Жаропрочный круг 20Х23Н18 — сортовой прокат для высокотемпературных узлов
Жаропрочный круг 20Х23Н18 — горячекатаный сортовой прокат из аустенитной хромоникелевой стали аустенитного класса. Материал легирован хромом (22–25 %) и никелем (17–20 %), что обеспечивает окалиностойкость при нагреве до 1000 C и длительную работоспособность в интервале 700–900 C. Круг 20Х23Н18 поставляется в прутках диаметром от 10 до 250 мм, в том числе в калиброванном исполнении с допуском h9–h11 для последующей механической обработки.
Сталь 20Х23Н18 не упрочняется термической обработкой — рабочие свойства достигаются за счет твердорастворного механизма и стабильной аустенитной структуры. После аустенизации при 1050–1100 C с охлаждением на воздухе материал сохраняет высокую пластичность и сопротивляется росту зерна при длительных выдержках под нагрузкой. Предел длительной прочности при 800 C составляет 90–110 МПа, что позволяет применять круг в элементах, работающих без значительных механических напряжений.
Химический состав и механические характеристики
Состав стали 20Х23Н18 регламентируется ГОСТ 5632 и включает следующие ключевые элементы:
- углерод — 0,20 % (обеспечивает жаропрочность при умеренных нагрузках);
- хром — 22,0–25,0 % (формирует плотную оксидную пленку CrO);
- никель — 17,0–20,0 % (стабилизирует аустенит и повышает жаростойкость);
- кремний — до 1,0 % (дополнительно повышает окалиностойкость);
- марганец — до 2,0 % (связывает серу и улучшает горячую пластичность).
Механические свойства круга 20Х23Н18 в состоянии поставки: временное сопротивление разрыву — 590 МПа, предел текучести — 295 МПа, относительное удлинение — 35 %, ударная вязкость KCU — 2,0 МДж/м. Твердость после аустенизации не превышает 187 HB, что обеспечивает удовлетворительную обрабатываемость резанием на токарных и фрезерных станках.
Применение жаропрочного круга 20Х23Н18
Круг 20Х23Н18 востребован в производстве оборудования, эксплуатируемого в окислительных средах при высоких температурах. Основные области применения:
- печестроение — трубы радиантных камер, крепежные элементы футеровки, горелочные устройства;
- энергетическое машиностроение — детали газовых турбин, камеры сгорания, жаровые трубы;
- химическая промышленность — аппараты для пиролиза углеводородов, конвейерные ленты печей;
- стекольная промышленность — ролики отжигательных печей, лопасти перемешивающих устройств;
- термическое оборудование — муфели, контейнеры для цементации, поддоны закалочных печей.
Материал пригоден для сварки аргонодуговым методом с применением присадки Св-07Х25Н13. При изготовлении сварных узлов рекомендуется ограничить тепловложение и применять аустенитные электроды типа ЭА-395/9. Круг 20Х23Н18 не рекомендуется для работы в средах, содержащих сернистые соединения, а также при циклических нагрузках в интервале 600–850 C из-за склонности к охрупчиванию -фазой.
Сортамент и условия поставки
Круг 20Х23Н18 изготавливается по ГОСТ 2590 и поставляется в следующих исполнениях:
- горячекатаный диаметром 10–250 мм, длина 2–6 м;
- кованый диаметром 80–400 мм для крупных поковок;
- калиброванный диаметром 10–60 мм с допуском h9–h11;
- со снятой наружной фаской или обточенный по требованию заказчика.
| Диаметр, мм | Состояние поставки | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | Твердость, HB |
|---|---|---|---|---|
| 20 | калиброванный | 590 | 35 | 187 |
| 50 | горячекатаный | 590 | 35 | 187 |
| 100 | горячекатаный | 570 | 30 | 187 |
Вопросы и ответы
До какой температуры можно эксплуатировать круг 20Х23Н18?
Длительная работа материала допустима до 900 C в окислительной среде. Окалиностойкость сохраняется до 1000 C, однако при превышении 900 C наблюдается интенсивный рост зерна и снижение жаропрочных свойств.
Подвергается ли круг 20Х23Н18 закалке и отпуску?
Сталь 20Х23Н18 не упрочняется термической обработкой. Оптимальное состояние достигается аустенизацией при 1050–1100 C с последующим охлаждением на воздухе или в воде.
Какие сварочные материалы применяются для соединения круга 20Х23Н18?
Рекомендуются аустенитные электроды типа ЭА-395/9 и присадочная проволока Св-07Х25Н13. Сварка выполняется аргонодуговым методом с ограниченным тепловложением для предотвращения выделения -фазы.
В каких средах не рекомендуется использовать круг 20Х23Н18?
Материал непригоден для контакта с серосодержащими газами и расплавами серы при высоких температурах. Также не рекомендуется применение в восстановительных средах, разрушающих оксидную пленку.
