Сталь 20Х13

Сталь 20Х13: марочник сталей и сплавов. Ниже представлена систематизированная информация о назначении, химическом составе, видах поставок, заменителях, температуре критических точек, физических, механических, технологических и литейных свойствах для марки — Сталь 20Х13.

Общие сведения стали 20Х13

Заменитель марки

стали: 12Х13, 14Х17Н2.

Вид поставки

Круг 20х13, лист 20х13, труба 20х13, проволока 20х13, шестигранник 20х13, сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5949–75, ГОСТ 2590–71, ГОСТ 2591–71, ГОСТ 2879–69, ГОСТ 19442–74, ГОСТ 18968–73. Калиброванный пруток ГОСТ 7417–75, ГОСТ 8559–75, ГОСТ 8560–78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955–77, ГОСТ 18907–73. Лист толстый ГОСТ 7350–77. Лист тонкий ГОСТ 5582–75. Лента ГОСТ 4986–79. Проволока ГОСТ 18143–72. Полоса ГОСТ 4405–75, ГОСТ 103–76, ГОСТ 18968–73. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133–71, ГОСТ 18968–73, ГОСТ 25054–81. Трубы ГОСТ 9940–81, ГОСТ 14162–79.

Применение

детали с повышенной пластичностью, подвергающиеся ударных нагрузкам и работающие при температуре до 450−500°С, а также изделия, подвергающиеся действию слабоагрессивных сред при комнатной температуре. Сталь коррозионно-стойкая, жаропрочная мартенситного класса.

Химический состав стали 20Х13

Химический элемент	%
Кремний (Si), не более	0.8
Марганец (Mn), не более	0.8
Медь (Cu), не более	0.30
Никель (Ni), не более	0.6
Сера (S), не более	0.025
Титан (Ti), не более	0.2
Углерод (C)	0.16−0.25
Фосфор (P), не более	0.030
Хром (Cr)	12.0−14.0

Механические свойства стали 20Х13

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	σ_0,2, МПа	σ_B, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, Дж/м²
Прутки. Закалка 1000−1050°С, воздух или масло. Отпуск 600−700°С, воздух или масло.	60	635	830	10	50	59
Прутки. Закалка 1000−1050°С, воздух или масло. Отпуск 660−770°С, воздух, масло или вода.	60	440	650	16	55	78
Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность	1−30		510−780	14
Листы горячекатаные или холоднокатаные. Закалка 1000−1050°С, воздух. Отпуск 680−780°С, воздух или печь (Образцы поперечные)	>4	372	509	20
Поковки. Закалка 1000−1050°С, воздух или масло. Отпуск 660−770°С, воздух.	1000	441	588	14	40	39
Лента холоднокатаная. Отжиг или отпуск 740−800°С.	<0,2		500	8
Лента холоднокатаная. Отжиг или отпуск 740−800°С.	0,2−2,0		500	16
Проволока термообработанная	1,0−6,0		490−780	14

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания,°C	σ_0,2, МПа	σ_B, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, Дж/м²
Нормализация 1000−1020°С. Отпуск 730−750°С. При 20 °C НВ 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			56
1000	39	61	59
1150	21	31	84	100

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска,°С	σ_0,2, МПа	σ_B, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, Дж/м²	HRC_э
Заготовки сечением 14 мм. Закалка 1050 °C, 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 в зависимости от тепловой выдержки

Термообработка, состояние поставки	σ_0,2, МПа	σ_B, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, Дж/м²
Нормализация 1000−1020°С, воздух. Отпуск 730−750°С, воздух.
Тепловая выдержка 500 °C, 5000 ч	500	690	20	62	108
Тепловая выдержка 500 °C, 10000 ч	420	670	23	65	118
Тепловая выдержка 550 °C, 1000 ч	450	690	26	65
Тепловая выдержка 550 °C, 10000 ч	440	660	24	63	108
Тепловая выдержка 600 °C, 3000 ч	450	660	21	60	78
Тепловая выдержка 600 °C, 10000 ч	380	630	23	63	147

Механические свойства прутков при отрицательных температурах

t испытания,°C	σ_0,2, МПа	σ_B, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, Дж/м²
Сечение 25 мм. Нормализация 1000 °C, воздух. Отпуск 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 1050 °C, воздух. Отпуск 600 °C.
+20					71
-20					81
-60					64

Механические свойства при испытании на длительную прочность

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

Технологические свойства стали 20Х13

Температура ковки

Начала 1250, конца 850. Сечения до 150 мм охлаждаются на воздухе, 150−400 мм необходим низкотемпературный отжиг с одним переохлаждением.

Свариваемость

ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом, АрДС и КТС. Подогрев и термообработка применяются в зависимости от метода сварки, вида и назначения конструкции.

Обрабатываемость резанием

В закаленном и отпущенном состоянии при НВ 241 и σ_B = 730 МПа K_{υ тв.спл.} = 0,7, K_υ б.ст. = 0,45.

Склонность к отпускной способности

склонна

Флокеночувствительность

не чувствительна

Температура критических точек стали 20Х13

Критическая точка	°С
Ac1	810
Ac3	900
Ar3	660
Ar1	710
Mn	320

Ударная вязкость стали 20Х13

Ударная вязкость, KCU, Дж/см²

Состояние поставки, термообработка	+20	-20	-50
Пруток сечением 25 мм.	63	52	45

Коррозийнные свойства стали 20Х13

Среда	Температура испытания,°С	Длительность испытания, ч	Глубина, мм/год
Вода дистиллированная или пар	100		0,1
Вода почвенная	20		1,0
Морская вода	20	720	0

Физические свойства стали 20Х13

Температура испытания,°С	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа	218	214	208	200	189	181	169
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа	86	84	80	78	73	69	63
Плотность стали, pn, кг/м³	7670	7660	7630	7600	7570	7540	7510	7480	7450
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)		26	26	26	26	27	26	26	27	28
Уд. электросопротивление (p, НОм · м)	588	653	730	800	884	952	1022	1102
Температура испытания,°С	20−100	20−200	20−300	20−400	20−500	20−600	20−700	20−800	20−900	20−1000
Коэффициент линейного расширения (a, 10−6 1/°С)	10.2	11.2	11.5	11.9	12.2	12.8	12.8	13.0
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг ·°С))	112	117	123	127	132	137	147	155	159

Сталь 20Х13