Сталь 20 по aisi
Сталь 20 применяется: для изготовления листового проката 4−14 мм 1−2 категории, предназначенного для холодной штамповки; после нормализации или без термообработки крюков кранов, муфт, вкладышей подшипников и других деталей, работающих при температурах от -40 °С до +450 °С под давлением; после ХТО — для изготовления шестерней, червяков, червячных пар и других деталей, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твёрдости при невысокой прочности сердцевины; холоднокатаных плавниковых труб наружным диаметром 32, 38 и 50 мм, предназначенных для паровых котлов со сверхкритическими параметрами пара; труб перегревателей, коллекторов и трубопроводов котлов высокого давления; цементуемых деталей для длительной и весьма длительной службы при температурах до +350 °С; заготовок деталей трубопроводной арматуры; деталей типа донышек, воротниковых фланцев, штуцеров, колец, патрубков, тройников и деталей прямоугольной формы для энергооборудования и трубопроводов с абсолютным давлением свыше 3,9 МПа тепловых электростанций; оборудования и трубопроводов атомных станций (АС); деталей и элементов трубопроводов пара и горячей воды атомных станций (АС), с расчётной температурой среды не выше +350°С при рабочем давлении менее 2,2 МПа (22 кгс/см 2 ); труб для установок химических и нефтехимических производств с условным давлением Ру=19,6−98 МПа (200−1000 кгс/см 2 ); спиральношовных труб с двухсторонним швом для трубопроводов атомных электростанций; труб бесшовных высокого давления (6−10 мм) для топливопроводов дизелей; горячекатаного профиля для изготовления ободьев колес сельскохозяйственных машин; электросварных труб для изготовления деталей и конструкций в мотовелостроении; стальных гнутых замкнутых сварных квадратных и прямоугольных профилей, предназначенных для применения в сельскохозяйственном машиностроении, тракторостроении и других отраслях народного хозяйства; бесшовных горячедеформированных хладостойких труб для газлифтных систем и обустройства газовых месторождений; колец цельнокатаных различного назначения; бесшовных холоднодеформированных, теплодеформированных, горячедеформированных, в том числе горячепрессованных, и горячепрессованных редуцированных труб, предназначенных для паровых котлов и трубопроводов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара; бесшовных холоднодеформированных, теплодеформированных, горячедеформированных, в том числе горячепрессованных, и горячепрессованных редуцированных труб, предназначенных для паровых котлов и трубопроводов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара; биметаллических бесшовных труб для судостроения с наружным слоем из стали и внутренним слоем из меди; электросварных холоднодеформированных труб, предназначенных для карданных валов автомобилей, тракторов и машин; горячедеформированных бесшовных труб, применяемых в судостроении для паропроводов; бесшовных горячедеформированных труб повышенной коррозионной стойкости и хладостойкости (ст.20А), с наружным диаметром от 89 до 426 мм класса прочности не менее К48, для внутрипромысловых трубопроводов, транспортирующих продукцию нефтяных скважин (низконапорных водоводов пресной и подтоварной воды при давлении до 2 МПа в системах заводнения пластов); труб бесшовных горячедеформированных нефтегазопроводных повышенной коррозионной стойкости и хладостойкости, предназначенных для строительства и эксплуатации нефтегазопроводов в условиях северной климатической зоны нефтедобывающих предприятий ОАО «Нижневартовскнефтегаз» при температуре окружающей среды от минус 50 °C до +40 °С, температурой транспортируемых сред от +5 °С до +40°С
; труб с наружным поперечным оребрением, выполненным с применением сварки токами высокой частоты, для паровых котлов, предназначенных для изготовления поверхностей нагрева; труб, применяемых в авиационной технике; полосового проката, применяемого для изготовления деталей автомобилей.
Примечание
Степень раскисления — сп.
Конструкционная легированная сталь повышенной коррозионной стойкости и хладостойкости.
Стандарты
Химический состав
| Стандарт | C | S | P | Mn | Cr | Si | Ni | Fe | Cu |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ГОСТ 21729-76 | 0.17-0.24 | ≤0.035 | ≤0.035 | 0.35-0.65 | ≤0.25 | 0.17-0.37 | ≤0.25 | Остаток | ≤0.2 |
Аналоги российских и зарубежных сталей
Ниже перечислены страны и действующие в них стандарты на металлы:
- Австралия - AS (Australian Standart)
- Австрия - ONORM
- Бельгия - NBN
- Болгария - BDS
- Венгрия - MSZ
- Великобритания - B.S. (British Standart)
- Германия - DIN (Deutsche Normen), WN
- Европейский союз - EN (European Norm)
- Италия - UNI (Italian National Standards)
- Испания - UNE (Espaniol National Standards)
- Канада - CSA (Canadian Standards Association)
- Китай - GB
- Норвегия - NS (Standards Norway)
- Польша - PN (Poland Norm)
- Румыния - STAS
- Россия - ГОСТ (Государственный стандарт), ТУ (Технические условия)
- США - AISI (American Iron and Steel Institute), ACI (American Concrete Institute), ANSI (American National Standards Institute), AMS (American Mathematical Society: Mathematics Research and Scholarship), API (American Petroleum Institute), ASME (American Society of Mechanical Engineers), ASTM (American Society of Testing and Materials), AWS (American Welding Society), SAE (Society of Automotive Engineers), UNS
- Финляндия - SFS (Finnish Standards Association)
- Франция - AFNOR NF (association francaise de normalisation)
- Чехия - CSN (Czech State Norm)
- Швеция - SS (Swedish Standart)
- Швейцария - SNV (Schweizerische Normen-Vereinigung)
- Югославия - JUS
- Япония - JIS (Japanese Industrial Standart)
- Интернациональный стандарт - ISO (International Organization for Standardization)
В США используется несколько систем обозначения металлов и сплавов, связанных с существующими организациями по стандартизации. Наиболее известными организациями являются :
- AISI - Американский Институт Чугуна и Стали
- ACI - Американский Институт Литья
- ANSI - Американский Национальный Институт Стандартизации
- AMS - Спецификация Аэрокосмических Материалов
- ASME - Американское Общество Инженеров - Механиков
- ASTM - Американское Общество Испытания Материалов
- AWS - Американское Общество Сварщиков
- SAE - Общество Инженеров - Автомобилистов
Ниже приведены наиболее популярные системы обозначений стали, используемые в США.
Система обозначений AISI:
Углеродистые и легированные стали:
В системе обозначений AISI углеродистые и легированные стали, как правило, обозначаются с помощью четырех цифр. Первые две цифры обозначают номер группы сталей, а две последние - среднее содержание углерода в стали, умноженное на 100. Так сталь 1045 относится к группе 10ХХ качественных конструкцион-ных сталей (несульфинированных с содержанием Mn менее 1%) и содержит углерода около 0.45%.
Сталь 4032 является легированной (группа 40ХХ), со средним содержанием С - 0.32% и Mo - 0.2 или 0.25% (реальное содержание C в стали 4032 - 0.30 - 0.35%, Mo - 0.2 - 0.3%).
Сталь 8625 также является легированной (группа 86ХХ) со средним содержанием: С - 0.25% (реальные значения 0.23 - 0.28%), Ni - 0.55% (0.40 - 0.70%), Cr - 0.50% (0.4 - 0.6%), Mo - 0.20% (0.15 - 0.25%).
Помимо четырех цифр в наименованиях сталей могут встречаться также и буквы. При этом буквы B и L, означающие, что сталь легирована соответственно бором (0.0005 - 0.03%) или свинцом (0.15 - 0.35%), ставятся между второй и третьей цифрой ее обозначения, например: 51B60 или 15L48.
Буквы M и E ставят впереди наименования стали, это означает, что сталь предназначена для производства неответственного сортового проката (буква M) или выплавлена в электропечи (буква E). В конце наименования стали может присутствовать буква H, означающая, что характерным признаком данной стали является прокаливаемость.
Нержавеющие стали:
Обозначения стандартных нержавеющих сталей по AISI включает в себя три цифры и следующие за ними в ряде случаев одну, две или более буквы. Первая цифра обозначения определяет класс стали. Так обозначения аустенитных нержавеющих сталей начинаются с цифр 2ХХ и 3ХХ, в то время как ферритные и мартенсистные стали определяются в классе 4ХХ. При этом последние две цифры, в отличие от углеродистых и легированных сталей, никак не связаны с химическим составом, а просто определяют порядковый номер стали в группе.
Обозначения в углеродистых сталях:
10ХХ - Нересульфинированные стали, Mn : менее 1%
11ХХ - Ресульфинированные стали
12ХХ - Рефосфорированные и ресульфинированные стали
15ХХ - Нересульфинированные стали, Mn : более 1%
Обозначения в легированных сталях:
13ХХ - Mn : 1.75%
40ХХ - Mo : 0.2, 0.25% или Mo : 0.25% и S : 0.042%
41ХХ - Cr : 0.5, 0.8 или 0.95% и Mo : 0.12, 0.20 или 0.30%
43ХХ - Ni : 1.83%, Cr : 0.50 - 0.80%, Mo : 0.25%
46ХХ - Ni : 0.85 или 1.83% и Mo : 0.2 или 0.25%
47ХХ - Ni : 1.05%, Cr : 0.45% и Mo : 0.2 или 0.35%
48ХХ - Ni : 3.5% и Mo : 0.25%
51ХХ - Cr : 0.8, 0.88, 0.93, 0.95 или 1.0%
51ХХХ - Cr : 1.03%
52ХХХ - Cr : 1.45%
61ХХ - Cr : 0.6 или 0.95% и V : 0.13% min или 0.15% min
86ХХ - Ni : 0.55%, Cr : 0.50% и Mo : 0.20%
87ХХ - Ni : 0.55%, Cr : 0.50% и Mo : 0.25%
88XX - Ni : 0.55%, Cr : 0.50% и Mo : 0.35%
92XX - Si : 2.0% или Si : 1.40% и Cr : 0.70%
50BXX - Cr : 0.28 или 0.50%
51BXX - Cr : 0.80%
81BXX - Ni : 0.30%, Cr : 0.45% и Mo : 0.12%
94BXX - Ni : 0.45%, Cr : 0.40% и Mo : 0.12%
Дополнительные буквы и цифры, следующие за цифрами, используемые для обозначения нержавеющих сталей по AISI означают:
xxxL - Низкое содержание углерода < 0.03%
xxxS - Нормальное содержание углерода < 0.08%
xxxN - Добавлен азот
xxxLN - Низкое содержание углерода < 0.03% + добавлен азот
xxxF - Повышенное содержание серы и фосфора
xxxSe - Добавлен селен
xxxB - Добавлен кремний
xxxH - Расширенный интервал содержания углерода
xxxCu - Добавлена медь
Примеры :
Сталь 304 относится к аустенитному классу, содержание углерода в ней < 0.08%. В то же время в стали 304 L углерода всего < 0.03%, а в стали 304 H углерод определяется интервалом 0.04 - 0.10%. Указанная сталь, кроме того, может быть легирована азотом (тогда ее наименование будет 304 N) или медью (304 Cu).
В стали 410, относящейся к мартенсито - ферритному классу, содержание углерода 410 S - углерода < 0.08%. В стали 430 F в отличие от стали 430 повышенное содержание серы и фосфора, а в сталь 430 F Se добавлен еще и селен.
Система обозначений ASTM:
Обозначение сталей в системе ASTM включает в себя :
- букву A, означающую, что речь идет о черном металле;
- порядковый номер нормативного документа ASTM (стандарта);
- собственно обозначение марки стали.
Обычно в стандартах ASTM принята американская система обозначений физических величин. В том же случае, если в стандарте приводится метрическая система обозначений, после его номера ставится буква М. Стандарты ASTM, как правило, определяют не только химический состав стали, но и полный перечень требований к металлопродукции. Для обозначения собственно марок сталей и определения их химического состава может быть использована как собственная система обозначений ASTM (в этом случае химический состав сталей и их маркировка определяется непосредственно в стандарте), так и другие системы обозначений, например AISI - для прутков, проволоки, заготовки и др., или ACI - для отливок из нержавеющих сталей.
Примеры :
A 516 / A 516M - 90 Grade 70 Здесь A определяет то, что речь идет о черном металле; 516 - это порядковый номер стандарта ASTM (516M - это тот же стандарт, но в метрической системе обозначений); 90 - год издания стандарта; Grade 70 - марка стали. В данном случае используется собственная система обозначений сталей ASTM, здесь 70 определяет минимальный предел прочности стали при испытаниях на растяжение (в ksi, что составляет около 485 МПа).
A 276 Type 304 L. В данном стандарте используется обозначение марки стали в системе AISI - 304 L.
A 351 Grade CF8M. Здесь используется система обозначений ACI: первая буква C означает, что сталь относится к группе коррозионно-стойких, 8 - определяет среднее содержание в ней углерода (0.08%), M - означает, что в сталь добавлен молибден.
A 335 / A 335M grade P22; A 213 / A 213M grade T22; A 336 / A 336M class F22. В данных примерах используется собственная маркировка сталей ASTM. Первые буквы означают, что сталь предназначена для производства труб (P или T) или поковок (F).
A 269 grade TP304. Здесь используется комбинированная система обозначений. Буквы TP определяют, что сталь предназначена для производства труб, 304 - это обозначение стали в системе AISI.
Универсальная система обозначений UNS:
UNS - это универсальная система обозначений металлов и сплавов. Она была создана в 1975 с целью унификации различных систем обозначений, используемых в США. Согласно UNS обозначения сталей состоят из буквы, определяющей группу сталей и пяти цифр.
В системе UNS проще всего классифицировать стали AISI. Для конструкционных и легированных сталей, входящих в группу G, первые четыре цифры наименования - это обозначение стали в системе AISI, последняя цифра заменяет буквы, которые встречаются в обозначениях по AISI. Так буквам B и L, означающим, что сталь легирована бором или свинцом, соответствуют цифры 1 и 4, а букве E, означающей, что сталь выплавлена в электропечи, - цифра 6.
Наименования нержавеющих AISI-сталей начинаются с буквы S и включают в себя обозначение стали по AISI (первые три цифры) и две дополнительные цифры, соответствующие дополнительным буквам в обозначении по AISI.
Обозначения сталей в системе UNS:
Dxxxxx - Стали с предписанными механическими свойствами
Gxxxxx - Углеродистые и легированные стали AISI (за исключением инструментальных)
Hxxxxx - То же, но для прокаливаемых сталей
Jxxxxx - Литейные стали
Kxxxxx - Стали, не включенные в систему AISI
Sxxxxx - Жаростойкие и коррозионностойкие нержавеющие стали
Txxxxx - Инструментальные стали
Wxxxxx - Сварочные материалы
Дополнительные буквы и цифры, следующие за цифрами, используемые для обозначения нержавеющих сталей по UNS означают:
хxx01 - Низкое содержание углерода < 0.03%
хxx08 - Нормальное содержание углерода < 0.08%
хxx09 - Расширенный интервал содержания углерода
хxx15 - Добавлен кремний
хxx20 - Повышенное содержание серы и фосфора
хxx23 - Добавлен селен
хxx30 - Добавлена медь
хxx51 - Добавлен азот
хxx53 - Низкое содержание углерода < 0.03% + добавлен азот
Примеры :
Углеродистая сталь 1045 имеет обозначение в системе UNS G 10450, а легированная сталь 4032 - G 40320.
Сталь 51B60, легированная бором, называется в системе UNS G 51601, а сталь 15L48, легированная свинцом, - G 15484.
Нержавеющие стали обозначаются: 304 - S 30400, 304 L - S 30401, 304 H - S 30409, а 304 Cu - S 30430.
Сталь марки 20 конструкционная углеродистая
Сталь 20 относится к конструкционным углеродистым качественным сталям. Применяется для изготовления деталей, требующих большой вязкости и не подвергающихся при эксплуатации напряжениям. В частности эта сталь применяется для изготовления неогневой аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов: реакционных камер, эвапораторов, ректификационных колонн, газосепараторов, корпусов теплообмеников и других сосудов, а также приварных фланцев. В нефтяном машиностроении изготавливают сердечники поршней грязевых насосов, сухари кованных бурильных ключей, оси, соединительные муфты, пальцы крецкопфов и шестерни привода насоса компрессоров, различные болты, гайки, винты, шпильки, вилки, рычаги, шайбы и т.д.
После нормализации или без термообработки из стали 20 изготавливают крюки кранов, муфты, вкладыши подшипников и другие детали, работающие при температуре от -40 до 450 °С под давлением, после ХТО — шестерни, червяки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины.
Расшифровка стали 20
Число 20 указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента, т.е. содержание углерода в стали 20 равно 0,2%.
Если сталь имеет обозначение 20А, то буква «А» в конце марки указывает, что сталь относится к категории высококачественной
Заменители и аналоги
- С22 — Германия DIN
- 1.0402 — Евронормы (EN)
- 1020 — США (AISI, ASTM)
- XC18, AF 40 C20, AF 42 — Франция (AFNOR)
- 050A20- Великобритания BS
- S 20 — Япония JIS
- 12024 — Чехия (CSN)
- 20 — Польша(PN/H)
Химический состав, % (ГОСТ 19281-2014)
| C, углерод | Mn, марганец | Si, кремний | P, фосфор | S, сера | Cr, хром | Ni, никель | Cu, медь | As, мышьяк |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| не более | ||||||||
| 0,17-0,24 | 0,17-0,37 | 0,35-0,65 | 0,25 | 0,04 | 0,035 | 0,25 | 0,25 | 0,08 |
Термообработка Стали 20
Для повышения поверхностной твердости и, следовательно, увеличения стойкости против износа детали, изготовленные из стали 20, в ряде случаев подвергаются цементации или цианированию (например, пальцы крейцкопфов, шестерни, оси).
Цементация производится при температуре 910—930 °С; цементованные изделия закаливаются с температуры 780—800° С в воде и отпускаются при 150—180 °С. Цианируют, как правило, в ваннах из расплавленных солей, содержащих 20—25% цианистого натрия, при температуре 820—850 °С в течение 20-40 мин. При таком режиме цианирования можно получить цианированный глубиной 0,2—0,3 мм. После цианирования и закалки с отпуском при 150-180 °С изделия имеют твердость на поверхности HRC 62—64.
Механические свойства
Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)
Механические свойства стали после ХТО
Предел выносливости (n = 10 7 )
| Характеристики прочности | σ-1, МПа | τ-1, МПа |
| σ0,2 = 320 МПа, σв = 500 МПа, | 206 | — |
| σ0,2 = 310 МПа, σв = 520 МПа, | 245 | — |
| σ0,2 = 280 МПа, σв = 490 МПа, | 225 | — |
| — | 127 *1 | — |
| σ0,2 = 280 МПа, σв = 420 МПа, | 193 | — |
| — | 255 | 127 *2 |
*1 — Нормализация при 910 °С, отпуск при 620 °С.
*2 — Цементация при 930 °С, отпуск при 190 °С.
Механические свойства при повышенных температурах
| tисп, °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см 2 |
| 20 | 280 | 430 | 34 | 67 | 218 |
| 200 | 230 | 405 | 28 | 67 | 186 |
| 300 | 170 | 415 | 29 | 64 | 188 |
| 400 | 150 | 340 | 39 | 81 | 100 |
| 500 | 140 | 245 | 40 | 86 | 88 |
| 700 | — | 130 | 39 | 94 | — |
| 800 | — | 89 | 51 | 96 | — |
| 900 | — | 75 | 55 | 100 | — |
| 1000 | — | 47 | 3 | 100 | — |
| 1100 | — | 30 | 59 | 100 | — |
| 1200 | — | 20 | 64 | 100 | — |
Ударная вязкость KCU
| Термообработка | KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С | |||
| +20 | -20 | -40 | -60 | |
| Отжиг | 110 | 68 | 47 | 10 |
| Нормализация | 157 | 109 | 86 | 15-38 |
Примечание. σ 400 1/10000 = 98 МПа;
σ 475 1/100000 = 35 МПа;
σ 450 1/10000 = 120 МПа;
σ 475 1/1000000 = 78 МПа;
σ 450 1/1000 = 59 МПа;
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1280, конца 750. Охлаждение на воздухе.
Свариваемость — сваривается без ограничений, кроме деталей после ХТО.
Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС.
Обрабатываемость резанием — Kv тв.сп = 1,7 и Kv б.ст = 1,6 в горячекатаном состоянии при НВ 126—131 и σв =450—490 МПа.
Флокеночувствительность — не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
Сталь 20Х — конструкционная легированная
Cортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543—71, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 10702-78, ГОСТ 2879-88.
Калиброванный пруток ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 1051-73.
Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.
Лист толстый ГОСТ 1577—93, ГОСТ 19903—74.
Полоса ГОСТ 82—70, ГОСТ 103—76.
Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.
Трубы ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 13663-86.
Назначение
Втулки, шестерни, обоймы, гильзы, диски, плунжеры, рычаги и другие цементуемые детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины, детали, работающие в условиях износа при трении.
Расшифровка стали 20Х
Цифра 20 обозначает, что содержание углерода в стали составляет 0,2%.
Буква Х означает, что в стали содержится хром в количестве до 1,5%.
Применение стали 20Х корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)
| Марка стали | НД на поставку | Температура рабочей среды (стенки), °С | Дополнительные указания по применению |
| 20X ГОСТ 4543 | Поковки ГОСТ 8479. |
Сортовой прокат
ГОСТ 4543.
Листы ГОСТ 1577,
категории 2, 3.
Применение стали 20Х для деталей арматуры и пневмоприводов, не работающих под давлением и не подлежащих сварке, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур (ГОСТ 33260-2015)
| Марка стали | Закалка + отпуск при температуре, °С | Примерный уровень прочности, Н/мм 2 (кгс/мм 2 ) | Температура применения не ниже, °С | Использование в толщине не более, мм |
| 20Х | 200 | 900 (90) | -60 | 15 |
- При термической обработке на прочность ниже указанной в графе 3 или при использовании в деталях с толщиной стенки менее 10 мм температура эксплуатации может быть понижена.
- Максимальная толщина, указанная в графе 5, обусловлена необходимостью получения сквозной прокаливаемости и однородности свойств по сечению.
Температура критических точек, °С
Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)
| С | Si | Mn | Cr | Ni | Cu | S | P |
| не более | |||||||
| 0,17-0,23 | 0,17-0,37 | 0,5-0,8 | 0,7-1,0 | 0,30 | 0,30 | 0,035 | 0,035 |
Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)
| Марка стали | Массовая доля элементов, % | |||||||||
| С | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | Al | Ti | V | B | |
| 20Х | 0,17-0,23 | 0,17-0,37 | 0,5-0,8 | 0,7-1,0 | — | — | — | — | — | — |
ПРИМЕЧАНИЕ: знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если не указано иное.
Твердость (ГОСТ 4543-2016)
- Твердость по Бринеллю металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенной (ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим высоким отпуском (Н+ВО), диаметром или толщиной свыше 5 мм должна соответствовать нормам, указанным в таблице
Марка стали Твердость HB, не более 20Х 179
Механические свойства проката (ГОСТ 4543-2016)
| Марка стали | Режим термической обработки | Механические свойства, не менее | Размер сечения заготовок для термической обработки (диаметр круга или сторона квадрата), мм | ||||||||
| Закалка | Отпуск | Предел текучести σт, Н/мм 2 | Временное сопротивление σв, Н/мм 2 | Относительное | Ударная вязкость КС U, Дж/см2 | ||||||
| Температура, °С | Среда охлажде- ния | Темпера- тура, °С | Среда охлаждения | удлинение δ5,% | сужение Ψ, % | ||||||
| 1-й закалки или нор- мализации | 2-й за- калки | ||||||||||
| 20Х | 880 | 770— 820 | Вода или масло | 180 | Воздух или масло | 635 | 780 | 11 | 40 | 59 | 15 |
Механические свойства проката
| ГОСТ | Состояние поставки, режим термообработки | Сечение, мм | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость, не более |
| не более | ||||||||
| ГОСТ 4543-71 | Пруток. Закалка с 880 °С в воде или масле, закалка с 770-820 °С в воде или масле; отпуск при 180 °С, охл. в воде или в масле | 15 | 640 | 780 | 11 | 40 | 59 | — |
| ГОСТ 10702-78 | Сталь нагартованная -калиброванная и калиброванная со специальной отделкой без термообработки | — | — | 590 | 5 | 45 | — | HB 207 |
| Пруток. Цементация при 920-950 °С, охл. на воздухе; закалка с 800 °С в масле; отпуск при 190 °С, охл. на воздухе | 60 | 390 | 640 | 13 | 40 | 49 | HB 250; HRC5 55-63 | |
| Термообработка | Сечение, мм | КП | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость HB, не более |
| не менее | ||||||||
| Нормализация | До 100 | 195 | 195 | 390 | 26 | 55 | 59 | 111-156 |
| 100-300 | 23 | 50 | 54 | |||||
| 300-500 | 20 | 45 | 49 | |||||
| До 100 | 215 | 215 | 430 | 24 | 53 | 54 | 123-167 | |
| 100-300 | 20 | 48 | 49 | |||||
| До 100 | 245 | 245 | 470 | 22 | 48 | 49 | 143-179 | |
| Закалка+отпуск | 100-300 | 19 | 42 | 39 | 143-179 | |||
| До 100 | 275 | 275 | 530 | 20 | 40 | 44 | 156-197 | |
| 100-300 | 275 | 275 | 530 | 17 | 38 | 34 | 156-197 | |
| 100-300 | 315 | 315 | 570 | 14 | 35 | 34 | 167-207 | |
| 100-300 | 345 | 345 | 590 | 17 | 40 | 54 | 174-217 | |
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| tотп. °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 |
| 200 | 650 | 880 | 18 | 58 | 118 |
| 300 | 690 | 880 | 16 | 65 | 147 |
| 400 | 690 | 850 | 18 | 70 | 176 |
| 500 | 670 | 780 | 20 | 71 | 196 |
| 600 | 610 | 730 | 20 | 70 | 225 |
Примечание: Пруток диаметром 25 мм; закалка с 900 °С, в масле.
Механические свойств при повышенных температурах
| tисп. °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % |
| 700 | 120 | 150 | 48 | 89 |
| 800 | 63 | 93 | 56 | 74 |
| 900 | 51 | 84 | 64 | 88 |
| 1000 | 33 | 51 | 78 | 97 |
| 1100 | 21 | 33 | 98 | 100 |
| 1200 | 14 | 25 | — | — |
ПРИМЕЧАНИЕ: Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм, кованый и нормализованный; скорость деформирования 16 мм/мин; скорость деформации 0,009 1/с.
Предел выносливости при n = 10 7
| Термообработка | σ-1, МПа |
| Нормализация, σ0,2 = 295-395 МПа, σв = 450-590 МПа, HB 143-179 | 235 |
| Закалка + высокий отпуск, σ0,2 = 490 МПа, σв = 690 МПа, HB 217-235 | 295 |
| Цементация + закалка + низкий отпуск, σ0,2 = 790 МПа, σв = 930 МПа, HRCэ 57-63 | 412 |
| Состояние поставки | KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С | |||
| +20 | -20 | -40 | -60 | |
| Пруток диаметром 115 мм; закалка + отпуск | 280-286 | 280-289 | 277-287 | 261-274 |
Температура ковки, °С: начала 1260, конца 750. Заготовки сечением до 200 мм охлаждаются на воздухе, сечением 201-700 мм подвергаются низкотемпературному отжигу.
Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 1,3 и Kv б.ст = 1,7 в горячекатаном состоянии при НВ 131 σв = 460 МПа.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
Свариваемость
Сталь 20Х сваривается без ограничений(кроме химико-термических обработанных деталей). Способы сварки: РДС, КТС без ограничений.
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%.
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.
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 | — |
| 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).
Читайте также: