20Х13

Массовая доля элементов, %, по ГОСТ 5632-72

Температура критических точек, °C[1, 4]

C

Si

Mn

S

P

Cr

Ac₁

Ac₃

Ar₁

Ar₃

Мн

0,16-0,25

≤ 0,80

≤ 0,80

≤ 0,025

≤ 0,030

12,0-14,0

810

900

660

710

320

Механические свойства при комнатной температуре

НД

Режим термообработки

Сечение, мм

σ_0,2, Н/мм²

σ_в, Н/мм²

δ, %

ψ, %

KCU, Дж/см²

HRC

НВ

Операция

t, °C

Охлаждающая среда

не менее

ГОСТ 4986-79

Отжиг или отпуск

740-800

0,05-0,2

--

490

8

--

--

--

--

0,2-2,0

--

490

16

--

--

--

--

Лента подразделяется по виду обработки: мягкая – М, полунагартованная – ПН, нагартованная – Н, высоконагартованная – ВН.

Механические свойства мягкой ленты должны соответствовать нормам, указанным в таблице для толщины 0,2-2,0 и ≤ 0,2 мм.

Механические свойства ПН, Н, ВН ленты должны устанавливаться по согласованию с потребителем.

По требованию потребителя ленту изготовляют мягкую с испытанием на изгиб до параллельности сторон вокруг оправки толщиной равной толщине ленты.

НД

Режим термообработки

Сечение, мм

σ_0,2, Н/мм²

σ_в, Н/мм²

δ, %

ψ, %

KCU, Дж/см²

HRC

НВ

Операция

t, °C

Охлаждающая среда

не менее

ГОСТ 5582-75

Отжиг или отпуск

740-780

С печью, масло или воздух

х/к прокат 0,7-3,9

--

490

20

--

--

--

--

 г/к прокат 1,5-3,9

--

490

20

--

--

--

--

Примечания.

Допускается для горячекатаного проката не производить термическую обработку при получении механических свойств, указанных в таблице.

Прокат подразделяют по состоянию материала на: холоднокатаный (х/к) нагартованный – Н1; х/к полунагартованный – ПН1; х/к термически обработанный (мягкий), травленый или после светлого отжига – М2а, М3а, М4а; х/к термически обработанный (мягкий) – М4в; горячекатаный (г/к) термически обработанный (мягкий), травленый или после светлого отжига - М2б, М3б, М4б; г/к/, термически обработанный (мягкий) – М4г.

По точности прокатки на: повышенной точности – АТ (х/к), А – (г/к), нормальной точности – БТ (х/к), Б (г/к).

Макроструктура стали не должна иметь следов усадочной раковины, расслоений, инородных включений, трещин и пузырей, что обеспечивается технологией изготовления.

Механические свойства проката после умягчающей термообработки должны соответствовать нормам таблицы.

НД

Режим термообработки

Сечение, мм

σ_0,2, Н/мм²

σ_в, Н/мм²

δ, %

ψ, %

KCU, Дж/см²

HRC

НВ

Операция

t, °C

Охлаждающая среда

не менее

ГОСТ 5582-75

Отжиг или отпуск

740-780

 С печью

До 60¹

Не определяются

126-197

Закалка

Отпуск

1000-1050

660-770

Воздух или масло

Воздух, масло или вода

До 60¹

440

650

16

55

78

--

126-197

Закалка

отпуск

1000-1050

600-700

Воздух или масло

Воздух или масло

До 60¹

635

830

10

50

59

--

126-197

¹Для сечения диаметром или толщиной свыше 60 до 100 мм допускается понижение δ на 1 абс. %, ψ на 5 абс. %, KCUна 4,9 Дж/см² при норме менее 78,4 Дж/см² и на 9,8 Дж/см², при норме 78,4 Дж/см² и более. Для сечения диаметром или толщиной свыше 100 до 150 мм - δ на 3 абс. %, ψ на 10 абс. %, KCUна 9,8 Дж/см² при норме менее 78,4 Дж/см² и на 14,7 Дж/см², при норме 78,4 Дж/см² и более.

Свойства стали диаметром и стороной квадрата более 100 мм допускается проверять на перекованных пробках.

НД

Режим термообработки

Сечение, мм

σ_0,2, Н/мм²

σ_в, Н/мм²

δ, %

ψ, %

KCU, Дж/см²

HRC

НВ

Операция

t, °C

Охлаждающая среда

ГОСТ 7350-77

Нормализация или закалка

1000-1050

Воздух

г/к

4—50

≥ 375

≥ 510

≥ 20

--

--

--

--

Отпуск

680-780

С печью или воздух

х/к

4—5

Отжиг по режиму изготовителя

--

--

≤ 750

--

--

--

--

--

Примечания.

1. Для проверки качества листов их отбирают:

для испытания на растяжение, определение ударной вязкости, величины зерна и шероховатости поверхности – один лист от партии;

для определения загрязненности стали неметаллическими включениями – по ГОСТ 1778-70;

для проверки химического состава – по ГОСТ 7565-81.

Для проверки механических свойств, загрязненности неметаллическими включениями и величины зерна допускается от партии, состоящей из листов разной толщины и одного режима термообработки, отбирать лист наибольшей толщины.

Отбор проб для механических испытаний производят по ГОСТ 7564-97 поперек направления прокатки.

Ударную вязкость определяют только для листов толщиной 11 мм и более по ГОСТ 9454-78 на образцах типа I.

2. С обязательным выполнением УЗК по п. 2.13 (Примечание 20 к Приложению 9 ПНАЭГ-7-008-89).

НД

Режим термообработки

Сечение, мм

σ_0,2, Н/мм²

σ_в, Н/мм²

δ, %

ψ, %

KCU, Дж/см²

HRC

НВ

Операция

t, °C

Охл. среда

Класс

не менее или в пределах

ГОСТ 18143-72

В состоянии поставки:

термообработанная

1 класс

1,0-6,0

--

540-780

20

--

--

--

--

2 класс

1,0-6,0

--

540-780

14

--

--

--

--

холоднотянутая

1,0-6,0

--

980-1320

--

--

--

--

--

Термически обработанная проволока изготовляется оксидированной.

НД

Режим термообработки

Сечение, мм

σ_0,2, Н/мм²

σ_в, Н/мм²

δ, %

ψ, %

KCU, Дж/см²

HRC

НВ

Операция

t, °C

Охлаждающая среда

не менее или в пределах

ГОСТ 18907-73

В отожженном состоянии

ø 5 и более

Не определяются

--

126-197

Термообработанные

1,0-30

--

510-780

14

--

--

--

--

4,0-8,0

--

666-784

16

--

--

--

--

8 и более

--

666

16

--

--

--

--

Макроструктура стали должна быть без следов усадочной раковины, расслоения, инородных включений, свищей и трещин.

По требованию потребителя прутки изготовляют:

а) с суженными пределами норм механических свойств термически обработанных прутков;

б) с испытанием нагартованных прутков на растяжение;

в) для прутков диаметром 10 мм и более определяется твердость и указывается в документе о качестве.

НД

Режим термообработки

Сечение, мм

σ_0,2, Н/мм²

σ_в, Н/мм²

δ, %

ψ, %

KCU, Дж/см²

HRC

НВ

Операция

t, °C

Охлаждающая среда

не менее или в пределах

ГОСТ 18968-73

Норм-ция или закалка

Отпуск

1000-1050

660-770

Воздух или масло

Воздух

До 60²

490-655

670

18

50

69

--

207-241

¹Для сечения диаметром или толщиной 61-100 мм допускается понижение δ на 1 абс. %, ψ на 5 абс. %, KCUна 4,9 Дж/см² при норме менее 78,4 Дж/см² и на 9,8 Дж/см² при норме 78,4 Дж/см² и более.

Механические свойства прутков и полос диаметром или толщиной более 100 мм определяются на заготовках диаметром или толщиной 90-100 мм.

Прутки и полосы диаметром менее 16 мм и толщиной менее 12 мм, изготовленные из стали с полной термообработкой, взамен испытаний на относительное сужение и ударную вязкость подвергают испытанию на изгиб на 180° в холодном состоянии. В месте изгиба не должно быть следов трещин, надрывов и расслоений.

Механические свойства при испытании фасонных прутков для лопаток и прутков для связи лопаток

НД

Режим термообработки

Сечение, мм

σ_0,2, Н/мм²

σ_в, Н/мм²

δ, %

ψ, %

KCU, Дж/см²

HRC

НВ

Операция

t, °C

Охлаждающая среда

не менее или в пределах

ГОСТ 19442-74

Закалка

1000-1050

Воздух или масло

До 60³

--

617-784

18

--

--

--

207-241

Отпуск

660-770

Воздух

До 60³

--

833-980⁴

15

--

--

--

255-302

³Для прутков толщиной 60 мм допускается снижение относительного удлинения на 1 абс. %.

При испытаниях образцов с расчетной длиной 100 мм и прутков с l₀= 11,3 *  (где F₀– фактическое сечение профиля) допускается понижение относительного удлинения при норме 16% и более на 4 абс. % при норме 13-15% на 2 абс. %.

⁴Для стали марки 20Х13, 20Х13-Ш с пределами прочности 833-980 Н/мм² нормы распространяются только на прутки для связи лопаток.

Механические свойства прутков при испытаниях цилиндрических

НД

Режим термообработки

Сечение, мм

σ_0,2, Н/мм²

σ_в, Н/мм²

δ, %

ψ, %

KCU, Дж/см²

HRC

НВ

Операция

t, °C

Охлаждающая среда

не менее или в пределах

ГОСТ 19442-74

Закалка

1000-1050

Воздух или масло

До 60⁵

490-656

666

18

50

69

--

207-241

Отпуск

660-770

Воздух

До 60⁵

686-882⁶

833

15

50

--

--

255-302

⁵Нормы распространяются на прутки с наибольшей толщиной до 60 мм. При толщине прутков более 60 мм допускается понижение δ на 1 абс. %, ψ на 5 абс. % по сравнению с указанными в таблице, а также ударной вязкости на 4,9 Дж/см² при норме менее 78,4 Дж/см² и на 9,8 Дж/см² при норме 78,4 Дж/см² и более.

Нормы на ударную вязкость распространяются только на фасонные прутки для лопаток с наибольшей толщиной профиля 12 мм и более.

Нормы на твердость распространяются на все фасонные прутки для лопаток и на прутки для связи лопаток и на прутки для связи лопаток с наибольшей шириной (диаметром) более 10 мм.

⁶Нормы для стали марки 20Х13 с пределом текучести 686-882 Н/мм² распространяются только на прутки для связи лопаток.

НД

Режим термообработки

Сечение, мм

σ_0,2, Н/мм²

σ_в, Н/мм²

δ, %

ψ, %

KCU, Дж/см²

НВ

КП

Операция

t, °C

Охлаждающая среда

не менее или в пределах

ГОСТ 20700-75

Не регламентируется

Болты, шпильки, пробки и хомуты⁷

Закалка

1000-1050

Воздух или масло

588-735

784

15

45

58,8

229-285

590

Отпуск

650-720

Воздух

539-686

686

15

50

58,8

217-269

540

Гайки⁸

--

--

--

--

--

217-269

--

⁷Температура среды до 450°C, условное давление Р_у (Н/мм²) не ограничено.

⁸Температура среды до 510°C, условное давление Р_у (Н/мм²) не ограничено.

Температура среды для шайб до 450°C, условное давление Р_у (Н/мм²) не ограничено.

Примечания.

1. Указанный режим отпуска рекомендуется уточнять по температуре и длительности применительно к размерам сечения заготовок.

2. Температура отпуска заготовок для гаек должна быть выше температуры отпуска заготовок для болтов, шпилек примерно на 30°C.

3. Допускается выполнение комплектов «шпилька-гайка», «болт-гайка» из различных марок стали. При этом твердость гаек должна быть не менее чем на 12 единиц по Бринеллю (НВ) ниже твердости шпильки, болта.

Только для оборудования и трубопроводов группы С (Примечание 6 к Приложению 9 ПНАЭГ-7-008-89).

НД

Режим термообработки

Сечение, мм

t, °C

σ_0,2, Н/мм²

σ_в, Н/мм²

δ, %

ψ, %

KCU, Дж/см²

НВ

КП

Операция

t, °C

Охлаждающая среда

не менее или в пределах

ГОСТ 23304-78

До 200

Болты и шпильки

20

539-686

686

15

50

59

187-269

540

350

392

--

--

--

--

--

--

20

588-735

784

15

45

59

229-285

590

Закалка

1000-1050

Воздух или масло

350

441

--

--

--

--

--

--

Отпуск

650-720

Воздух

До 200

Гайки, плоские подкладные шайбы

20

539-686

686

15

50

59

187-269

540

350

392

--

--

--

--

--

--

20

588-735

784

15

45

59

229-285

590

350

441

--

--

--

--

--

--

Примечания.

1. Допускается изготовлять сферические шайбы из стали по ГОСТ 18968-73.

2. При определении механических свойств заготовок гаек и шайб на тангенциальных образцах допускается снижение механических свойств относительно норм, указанных в таблице для σ_0,2, σ_в, δ, ψ, KCUсоответственно на 5, 5, 25, 20, 25%.

3. Для крепежных деталей групп качества 0, 0а и 1 производить дополнительно определение ударной связи KCVна образцах типа 11 по ГОСТ 9454-78.

4. На резьбовые детали, которые по условиям работы соответствуют болтам, шпилькам или гайкам (футурки, резьбовые втулки и т.д.), распространяются технические требования, предъявляемые к перечисленным деталям.

5. В процессе изготовления крепежных деталей поверхности, окончательно подготовленные для нанесения резьбы, должны быть подвергнуты контролю магнитным методом или цветной дефектоскопией на отсутствие трещин.

Внутренние поверхности гаек контролируют магнитопорошковой или цветной дефектоскопией при диаметре 110 мм и более.

Для болтов и шпилек групп качества 3 и 3а контролируют детали диаметром резьбы М24 и более.

6. Рекомендуется для шпилек и болтов применять сталь с КП 540, КП 590; для гаек и плоских подкладных шайб – с КП 540, КП 590.

НД

Режим термообработки

Сечение, мм

σ_0,2, Н/мм²

σ_в, Н/мм²

δ, %

ψ, %

KCU, Дж/см²

HRC

НВ

Операция

t, °C

Охлаждающая среда

не менее

ГОСТ 25054-81

До 200

441

647

16

50

64

--

197-248

Закалка

1000-1050

Воздух или масло

Свыше 200 до 500

441

647

15

45

49

--

Отпуск

660-770

Воздух

Свыше 500 до 1000

441

647

14

40

39

--

НД

Режим термообработки

Сечение, мм

σ_0,2, Н/мм²

σ_в, Н/мм²

δ, %

ψ, %

KCU, Дж/см²

HRC

НВ

Операция

t, °C

Охлаждающая среда

не менее или в пределах

ОСТ 108.020.03-82

Закалка

Отпуск

1080

720

Масло

Воздух

До 60⁹

490-657

666

18

50

69

--

207-241

Закалка

Отпуск

1060

670

Масло

Воздух

До 60⁹

568-755

755

14

50

59

--

229-269

⁹Для заготовок лопаток с толщиной замковой части более 60 мм, допускается снижение δ на 1 абс. %, ψ на 5 абс. %, KCUна 9,8 Дж/см².

В случае невозможности изготовления продольных образцов определение механических свойств проводится на поперечных образцах. Допускается при этом понижение значения δ на 3 абс. %, ψ на 20 абс. %, ударной вязкости на 19,6 Дж/см².

Испытание на ударную вязкость заготовок лопаток сечением менее 13 мм не производится, при этом дополнительной сдаточной характеристикой является твердость.

При значении предела текучести выше 784 Н/мм² обязательным является контроль вязкой составляющей в изломе ударных образцов, количество волокнистой составляющей должно быть не менее 20%.

Назначение.Лопатки паровых турбин, клапаны гидравлических прессов, тарелки и седла клапанов, поршневые кольца и другие детали, подвергающиеся ударным нагрузкам и работающие при температуре до 450-550°C; изделия, подвергающиеся воздействию слабоагрессивных сред. Крепежные детали (болты, шпильки, гайки и шайбы) для фланцевых соединений АЭУ, а также для фланцевых и анкерных соединений паровых котлов, трубопроводов и других деталей.

Облицовка проточной части радиально-осевых и поворотно-лопастных турбин, камеры рабочих колёс, облицовка лопастей, цапф, лопаток направляющего аппарата и шеек валов с подшипниками на водной смазке.

Максимальная допускаемая температура применения для деталей АЭС 300°C(ПНАЭГ-7-008-89).

Сталь может выплавляться с применением ЭШП и ВДП.

Сталь коррозийно-стойкая мартенситного класса.

Предел выносливости, Н/мм² [1-4]

t, °C

Вид образцы

N

Термообработка

Гладкий

С надрезом

σ_-1

τ_-1

σ_-1

τ_-1

20

200

300

400

500

368

343

319

304

235

--

--

--

--

--

235

216

196

167

127

--

--

--

--

--

5*10⁷

5*10⁷

5*10⁷

5*10⁷

5*10⁷

Закалка 1030-1050, масло

Отпуск 700, 3 ч, воздух

Механические свойства в зависимости от температуры испытания

НД

Режим термообработки

Сечение, мм

t, °C

σ_0,2, Н/мм²

σ_в, Н/мм²

δ, %

ψ, %

KCU, Дж/см²

НВ

Операция

t, °C

Охлаждающая среда

не менее или в пределах

[1, 2]

Нормализация

Отпуск

1000-1020

730-750

Воздух

Воздух

Образцы

- 40

- 20

20

300

400

450

475

500

550

--

--

510

392

392

372

412

353

274

--

--

715

539

519

480

480

431

343

--

--

21

18

16,5

17,5

24,5

32,5

36,5

--

--

66

66

58,5

57

71

75

83

50

59

64-171

196

196

235

--

245

216

--

--

187-217

--

--

--

--

--

--

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

НД

Режим термообработки

Сечение, мм

t_отп, °C

σ_0,2, Н/мм²

σ_в, Н/мм²

δ, %

ψ, %

KCU, Дж/см²

HRC

Операция

t, °C

Охл. среда

не менее

[4]

Закалка

1050

Воздух

14

200

300

450

500

600

700

1300

1270

1330

1300

920

650

1600

1460

1510

1510

1020

780

13

14

15

19

14

18

50

57

57

54

60

64

81

98

71

75

71

102

45

41

44

45

28

20

Механические свойства при 20°Cпосле старения при различных температурах и времени выдержки

НД

Режим термообработки

t_ст, °C

τ^,, ч

σ_0,2, Н/мм²

σ_в, Н/мм²

δ, %

ψ, %

KCU, Дж/см²

НВ

Операция

t, °C

Охл. среда

не менее

[3, 4]

Нормализация

Отпуск

1000-1020

730-750

Воздух

Воздух

500

500

550

550

600

600

5000

10000

1000

10000

3000

10000

500

420

450

440

450

380

690

670

690

660

660

630

20

23

26

24

21

23

62

65

65

63

60

63

108

118

--

108

78

147

--

--

--

--

--

--

Пределы длительной прочности и ползучести

НД

Режим термообработки

t, °C

Длительная прочность, Н/мм², за время испытания, ч

Ползучесть, Н/мм², при скорости деформации, %/ч

Операция

t, °C

Охл. среда

1*10²

1*10³

1*10⁴

1*10⁵

1/10⁵

[1-4]

Нормализация

Отпуск

1030-1050

700, 3 ч

Воздух

Воздух

450

470

500

550

392

--

284

--

343

--

265

--

294

--

191

103

255

--

157

75

125

75

47

29

[5]

Закалка

Отпуск

1000-1020

720-750

Воздух

Воздух

450

475

500

530

550

400

--

290

--

--

350

--

270

--

--

300

--

195

105

--

260

--

160

76

--

128

76

48

--

30

При испытании на длительную прочность при 450°Cв течение 3000 ч относительное удлинение составило 16%, при 470°Cв течение 1500 ч -23%, при 500°Cв течение 1500 ч – 21%.

Механические свойства стали при различных температурах после испытания на ползучесть

НД

Режим термообработки

Испытание на ползучесть

t, °C

σ_0,2, Н/мм²

σ_в, Н/мм²

δ, %

ψ, %

KCU, Дж/см²

НВ

Операция

t, °C

Охл. среда

t, °C

σ_в, Н/мм²

τ^,, ч

не менее

[5]

Закалка

Отжиг

1000-1020

730-750

Воздух

Воздух

--

--

--

--

--

--

20

450

520

380

720

495

21

18

65

57

--

--

--

--

450

450

150

184

2100

2350

20

450

560

430

730

520

20

17

62

61

93

--

--

--

Релаксационная стойкость

НД

Режим термообработки

t, °C

σ₀, Н/мм²

Остаточное напряжение σ_τ, Н/мм², за время τ, ч

Операция

t, °C

Охлаждающая среда

100

1000

2000

3000

4000

5000

[1-3, 5]

Закалка

Отпуск

1000-1050

660-670

Масло

Воздух

400

400

400

400

450

450

450

350

300

250

200

350

300

250

250

230

180

140

170

160

120

230

210

170

130

150

130

110

220

200

170

130

130

115

100

200

180

160

130

125

110

90

195

175

160

130

120

100

85

195

170

160

130

115

95

80

Коэффициент чувствительности к надрезу за 10⁴ ч [2]

Жаростойкость [1]

1,0

Среда

t, °C

Скорость коррозии, мм/год

База испытаний, ч

Чувствительность к охрупчиванию при старении [2]

Окалиностойкая до температуры 700°C

Время, ч

t, °C

KCU, Дж/см²

Исходное состояние

78

10000

1000

550

600

108

147

Коррозийная стойкость

НД

Вид коррозии

Среда

t, °C

Длительность, ч

База стойкости

[1]

Общая

Деминерализованная вода

300

3000

1

Точечная

Морская вода

--

13000

3

Коррозийное растрескивание

Вода, насыщенная воздухом, напряжение 275 Н/мм²

150

Разрушение через 335-1345 ч

Межкристаллитная

Проверка по ГОСТ 6032-2003 не предусмотрена

НД

Вид коррозии

Среда

t, °C

Длительность, ч

Глубина, мм/год

[4]

Общая

Вода дистиллированная

100

--

0,1

Вода почвенная

20

--

1,0

Морская вода

20

720

0

Технологические характеристики

Ковка [1, 2]

Охлаждение поковок, изготовленных

Вид полуфабриката

Температурный интервал ковки, °C

Из слитков

Из заготовок

Размер сечения, мм

Условия охлаждения

Размер сечения, мм

Условия охлаждения

Слиток

1250-850

До 150

151-400

На воздухе

Отжиг низкотемпературный, одно переохлаждение

До 150

151-400

На воздухе

Отжиг низкотемпературный, одно переохлаждение

Заготовка

1250-850

Свариваемость [1, 2]

Обрабатываемость резанием [1, 2]

Флокеночувствительность[4]

Ограниченная свариваемость.

Способы сварки: РД, РАД и КТ.

Подогрев и последующая термообработка применяются в зависимости от метода сварки, вида и назначения конструкции

В закаленном и отпущенном состоянии при 241 НВ и σ_в = 640 Н/мм²

K_v= 0,70 (твердый сплав),

K_v= 0,45 (быстрорежущая сталь)

Не чувствительна

Склонность к отпускной хрупкости [4]

Склонна