Поковки из стали 20Х13: конструкционные и технологические характеристики
Поковки 20Х13 — изделия, получаемые горячей пластической деформацией заготовок из коррозионностойкой мартенситной стали 20Х13 (аналог AISI 420, DIN 1.4021). Марка регламентирована ГОСТ 5632 и ГОСТ 18968; механические свойства поковок — по ГОСТ 8479 и ГОСТ 25054. Углерод в пределах 0,16–0,25 % обеспечивает упрочняемость закалкой, хром 12–14 % — стойкость к атмосферной коррозии и воздействию слабоагрессивных сред. Поковки 20Х13 применяют в состоянии поставки (нормализация, отжиг) либо после термической обработки — закалки с отпуском.
Технология и режимы обработки
Нагрев под ковку выполняют до 1180–1220 C, ковку завершают при температуре не ниже 850 C, после чего следует замедленное охлаждение (в песке, термостате) во избежание трещин. Закалка — от 1000–1050 C в масле или на воздухе; отпуск выбирают по требуемой прочности: низкий 200–300 C даёт твёрдость 45–50 HRC, высокий 600–700 C — 25–32 HRC с повышенной ударной вязкостью. Поковки 20Х13 хорошо обрабатываются резанием в отожжённом состоянии (170–200 HB) и удовлетворительно — после улучшения. Свариваемость ограниченная: требуется подогрев до 200–300 C и последующая термообработка.
Сортамент и контроль качества
- Поковки круглого сечения диаметром 60–400 мм, квадрат 80 80 – 300 300 мм.
- Плиты и бруски толщиной 40–250 мм для штамповой и корпусной оснастки.
- Поковки по ГОСТ 8479 групп I–IV с нормированием макро- и микроструктуры.
- Контроль: УЗК по ГОСТ 24507, испытания на растяжение и ударный изгиб (KCU) при +20 C.
- Твёрдость в состоянии поставки — не более 229 HB (после отжига).
Типовые значения механических свойств
| Состояние | в, МПа | 0,2, МПа | , % | KCU, Дж/см |
|---|---|---|---|---|
| Отжиг | 590–640 | 390–440 | 18–22 | 60–90 |
| Закалка + отпуск 300 C | 1400–1600 | 1200–1350 | 9–12 | 25–40 |
| Закалка + отпуск 600 C | 900–1050 | 750–850 | 14–18 | 50–80 |
Области применения
- Валки, шпиндели и втулки прокатного и волочильного оборудования.
- Крепёж, шпильки и фланцы арматуры нефтегазового и химического машиностроения.
- Ножи, матрицы и пуансоны холодной штамповки, детали пресс-форм.
- Рабочие колёса и корпусные детали насосов, работающих в слабоагрессивных средах.
- Детали паровых и водяных задвижек, седла и затворы трубопроводной арматуры.
Вопросы и ответы
Какая твёрдость поковок 20Х13 после закалки и низкого отпуска?
После закалки от 1000–1050 C и отпуска 200–300 C твёрдость составляет 45–50 HRC при в 1400–1600 МПа.
Допускается ли сварка поковок из стали 20Х13?
Свариваемость ограниченная: необходим предварительный подогрев до 200–300 C, сварочные материалы с близким химсоставом и последующая термообработка для снятия напряжений.
Какой максимальный диаметр поковок 20Х13 по ГОСТ 8479?
Стандартный сортамент включает круг диаметром до 400 мм и квадрат до 300 300 мм; большие сечения изготавливают по согласованию.
Применяется ли 20Х13 при отрицательных температурах?
Эксплуатация ограничена до –40 C из-за склонности мартенситной структуры к хрупкому разрушению; для криогенных условий марку не используют.
