 1050° С и высокому отпуску на требуемую твердость.
Влияние температуры предварительного отжига на структуру стали после закалки - после предварительного отжига при 950- 980° С и после закалки сталь сохранила исходное крупнозернистое строение. Предварительный отжиг при 1100-1150° С обеспечивает после закалки более однородное строение мартенсита и полное устранение границ исходных крупных зерен. Применение предварительного высокотемпературного отжига при 1100-1150° С стали 20Х13Л вместо обычно принятого в практике отжига при 960- 980° С позволяет повысить в 1,5-4 раза релаксационную стойкость и в 1,5 раза пластичность стали и значительно уменьшить склонность стали 20Х13Л к отпускной хрупкости после закалки и отпуска в интервале обратимой отпускной хрупкости 400-570° С.
Установленные оптимальные режимы термообработки литых сталей, обеспечивающие значительное улучшение их структуры и свойств, открывают новые возможности более широкого использования стальных отливок в ответственных конструкциях точного машиностроения и приборостроения.
Сталь марки 20Х
Расшифровка марки 20Х: простое обозначение говорит, что перед нами конструкционная сталь с 0,20% углерода и повышенным содержанием хрома, но так как после Х нет цифры это свидетельствует о том, что хрома менее 1,5 %.
Применение стали 20Х и термообработка изделий: скобы и шаблоны разных типов изготовляют из цементуемых сталей, причём в случае изготовления инструментов большой длины и сложной конфигурации применяются стали 15Х, 20Х, 15ХГ, закаливаемые после цементации в масле.
При изготовлении измерительного инструмента, не подвергающегося шлифованию, следует после черновой механической обработки производить улучшение (закалку с высоким отпуском). Инструмент, подвергшийся улучшению, при механической обработке позволяет получать чистую поверхность и значительно уменьшает деформацию при закалке.
Инструмент, изготовляемый из малоуглеродистой стали, подвергается цементации. Глубина цементации, в зависимости от толщины инструмента, находится в пределах от 0,4 до 0,6 мм для мелкого инструмента и до 1,2-1,3 для крупного.
Нагрев под закалку производят как в камерных печах, так и в соляных и свинцовых ваннах. Инструмент сложной конфигурации из высокоуглеродистых и легированных сталей при нагреве в ваннах подогревают путём двукратного или трёхкратного погружения в расплавленную соль. Охлаждают в горячем масле или расплавленной соли, что значительно уменьшает степень деформации.
Уменьшение поводки достигают закалкой только рабочих поверхностей калибров.
Отпуск измерительного инструмента производят в пределах 120-200°. Целью отпуска является снятие внутренних напряжений, возникших во время закалки. Эти напряжения служат одной из причин появления трещин при шлифовании, а также являются основной причиной самопроизвольного изменения размеров калибров при хранении (естественное старение). Явление естественного старения связано с весьма напряжённым состоянием структуры закалённой стали.
Появившийся в результате закалки тетрагональный мартенсит, имеющий искажённую решётку, неустойчив и стремится перейти в более устойчивую форму кубического мартенсита. Этот переход влечёт за собой изменение объёмов атомной решётки, а следовательно, и деформацию измерительного инструмента. При комнатной температуре этот переход происходит очень медленно, в течение нескольких месяцев и даже лет, а при повышенной температуре в течение нескольких часов или десятков минут. В заводской практике отпуск измерительного инструмента производят обычно в два приёма: вначале производят низкотемпературный отпуск после закалки в пределах 150-180° в течение 1-2 час., затем искусственное старение после шлифования путём нагрева при температуре 120-160° в течение 2-5 час.
Для старения инструмента, изготовленного из углеродистой стали, применяют нижний предел температур, а из легированной стали - верхний. Наилучшей средой для старения является масляная ванна. Длительный нагрев в электросушильном шкафу при 150° вызывает появление цвета побежалости.
На некоторых заводах для сохранения размеров измерительный инструмент подвергают обработке холодом.
Твёрдость измерительного инструмента должна быть в пределах Rс = 56-64.
При термической обработке резьбовых колец оправдывает себя практика закалки пробного кольца. Перед окончанием токарной обработки партии колец одно кольцо передают для закалки и по степени его деформации определяют припуск для доводки всей партии. Важно, чтобы весь режим закалки пробного кольца, как-то: температура нагрева и охлаждающей среды и продолжительность выдержки, - был записан и повторен без каких-либо изменений для всей партии.
Потерявшие свой размер калибры пробки, изготовленные из легированной и высокоуглеродистой сталей, можно восстановить отпуском их в масляной ванне при температуре 210- 230°. Диаметр увеличивается за счёт разложения остаточного аустенита.
Калибры кольца, как гладкие так и резьбовые, восстанавливают так называемым способом посадки в такой последовательности: 1) кольцо зажимают в приспособлении; 2) кольцо с приспособлением нагревают в свинцовой ванне с таким расчётом, чтобы прогрелся только поверхностный слой наружного диаметра (время можно определить опытным путём); 3) кольцо вместе с приспособлением охлаждают.
Этот способ значительно упрощается при нагреве кольца токами высокой частоты. Поверхность наружного диаметра нагревают в кольцевом индукторе высокочастотной установки и следят, чтобы на рабочей части не появился цвет побежалости выше жёлтого.
Читайте также: