Сталь 20Х13

Сталь 20Х13: характеристики, свойства и применение
Общая характеристика
Сталь 20Х13 — коррозионно‑стойкая (нержавеющая) жаропрочная сталь мартенситного класса. Относится к хромистым нержавеющим сталям с умеренным содержанием углерода. Сочетает удовлетворительную коррозионную стойкость в слабоагрессивных средах с хорошей прочностью и твёрдостью после термообработки. Широко применяется в машиностроении, энергетике, пищевой и медицинской промышленности.
Расшифровка марки
Обозначение «20Х13» отражает химический состав:

• 20 — содержание углерода около 0,20 % (точнее 0,16–0,25 %);
• Х13 — массовая доля хрома около 13 % (12,0–14,0 %).

Химический состав (по ГОСТ 5632‑72)
Основные элементы и их содержание:

• углерод ©: 0,16–0,25 %;
• хром (Cr): 12,0–14,0 %;
• марганец (Mn): ≤ 1,5 %;
• кремний (Si): ≤ 0,6 %;
• никель (Ni): ≤ 0,6 %;
• сера (S): ≤ 0,025 %;
• фосфор (P): ≤ 0,035 %;
• молибден (Mo): ≤ 0,3 %;
• железо (Fe): основа (~84 %).

Механические свойства (после закалки и отпуска)
Типовые показатели:

• предел текучести (σт​): ≥ 440 МПа;
• временное сопротивление разрыву (σв​): 510–740 МПа;
• относительное удлинение (δ5​): 18–20 %;
• относительное сужение (ψ): ≥ 50 %;
• ударная вязкость (KCU): 50–80 кДж/м²;
• твёрдость по Бринеллю (HB): 229–262 МПа (после закалки и отпуска);
• модуль упругости (E): ~210 ГПа;
• плотность: ~7 670 кг/м³.

Физико‑механические особенности

• Температура ковки: начало — 1000 °C, конец — 800 °C. Охлаждение на воздухе.
• Критические точки:
• Ac1​=820 ∘C;
• Ac3​=950 ∘C;
• Ar1​=780 ∘C.
• Флокеночувствительность: не чувствительна.
• Магнитные свойства: ферромагнитная (обладает магнитными свойствами).
• Коррозионная стойкость: высокая в окислительных средах, умеренная в хлоридных (не рекомендуется для сред с хлоридами).

Технологические свойства

• Свариваемость: ограниченно свариваемая. Допустимые способы:
• ручная дуговая сварка (РДС);
• аргонодуговая сварка (АРДС);
• автоматическая дуговая сварка под флюсом (АДС).
• Рекомендуется предварительный подогрев до 150–200 °C и последующий отпуск при 650–700 °C.
• Обрабатываемость резанием: в закалённом и отпущенном состоянии коэффициент обрабатываемости Kυ б.ст.​=0,75. В отожжённом состоянии обрабатываемость лучше.
• Прокаливаемость: удовлетворительная, обеспечивает однородные свойства в сечениях до 50 мм.

Термообработка
Основные режимы:

1. Закалка: нагрев до 950–1000 °C с охлаждением в масле или на воздухе.
2. Отпуск: нагрев до 650–700 °C с последующим охлаждением на воздухе (для деталей, работающих при повышенных температурах) или в масле (для повышения твёрдости).
3. Отжиг: нагрев до 750–800 °C с медленным охлаждением в печи (для снятия напряжений и улучшения обрабатываемости).

Температурный диапазон эксплуатации
Сталь работоспособна в интервале от −196 °C до +500 °C (длительно). При температурах выше 500 °C начинается интенсивное снижение прочности и окалинообразование.
Виды поставки (по ГОСТ)
Сталь 20Х13 выпускается в следующих формах:

• сортовой и фасонный прокат (круг, квадрат, шестигранник — ГОСТ 5949‑75);
• калиброванный пруток (ГОСТ 8559‑75, 8560‑78, 7417‑75);
• горячекатаные и холоднокатаные листы (толстый — ГОСТ 7350‑77, тонкий — ГОСТ 5582‑75);
• лента (ГОСТ 4986‑79);
• полоса (ГОСТ 4405‑75, 103‑2006, 18968‑73);
• проволока (ГОСТ 18143‑72);
• поковки и кованые заготовки (ГОСТ 1133‑71, 18968‑73, 25054‑81);
• трубы (ГОСТ 9940‑81).

Сферы применения
Благодаря комплексу свойств сталь 20Х13 используется для изготовления:

• турбинных лопаток, дисков, роторов;
• болтов, гаек, арматуры крекинг‑установок (при t<500 ∘C);
• деталей компрессоров и нагнетателей;
• элементов печного оборудования (муфели, жаровые трубы, рекуператоры);
• ёмкостей и аппаратов для слабоагрессивных сред;
• теплообменников и арматуры в нефтепереработке;
• валов, насосов, гребных винтов в судостроении;
• крепёжных изделий и арматуры в строительстве;
• режущего инструмента и оснастки;
• медицинских инструментов и имплантатов;
• деталей пищевой промышленности (при условии соответствия санитарным нормам);
• элементов декора и архитектуры.

Ограничения:

• не рекомендуется для работы в средах, содержащих хлориды (риск коррозионного растрескивания);
• ограничена в применении при температурах выше 500 °C для длительно работающих деталей;
• требует контроля качества сварных швов и соблюдения режимов термообработки.

Преимущества

• высокая коррозионная стойкость в окислительных и нейтральных средах;
• удовлетворительная жаропрочность до 500 °C;
• хорошая прочность и твёрдость после термообработки;
• удовлетворительная пластичность и ударная вязкость;
• возможность получения высоких механических свойств в средних сечениях (до 50 мм);
• относительно невысокая стоимость (по сравнению с высоколегированными нержавеющими сталями);
• пригодность для сварки при соблюдении технологии.

Недостатки

• ограниченная свариваемость (требует подогрева и последующего отпуска);
• склонность к отпускной хрупкости при неправильных режимах термообработки;
• снижение пластичности при низких температурах (ниже −100 °C);
• умеренная стойкость к межкристаллитной коррозии при нарушении режимов термообработки;
• необходимость защиты от хлоридных сред.

Аналоги и заменители
Российские аналоги:

• сталь 12Х13 (с пониженным содержанием углерода, выше пластичность);
• сталь 30Х13 (с повышенным содержанием углерода, выше твёрдость);
• сталь 40Х13 (ещё выше твёрдость, ниже пластичность).

Зарубежные аналоги:

• Германия (DIN): X20Cr13 (1.4021), X30Cr13;
• США (AISI): 420;
• Евросоюз (EN): X20Cr13 (1.4021);
• Япония (JIS): SUS420J1;
• Франция (AFNOR): Z20C13;
• Англия (BS): En56C, 420S37, 420S29.

Заключение
Сталь 20Х13 — универсальный материал для деталей, требующих сочетания коррозионной стойкости, прочности и жаропрочности. Её ключевые достоинства — баланс между твёрдостью, пластичностью и стойкостью к окислению при умеренной стоимости.
При правильном выборе среды эксплуатации и соблюдении технологических требований сталь 20Х13 обеспечивает:

• длительную работу в слабоагрессивных средах при температурах до 500 °C;
• высокую износостойкость режущего инструмента;
• надёжность крепёжных и силовых элементов;
• соответствие санитарным нормам в

Мы предлагаем купить крепеж из российского металлопроката 20Х13 на нашем сайте с доставкой по Москве и всей России, по выгодным ценам.