Сталь 20Х13 — определение, состав, свойства, аналоги

Определение стали 20Х13

Сталь 20Х13 — коррозионно-стойкая мартенситная хромистая сталь с содержанием хрома 12–14 %. Она относится к группе нержавеющих сталей, способных работать в условиях умеренно агрессивных сред и повышенных температур. Благодаря мартенситной структуре после закалки сталь приобретает высокую твёрдость, прочность и износостойкость, что делает её востребованной в машиностроении, энергетике, приборостроении и производстве арматуры.

Химический состав

• Углерод (C): 0,16–0,25 %
• Кремний (Si): до 0,6 %
• Марганец (Mn): до 0,6–0,8 %
• Хром (Cr): 12–14 %
• Никель (Ni): до 0,6 %
• Сера (S): ≤0,025 %

Этот состав обеспечивает сочетание коррозионной стойкости, жаропрочности и способности к закалке на мартенсит.

Физические свойства

• Плотность (удельный вес): 7670 кг/м³ (7,67 г/см³).
• Модуль Юнга (нормальной упругости): 218 ГПа.
• Модуль сдвига: 86 ГПа.
• Теплопроводность: 26 Вт/(м·°C).
• Удельное электросопротивление: 588 нОм·м.
• Магнитные свойства: ферромагнетик (активно магнитится благодаря ОЦТ-решетке мартенсита).

Механические свойства

• Предел прочности (σᵦ): 650–830 МПа
• Предел текучести (σ₀.₂): 440–635 МПа
• Твёрдость в отожженном (мягком) состоянии: 126 – 197 HB (сталь пластична, легко обрабатывается резанием).
• Твёрдость после закалки и низкого отпуска: твердость возрастает до 38 – 45 HRC (по Бринеллю до 241–415 HB в зависимости от интенсивности охлаждения).

Термообработка

• Точка закипания фазовых превращений (Ac1): 820 °C.
• Точка полного завершения превращения (Ac3): 950 °C.
• Начало обратного превращения при охлаждении (Ar1): 780 °C.
• Температурный диапазон ковки: начинается при 1250 °C и заканчивается при 850 °C.
• Твердость: в отожженном состоянии составляет 126–197 HB, после закалки возрастает до 28–40 HRC.

Закалка формирует мартенситную структуру, обеспечивая высокую твёрдость. Отпуск позволяет регулировать прочность и пластичность под конкретные условия эксплуатации.

Особенности

• Коррозионная стойкость в пресной воде, паре, атмосферных условиях и слабых кислотах.
• Магнитность — сталь магнитится благодаря мартенситной структуре.
• Ограниченная свариваемость — требуется подогрев и последующая термообработка.
• Жаропрочность — сохраняет механические свойства до ~500 °C.
• Хорошая обрабатываемость в отожжённом состоянии, более сложная — после закалки.

Сравнение с аналогами

20Х13 занимает промежуточное положение между пластичными и высокотвёрдыми аналогами, обеспечивая оптимальный баланс свойств.