Жаропрочная стальная поковка 20Х13 в Минске

Жаропрочная стальная поковка 20Х13: свойства, режимы и применение

Поковка из стали 20Х13 — изделие, получаемое горячей пластической деформацией слитка или проката марки 20Х13 (класс мартенситных коррозионно-стойких и жаростойких сталей). В отличие от литья, кованая структура обеспечивает устранение усадочной рыхлости, дробление дендритной ликвации и получение плотного металла с направленным волокном. Именно поэтому жаропрочная поковка 20Х13 применяется там, где требуется сочетание жаростойкости до 600 C, стойкости к газовой коррозии и повышенной конструкционной прочности при знакопеременных нагрузках.

Химический состав и структурное состояние

Сталь 20Х13 содержит 0,16–0,25 % углерода, 12–14 % хрома, до 0,8 % кремния и до 0,8 % марганца. Хром формирует плотную оксидную плёнку CrO, которая препятствует окалинообразованию при нагреве. Углерод в пределах 0,2 % обеспечивает упрочнение мартенситной матрицы без критического снижения пластичности. После ковки поковка охлаждается на воздухе, приобретая мартенситную или мартенсито-ферритную структуру с твёрдостью 170–220 HB в состоянии поставки.

Технологические параметры ковки

Нагрев под ковку ведут до 1180–1220 C с выдержкой, обеспечивающей сквозной прогрев садки. Ковка выполняется в интервале 1200–850 C; ниже 850 C деформация недопустима из-за риска образования трещин по границам зёрен. Охлаждение после деформации — замедленное в термостатах или колодцах при толщине сечения свыше 150 мм, что предотвращает флокенообразование и водородное растрескивание.

Термическая обработка поковок

Для снятия внутренних напряжений и получения требуемого комплекса свойств применяют отжиг при 740–780 C с последующим медленным охлаждением, либо закалку от 1000–1050 C в масле с отпуском при 600–700 C. Высокий отпуск формирует сорбитную структуру, обеспечивающую ударную вязкость KCU не ниже 50 Дж/см при сохранении жаростойкости.

Области применения

• Крепёжные элементы проточных частей паровых турбин: шпильки, болты, шпилечные соединения корпусов.
• Детали арматуры высокого давления ТЭС и АЭС: шпиндели, седла, затворы, работающие в перегретом паре.
• Валы, оси и диски насосного оборудования нефтепереработки при температуре среды до 550 C.
• Оснастка прокатных станов горячей деформации: проводковая арматура, ролики, направляющие линейки.
• Детали печной арматуры: подвески, опоры, гребёнки томильных и нагревательных печей.
• Элементы крепежа выхлопных трактов газотурбинных установок и дизельных приводов.

Контроль качества и приёмочные испытания

Поковки 20Х13 подлежат ультразвуковой дефектоскопии по ГОСТ 24507 с оценкой по эквивалентной площади дефекта. Проводится макроструктурный контроль на наличие флокенов, расслоений и грубых неметаллических включений. Твёрдость проверяется по Бринеллю на торцевых поверхностях. При необходимости выполняется стилоскопирование для подтверждения марки. Для ответственных поковок энергетического назначения дополнительно проводят испытания на длительную прочность при 550–600 C с базой 10 000 ч.

Вопросы и ответы