Сталь 30х13 характеристики применение
Обновлено: 22.04.2024
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%.
Вид поставки
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 |
Химический состав, % (ГОСТ 5632-2014)
| 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 | — |
Температура критических точек, °С
Механические свойства
| 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.
Механические свойства при повышенных температурах
| 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 30х13 - характеристики и применение
В статье будут рассмотрены характеристики стали 30Х13, её химический состав, влияние легирующих элементов на механические и антикоррозионные свойства, способы и особенности термообработки, области применения и существующие аналоги. Статья предназначена для лиц, интересующихся вопросами металлургии сталей и сплавов, механической обработкой, а также возможностью их использования в различных отраслях промышленности.
Общие сведения
30Х13 – коррозионностойкая, жаропрочная сталь мартенситного класса. Она хорошо противостоит воздействию агрессивных сред в закалённом состоянии. Не теряет стойкости к окислению при высоких температурах. Может работать при повышенных температурах без снижения коррозионной стойкости, появления следов деформации и разрушения. После нагрева тетрагональная мелкокристаллическая структура образуется при охлаждении на воздухе.
Сталь 30Х13 может обрабатываться резанием после отпуска или отжига. По пригодности к обработке приблизительно в два раза уступает стали 45, принимаемой за точку отсчёта.
Химический состав
Марка 30Х13 является среднеуглеродистой, высоколегированной. Кроме углерода и хрома в её состав введены дополнительные элементы, корректирующие технологические характеристики.
В соответствии с ГОСТ 5632 основа 30Х13 включает:
Кроме них в состав входят кремний и марганец в количестве до 0,8%, допускается включения серы и фосфора до 0,025% и 0,03% соответственно.
Назначение легирующих компонентов в стали 30х13
Углерод. Непременный компонент, входящий в состав. Собственно сталью называется сплав железа с углеродом в количестве до 2,14%. Образуя с атомами железа цементит F3C, делает металл чувствительным к термообработке. Чем выше количество углерода, тем большую твёрдость можно достичь при закалке. Но при этом материал становится хрупким. При изготовлении и термообработке деталей сложной формы могут возникнуть закалочные трещины. Чтобы избавиться от этого недостатка и сделать сталь более технологичной в состав вводят модифицирующие элементы, снижающие склонность к растрескиванию, улучшающие обрабатываемость, прокаливаемость и другие характеристики.
Хром. Содержится в количестве более 10%, компонент переводит сталь в категорию высоколегированных. В ряду электрохимической активности элементов хром располагается правее железа. Он обладает большим электроотрицательным потенциалом (большим сродством к электрону и кислороду) и более высокой восстанавливающей способностью. В сплавах хром способствует восстановлению железа, вытесняя его из окислов. Таким образом, при достаточно высоком содержании он придаёт металлу антиокислительные свойства. Сталь становится коррозионностойкой.
Кремний. Так же как и хром, находится в ряду активности элементов левее железа. Он в некоторой степени предотвращает образование окислов в расплаве. Но более ценно его способность вытеснять железо из соединений с фосфором, приводящим к появлению трещин при закалке деталей. Введение кремния в количествах до 1% улучшает технологичность стали, позволяя избегать трещин в деталях с резкими переходами толщины.
Марганец. Аналогично хрому содержится в количествах до 1 %. Его роль заключается в вытеснении из соединений с железом серы. Снижения концентрации сульфидов повышает ударную вязкость, т. е. стойкость деталей к ударным нагрузкам.
Характеристики прочности
Прочностные показатели марки 30Х13 зависят от режимов термообработки. Закалка увеличивает предел прочности и твёрдость, но снижает вязкость. Это приводит к усталостному разрушению при переменных нагрузках и выкрашиванию поверхности детали.
Снизить хрупкость позволяет послезакалочный отпуск. Правильная термообработка позволяет получить оптимальные прочность, вязкость и износостокость: σВ=54 кг/кв. мм, δ=17%, HRC=48, где σВ–предел прочности, δ – утносительное удлинение, HRC – твёрдость по Роквеллу.
Аналоги
По показателями твёрдости, прочности и износостойкости и аналогичным составом обладают стали 420 серии в США, X30Cr13 в Великобритании, SUS420J2 в Японии и т. д.
Заключение
Сталь 30Х13 может использоваться для изготовления деталей испытывающих средние постоянные и переменные нагрузки, работающие в агрессивных средах.
Сталь 40х13: характеристики и область применения
Любой материал, в том числе и сталь, обладает определёнными свойствами, которые присущи только ему. Специалисты, занимающиеся разработкой новых сортов стали, прилагают максимум усилий для получения оптимальных свойств и характеристик. Это в полной мере относится и к стали 40Х13.
Основные характеристики
Сталь 40Х13, иногда её обозначают как 4Х13, относят к коррозионно-стойким, жаропрочным маркам. Отечественным заменителем является сталь 30Х13. В химический состав этого материала входят:
- углерод до 0,45%;
- хром до 14%;
- остальные материалы (кремний, марганец и пр.) до 0,8%.
Такой состав позволяет изготавливать из этой стали следующую продукцию:
- режущий и мерительный инструмент;
- медицинский, в том числе и хирургический инструмент;
- элементы конструкций, работающих в слабых агрессивных средах.
- пружины, крепёжные изделия, валы подшипники, способные работать в агрессивных средах, в том числе и при температурах до 450 ºC.
Этот материал получают в открытых печах. Чаще всего применяют индукционные печи. Плавку стали производят при температурах от 850 до 110 градусов цельсия. Такой режим обеспечивает её полную деформацию. Для предотвращения образования трещин и других дефектов применяют различные температурные режимы, применяемые попеременно. Кстати, для применения деталей из марки 40Х13 в агрессивных средах, в целях повышения её стойкость к коррозионному воздействию, рекомендуется шлифовать их поверхность.
Сталь этой марки недопустимо применять для создания конструкций с применением любых видов сварки.
Аналоги
Среди импортных аналогов стали марки 40х13 можно назвать следующие:
- США - 420;
- Германия - 1.4031;
- КНР - 4С13.
Металлургическая промышленность выпускает следующий сортамент — лист (ГОСТ 5582-75), пруток ГОСТ 18907-73, проволоку (ГОСТ 18143-72).
Термообработка стали
Свои уникальные свойства, в частности, повышенную стойкость к коррозии, марка 40Х13 получает в результате сложной термической обработки.
После закалки, составляющими компонентами стали 40Х13 являются:
- карбиды;
- мартенситы;
- остатки аустенитов.
Надо отметить, что при температуре порядка 1050 ºC сталь теряет свою твердость. Это вызвано в первую очередь тем, при таком режиме растёт количество аустенита. Но при понижении температуры до 500 ºC твёрдость возвращается. Это обусловлено тем, что происходит удаление карбидов из структуры стали.
Финишная термообработка (закалка) производится при температуре 950 - 1000 ºC, с последующим охлаждением в масле или на воздухе. При соблюдении всех технологических режимов сталь получить требуемую твёрдость и коррозионную стойкость.
Технологические свойства стали 40Х13
Марка 40Х13 обладает хорошей технологичностью при проведении пластической деформации в горячем состоянии. Ее проводят при температуре от 850 до 1100 ºC. Но надо помнить что при резком нагреве, сталь может потерять ряд своих уникальных свойств, например, твердость. Именно поэтому процедуру нагрева необходимо проводить с небольшой скоростью. По достижении температуры 830 ºC можно выполнять прокат или ковку. Охлаждение стали необходимо также проводить медленно.
Сталь 40Х13 плохо подвергается холодной деформации.
Ряд характеристик коррозионно-стойкой и углеродистой стали во многом схожи, в частности, в твёрдости. Но они имеют различную микроструктуру и это приводит к появлению определённых сложностей в процессе механической обработки.
Основные сложности, возникающие при точении и фрезеровании стали марки 40Х13 это:
- упрочнение, возникающие в процессе резания;
- удаление отходов обработки;
- ускоренный износ режущего инструмента.
Дело в том, что при обработке 40х13 резанием, стружка не ломается как у большинства углеродистых сталей, а завивается в виде длинной стружки. Для решения этой проблемы на режущий инструмент устанавливают специальные приспособления - стружколомы.
Низкая теплопроводность хороша при использовании 40Х13 на практике, но создаёт определённые сложности при точении. То есть в месте обработки резко поднимается температура, вследствие чего происходит образование наклёпа и неравномерное упрочнение поверхности. Такое свойство стали приводит к снижению ресурса режущего инструмента и увеличению обработки детали.
Еще одно свойство 40Х13 - это наличие в ее составе карбидных и других соединений, имеющих микроскопический размер. Их наличие делает сталь неким подобием абразива, который выводит режущий инструмент из строя и это приводит к замедлению обработки.
Для эффективной обработки нержавейки применяют режущий инструмент, на поверхность которого наносят карбид вольфрама и другие упрочняющие покрытия.
Применение стали 40Х13
Уникальные свойства стали этой марки позволили применять её в авиастроении. Дело в том, что эта отрасль постоянно нуждается в материалах, которые обладают высокой прочностью во время работы при высоких температуре, например, в авиационном двигателе. Кроме того, в современной авиационной технике детали, выполненные из этой стали, применяют в силовых элементах конструкции фюзеляжа и пр.
Кстати, неофициальное название стали 40Х13 - ножевая. Несмотря на то что этот материал относительно мягок, при проведении правильной термической обработки он показывает хорошую твёрдость - 57HRC.
Ножи, выполненные с маркировкой 40х13, пользуются популярностью и домохозяек, и у охотников, рыбаков и пр. Все дело в том, что ножи, выполненные из этого материала, не ржавеют и не нуждаются в особом уходе.
Немного в заключение
Марку 40Х13 можно смело отнести к тем материалам, которые поддаются термической обработке с определёнными сложностями. В то же время, можно сказать, что в случае с этим материалом его химический состав не играет главной роли. Именно ее термическая обработки придаёт стали её уникальные свойства. При относительной мягкости она хорошо затачивается, а это особенно важно для её использования в инструментальной промышленности и быту.
Сталь 30Х13: характеристики, расшифровка, химический состав
Расшифровка: первая цифра указывает на процентное содержание углерода в сплаве, буква «Х» - на наличие хрома, цифры после буквы - на процент его содержания в сплаве.
3Х13 - хромистая коррозионностойкая сталь мартенситной группы с особыми химическими свойствами. Также данная сталь классифицируется, как среднеуглеродистая, высоколегированная. Её целесообразно использовать для производства после закалки и отпуска (уже со шлифованной и полированной поверхностью).
Изделия из этой марки стали характеризуются уникальными свойствами: повышенная твёрдость, высокие жаростойкость и жаропрочность при высокой способности к сопротивлению образованию коррозийных отложений. Изделия выдерживают до 600-650 ˚С, без ущерба для своих свойств. А также - 90 мин в морской воде при температуре 100 ˚С.
Жаропрочность 3Х13 проявляется в том, что поверхность деталей и конструкций не подвержена образованию окалины, и не теряет изначальных характеристик даже при высоких температурах.
Изделия 3Х13 не поддаются деформациям, устойчивы к ударным нагрузкам, получают после закалки высокое сопротивление агрессивному влиянию. Все прочностные характеристики данной стали зависят от режимов термообработки. Закалка повышает твёрдость, предел прочности, но снижает вязкость структуры, что может привести к усталостному разрушению при условии работы при переменных нагрузках - поверхность изделия начинает крошиться, и покрываться трещинами.
Химический состав 30Х13
Массовая доля элементов стали 30Х13 по ГОСТ 5949-75
| C (Углерод) | Si (Кремний) | Mn (Марганец) | P (Фосфор) | S (Сера) | Cr (Хром) | Mo (Молибден) | Ni (Никель) | V (Ванадий) | Ti (Титан) | Cu (Медь) | W (Вольфрам) | Fe (Железо) |
| 0,26 - 0,35 | 2 | |||||||||||
| Лист | 1 - 4 | Продольный | 500 | - | 15 | - | - | |||||
| Поковки | - | Продольный | 850 | 710 | 12 | 40 | 350 | |||||
| Проволока | До Ж6 | - | 700 | - | 12 | - | 350 |
Коррозийная стойкость стали
| Среда | Температура, °С | Длительность испытания, час | Глубина коррозии, мм/год |
| Морская вода | 100 | 93 | 0,01 |
| 63,4 % раствор H2SO4 | 15 | 24 | 2,1 |
| Пар - воздух | 100 | 50 | 0,018 |
Примечание: Для повышения коррозионной стойкости рекомендуется производить отпуск при температуре до 300 ºС или свыше 650 ºС.
Механические свойства стали при повышенных температурах
| Температура испытаний, °С | Предел текучести, σ0,2, МПа | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % | Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см 2 |
| Прокат. Нормализация при 1000 °С, воздух. Отпуск при 650 °С, 2 - 3 часа | |||||
| 20 | 700 | 940 | 16 | 52 | 54 |
| 200 | 660 | 820 | 14 | 58 | 127 |
| 300 | 630 | 770 | 13 | 53 | 122 |
| 400 | 570 | 710 | 13 | 53 | 157 |
| 500 | 530 | 610 | 14 | 55 | 162 |
| 600 | 410 | 450 | 21 | 81 | 157 |
| Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм. Деформированный Скорость деформирования 16 мм/мин, скорость деформации 0,009 с -1 | |||||
| 800 | 77 | 89 | 67 | 98 | - |
| 900 | 93 | 130 | 82 | 82 | - |
| 1000 | 50 | 76 | 70 | 97 | - |
| 1100 | 37 | 43 | 71 | 98 | - |
| 1200 | 26 | 29 | 74 | 98 | - |
Механические свойства прутков в зависимости от тепловой выдержки
| Режим термообработки | Температура, °С | Время, час | Предел текучести, σ0,2, МПа | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % | Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см 2 |
| - | 550 | 3000 | 672 | 860 | 16 | 51 | 44 |
| Закалка при 1000 °С, воздух. | 600 | 3000 | 620 | 800 | 20 | 56 | 50 |
| Отпуск при 650 °С, воздух. | 550 | 7000 | 610 | 800 | 18 | 54 | 49 |
| - | 600 | 10000 | 420 - 450 | 670 | 23 - 26 | 57 | - |
Механические свойства стали в зависимости от температуры отпуска
| Температура отпуска, °С | Предел текучести, σ0,2, МПа | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % | Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см 2 | Твердость, НВ |
| Закалка при 1050 °С, воздух | ||||||
| 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 |
Механические свойства стали при испытании на длительную прочность
| Предел ползучести, МПа | Скорость ползучести %/ч | Температура, °С |
| 131 | 1/100000 | 400 |
| 82 | 1/100000 | 450 |
Примечание: Предел выносливости σ-1 = 372 МПа при n = 107 (образцы гладкие).
Ударная вязкость прутков стали сечением 25 мм KCU, Дж/см 2
Свойства по стандарту ГОСТ 5949-75
| Термообработка | Сечение, мм | Предел текучести, σ0,2, МПа | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % | Ударная вязкость, KCU, Дж / см 2 | Твердость, НВ |
| Закалка при 950-1020 °С, масло. Отпуск при 200-300 °С, воздух или масло. | Образцы | - | - | - | - | - | (50) |
Свойства по стандарту ГОСТ 18143-72
| Термообработка | Сечение, мм | Предел текучести, σ0,2, МПа | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % | Ударная вязкость, KCU, Дж / см 2 | Твердость, НВ |
| Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность. | 1,0 - 6,0 | - | 490 - 830 | 12 | - | - | - |
Свойства по стандарту ГОСТ 18907-73
| Термообработка | Сечение, мм | Предел текучести, σ0,2, МПа | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % | Ударная вязкость, KCU, Дж / см 2 | Твердость, НВ |
| Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность. | 1-30 | - | 530 - 780 | 12 | - | - | - |
Свойства по стандарту ГОСТ 25054-81
| Термообработка | Сечение, мм | Предел текучести, σ0,2, МПа | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % | Ударная вязкость, KCU, Дж / см 2 | Твердость, НВ |
| Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность. | До 1000 | 588 | 735 | 14 | 40 | 29 | Поверхности 235-277 |
Физические свойства 30Х13
| Температура, °С | Модуль упругости, E 10 - 5 ,МПа | Коэффициент линейного расширения, a 10 6 , 1/°С | Коэффициент теплопроводности, l, Вт/м·°С | Удельная теплоемкость, C, Дж/кг·°С | Удельное электросопротивление, R 10 9 , Ом·м |
| 20 | 2,23 | - | - | - | 522 |
| 100 | - | 9,98 | 26,4 | 473 | 595 |
| 200 | 2,14 | 10,63 | 27,2 | 502 | 684 |
| 300 | 2,06 | 10,13 | 27,7 | 540 | 769 |
| 400 | 1,97 | 11,70 | 27,7 | 582 | 858 |
| 500 | 1,85 | 11,83 | 27,2 | 653 | 935 |
| 600 | 1,74 | 12,30 | 26,7 | 749 | 1015 |
| 700 | - | 12,50 | 25,6 | 879 | 1099 |
| 800 | - | 12,60 | 25,1 | 783 | - |
| 900 | - | - | 26,7 | 657 | - |
Плотность, г/см 3 : 7,74*
*Типичное значение свойства для низкоуглеродистой и низколегированной стали. Эта величина не предусмотрена стандартами, она носит ориентировочный характер и не может быть использована с целью проектирования
Технологические свойства марки 30Х13
| Удельный вес | 7670 кг/м 3 |
| Термообработка | Отпуск при 740 - 800 °С |
| Температура ковки | Начала - 1250 °С , конца - 850 °С. Сечения до 400 мм подвергаются низкотемпературному отжигу с одним переохлаждением |
| Твердость материала | HB 10 -1 = 131 - 207 МПа |
| Температура критических точек | Ac1 = 810 , Ac3(Acm) = 860 , Ar3(Arcm) = 660 , Ar1 = 710 , Mn = 240 |
| 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 | Не применяется для сварных конструкций |
| Флокеночувствительность | Не чувствительна |
| Склонность к отпускной хрупкости | Малосклонна |
| Жаростойкость | Стойкая до температуры 600 - 650 °С |
Термообработка
30Х13 хорошо поддаётся горячему пластическому деформированию при 1100-850 °С. Но так как эта сталь склонна к образованию трещин при быстрых операциях нагревания и охлаждения, то рекомендуют при нагревании в процессе горячей деформации использовать замедленную операцию - до 830 °С, а после деформирования – такое же медленное охлаждение в печи или песке.
Процесс холодного пластического деформирования данной стали имеет ограничения. После холодного пластического деформирования необходим отжиг при 750 °С.
Смягчающая термическая обработка после горячего деформирования заключается в промежуточном отжиге при 740-800 °С или в полном отжиге при 810-880 °С, и с обязательным медленным охлаждением до 600 °С.
Финишная термообработка: закалка при 950-1050 °С - охлаждение в масле или на воздухе - отпуск до получения нужной твердости и коррозионной стойкости.
Закалка для 30Х13, из которой предполагается изготавливать хирургические и мерительные инструменты, проходит при 1020-1040 °С, и последующим охлаждением в щелочи при 350 °С, это способствует снижению риска коробления и повышению упругости.
Ковка
Ковку проводят при температурах 1250 °С – 850 °С. Изделия с сечениями до 400 мм отжигают при низких температурах с одним переохлаждением.
Резание
Резку выполняют в закаленном и отпущенном состоянии при HB 241.
Сварка
Данная сталь для сварных конструкций непригодна.
Флокены не образуются, к отпускной хрупкости практически не имеет склонности.
Сталь 30X13 коррозионно-стойкая мартенситного класса
ПРИМЕЧАНИЕ. Предел выносливости σ-1 = 372 МПа при n = 10 7 .
Коррозионная стойкость [10]
| Вид коррозии | Среда | Температура, °C | Длительность испытания, ч | Глубина коррозии, мм/год | Балл стойкости |
| Общая | Вода дистиллированная | 20 | 2 | ||
| Вода шахтная (кислая, pH = 0,5) | 20 | 1 | |||
| Морская вода | 100 | 93 | 0,01 | ||
| 63,4 %-ный раствор H3SO4 | 15 | 24 | 2,1 | ||
| Пар-воздух | 100 | 50 | 0,018 | 1 | |
| Промышленная атмосфера | 20 | 3 | |||
| Точечная | Для повышения коррозионной стойкости рекомендуется производить отпуск при температуре 300°C или выше 650°C | ||||
| Коррозионное растрескивание | |||||
| Межкристаллитная | Проверка на склонность к МКК по ГОСТ 6032-89 не предусмотрена | ||||
Механические свойства по ТУ (не менее) [5]
Для плоских образцов l=5,65√F н l=5d — дли цилиндрических.
Механические свойства стали при разных температурах [6]
| t, °C | σв, МПа | σ0,2, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, кДж/м 2 |
| 20 | 900 | 710 | 16 | 52 | 550 |
| 200 | 830 | 670 | 14 | 57 | 1300 |
| 300 | 790 | 640 | 13 | 53 | 1250 |
| 400 | 720 | 580 | 12 | 52 | 1600 |
| 450 | — | — | — | — | 1700 |
| 500 | 620 | 540 | 14 | 54 | 1650 |
| 550 | 540 | 490 | 16 | 69 | 1600 |
| 600 | 460 | 420 | 21 | 80 | 1600 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Термическая обработка — режим I, пруток, продольные
Механические свойства стали (пруток, продольные образцы) при 20 °C после старения [6]
| tст., °C | τст, ч | σв, МПа | σ0,2, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, кДж/м 2 |
| Исходное состояние | 960 | 720 | 16 | 52 | 550 | |
| 500 | 20 000 | 930 | 720 | 15 | 50 | 350 |
| 650 | 3000 | 875 | 690 | 16 | 51 | 450 |
| 550 | 7000 | 820 | 620 | 18 | 54 | 500 |
| 600 | 3000 | 820 | 630 | 20 | 56 | 600 |
| 600 | 10000 | 680 | 440 | 24 | 57 | — |
Релаксационные свойства* при 450°C [6]
| σв, МПа | Остаточные напряжения στ , МПа, за время, ч | ||||
| 100 | 1000 | 2000 | 3000 | 5000 | |
| 300 | 135 | 115 | 105 | 100 | 94 |
| 250 | 130 | 95 | 85 | 78 | 68 |
| 200 | 110 | 85 | 80 | 73 | 64 |
| 150 | 82 | 63 | 54 | 63 | 46 |
* Свойства жаропрочности: после термической обработки по режиму: 1000 °C, воздух+отпуск при 650 °C на HB 269-285. Предел ползучести для 1 % деформации за 100 тыс. ч при 400 °C составляет 134 МПа, а при 450 °C — 84 МПа.
Читайте также: