Сталь 30Х13: характеристики, расшифровка, химический состав
| Страна | Стандарт | Описание | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Россия | ГОСТ 5949-75 | Сталь сортовая и калиброванная коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия | ||||||||||
| Россия | ГОСТ 18143-72 | Проволока из высоколегированной коррозионностойкой и жаростойкой стали. Технические условия | ||||||||||
| Россия | ГОСТ 18907-73 | Прутки нагартованные,термически обработанные шлифованные из высоколегированной и коррозионностойкой стали. Технические условия | ||||||||||
| Россия | ГОСТ 25054-81 | Поковки из коррозионно-стойких сталей и сплавов. Общие технические условия | ||||||||||
Характеристики стали 30Х13
| Классификация | Сталь коррозионно-стойкая жаропрочная |
| Применение | Режущий, мерительный инструмент, пружины, карбюраторные иглы, штоки поршневых компрессоров, детали внутренних устройств аппаратов и другие различные детали, работающие на износ в слабоагрессивных средах до 450 °С |
Сталь мартенситного класса
Расшифровка: первая цифра указывает на процентное содержание углерода в сплаве, буква «Х» - на наличие хрома, цифры после буквы - на процент его содержания в сплаве.
3Х13 - хромистая коррозионностойкая сталь мартенситной группы с особыми химическими свойствами. Также данная сталь классифицируется, как среднеуглеродистая, высоколегированная. Её целесообразно использовать для производства после закалки и отпуска (уже со шлифованной и полированной поверхностью).
Изделия из этой марки стали характеризуются уникальными свойствами: повышенная твёрдость, высокие жаростойкость и жаропрочность при высокой способности к сопротивлению образованию коррозийных отложений. Изделия выдерживают до 600-650 ˚С, без ущерба для своих свойств. А также - 90 мин в морской воде при температуре 100 ˚С.
Жаропрочность 3Х13 проявляется в том, что поверхность деталей и конструкций не подвержена образованию окалины, и не теряет изначальных характеристик даже при высоких температурах.
Изделия 3Х13 не поддаются деформациям, устойчивы к ударным нагрузкам, получают после закалки высокое сопротивление агрессивному влиянию. Все прочностные характеристики данной стали зависят от режимов термообработки. Закалка повышает твёрдость, предел прочности, но снижает вязкость структуры, что может привести к усталостному разрушению при условии работы при переменных нагрузках - поверхность изделия начинает крошиться, и покрываться трещинами.
Химический состав 30Х13
Массовая доля элементов стали 30Х13 по ГОСТ 5949-75
|
C (Углерод) |
Si (Кремний) |
Mn (Марганец) |
P (Фосфор) |
S (Сера) |
Cr (Хром) |
Mo (Молибден) |
Ni (Никель) |
V (Ванадий) |
Ti (Титан) |
Cu (Медь) |
W (Вольфрам) |
Fe (Железо) |
| 0,26 - 0,35 | < 0,8 | < 0,8 | < 0,03 | < 0,025 | 12 - 14 | < 0,3 | < 0,6 | < 0,2 | < 0,2 | < 0,3 | < 0,2 | остальное |
Механические свойства стали 30Х13
| Прокат | Размер, мм | Направление | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Предел кратковременной прочности, ST, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % | Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см2 |
| Лист | 1 - 4 | Продольный | 500 | - | 15 | - | - |
| Поковки | - | Продольный | 850 | 710 | 12 | 40 | 350 |
| Проволока | До Ж6 | - | 700 | - | 12 | - | 350 |
Коррозийная стойкость стали
| Среда | Температура, °С | Длительность испытания, час | Глубина коррозии, мм/год |
| Морская вода | 100 | 93 | 0,01 |
| 63,4 % раствор H2SO4 | 15 | 24 | 2,1 |
| Пар - воздух | 100 | 50 | 0,018 |
Примечание: Для повышения коррозионной стойкости рекомендуется производить отпуск при температуре до 300 ºС или свыше 650 ºС.
Механические свойства стали при повышенных температурах
| Температура испытаний, °С | Предел текучести, σ0,2, МПа | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % | Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см2 |
| Прокат. Нормализация при 1000 °С, воздух. Отпуск при 650 °С, 2 - 3 часа | |||||
| 20 | 700 | 940 | 16 | 52 | 54 |
| 200 | 660 | 820 | 14 | 58 | 127 |
| 300 | 630 | 770 | 13 | 53 | 122 |
| 400 | 570 | 710 | 13 | 53 | 157 |
| 500 | 530 | 610 | 14 | 55 | 162 |
| 600 | 410 | 450 | 21 | 81 | 157 |
| Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм. Деформированный Скорость деформирования 16 мм/мин, скорость деформации 0,009 с-1 | |||||
| 800 | 77 | 89 | 67 | 98 | - |
| 900 | 93 | 130 | 82 | 82 | - |
| 1000 | 50 | 76 | 70 | 97 | - |
| 1100 | 37 | 43 | 71 | 98 | - |
| 1200 | 26 | 29 | 74 | 98 | - |
Механические свойства прутков в зависимости от тепловой выдержки
| Режим термообработки | Температура, °С | Время, час | Предел текучести, σ0,2, МПа | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % | Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см2 |
| - | 550 | 3000 | 672 | 860 | 16 | 51 | 44 |
| Закалка при 1000 °С, воздух. | 600 | 3000 | 620 | 800 | 20 | 56 | 50 |
| Отпуск при 650 °С, воздух. | 550 | 7000 | 610 | 800 | 18 | 54 | 49 |
| - | 600 | 10000 | 420 - 450 | 670 | 23 - 26 | 57 | - |
Механические свойства стали в зависимости от температуры отпуска
| Температура отпуска, °С | Предел текучести, σ0,2, МПа | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % | Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см2 | Твердость, НВ |
| Закалка при 1050 °С, воздух | ||||||
| 200 | 1300 | 1600 | 13 | 50 | 81 | 46 |
| 300 | 1270 | 1460 | 14 | 57 | 98 | 42 |
| 450 | 1330 | 1510 | 15 | 57 | 71 | 45 |
| 500 | 1300 | 1510 | 19 | 54 | 75 | 46 |
| 600 | 920 | 1020 | 14 | 60 | 71 | 29 |
| 700 | 650 | 78 | 18 | 64 | 102 | 20 |
Механические свойства стали при испытании на длительную прочность
| Предел ползучести, МПа | Скорость ползучести %/ч | Температура, °С |
| 131 | 1/100000 | 400 |
| 82 | 1/100000 | 450 |
Примечание: Предел выносливости σ-1 = 372 МПа при n = 107 (образцы гладкие).
Ударная вязкость прутков стали сечением 25 мм KCU, Дж/см2
| Т= +20 °С | Т= -20 °С | Т= -50 °С |
| 63 | 52 | 45 |
Свойства по стандарту ГОСТ 5949-75
| Термообработка | Сечение, мм | Предел текучести, σ0,2, МПа | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % | Ударная вязкость, KCU, Дж / см2 | Твердость, НВ |
| Закалка при 950-1020 °С, масло. Отпуск при 200-300 °С, воздух или масло. | Образцы | - | - | - | - | - | (50) |
Свойства по стандарту ГОСТ 18143-72
| Термообработка | Сечение, мм | Предел текучести, σ0,2, МПа | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % | Ударная вязкость, KCU, Дж / см2 | Твердость, НВ |
| Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность. | 1,0 - 6,0 | - | 490 - 830 | 12 | - | - | - |
Свойства по стандарту ГОСТ 18907-73
| Термообработка | Сечение, мм | Предел текучести, σ0,2, МПа | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % | Ударная вязкость, KCU, Дж / см2 | Твердость, НВ |
| Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность. | 1-30 |
- |
530 - 780 |
12 |
- |
- | - |
Свойства по стандарту ГОСТ 25054-81
| Термообработка | Сечение, мм | Предел текучести, σ0,2, МПа | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % | Ударная вязкость, KCU, Дж / см2 | Твердость, НВ |
| Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность. | До 1000 | 588 | 735 | 14 | 40 | 29 | Поверхности 235-277 |
Физические свойства 30Х13
| Температура, °С | Модуль упругости, E 10- 5,МПа | Коэффициент линейного расширения, a 10 6, 1/°С | Коэффициент теплопроводности, l, Вт/м·°С | Удельная теплоемкость, C, Дж/кг·°С | Удельное электросопротивление, R 10 9, Ом·м |
| 20 | 2,23 | - | - | - | 522 |
| 100 | - | 9,98 | 26,4 | 473 | 595 |
| 200 | 2,14 | 10,63 | 27,2 | 502 | 684 |
| 300 | 2,06 | 10,13 | 27,7 | 540 | 769 |
| 400 | 1,97 | 11,70 | 27,7 | 582 | 858 |
| 500 | 1,85 | 11,83 | 27,2 | 653 | 935 |
| 600 | 1,74 | 12,30 | 26,7 | 749 | 1015 |
| 700 | - | 12,50 | 25,6 | 879 | 1099 |
| 800 | - | 12,60 | 25,1 | 783 | - |
| 900 | - | - | 26,7 | 657 | - |
Свойства по стандарту ГОСТ 5949-75
*Типичное значение свойства для низкоуглеродистой и низколегированной стали. Эта величина не предусмотрена стандартами, она носит ориентировочный характер и не может быть использована с целью проектирования
Технологические свойства марки 30Х13
| Удельный вес | 7670 кг/м3 |
| Термообработка | Отпуск при 740 - 800 °С |
| Температура ковки | Начала - 1250 °С , конца - 850 °С. Сечения до 400 мм подвергаются низкотемпературному отжигу с одним переохлаждением |
| Твердость материала | HB 10 -1 = 131 - 207 МПа |
| Температура критических точек | Ac1 = 810 , Ac3(Acm) = 860 , Ar3(Arcm) = 660 , Ar1 = 710 , Mn = 240 |
| Обрабатываемость резанием | В закаленном и отпущенном состоянии при HB 241 и σв = 730 МПа, К υ тв. спл = 0,7, Кυ б.ст = 0,45 |
| Свариваемость материала | Не применяется для сварных конструкций |
| Флокеночувствительность | Не чувствительна |
| Склонность к отпускной хрупкости | Малосклонна |
| Жаростойкость | Стойкая до температуры 600 - 650 °С |
Термообработка
30Х13 хорошо поддаётся горячему пластическому деформированию при 1100-850 °С. Но так как эта сталь склонна к образованию трещин при быстрых операциях нагревания и охлаждения, то рекомендуют при нагревании в процессе горячей деформации использовать замедленную операцию - до 830 °С, а после деформирования – такое же медленное охлаждение в печи или песке.
Процесс холодного пластического деформирования данной стали имеет ограничения. После холодного пластического деформирования необходим отжиг при 750 °С.
Смягчающая термическая обработка после горячего деформирования заключается в промежуточном отжиге при 740-800 °С или в полном отжиге при 810-880 °С, и с обязательным медленным охлаждением до 600 °С.
Финишная термообработка: закалка при 950-1050 °С - охлаждение в масле или на воздухе - отпуск до получения нужной твердости и коррозионной стойкости.
Закалка для 30Х13, из которой предполагается изготавливать хирургические и мерительные инструменты, проходит при 1020-1040 °С, и последующим охлаждением в щелочи при 350 °С, это способствует снижению риска коробления и повышению упругости.
Ковка
Ковку проводят при температурах 1250 °С – 850 °С. Изделия с сечениями до 400 мм отжигают при низких температурах с одним переохлаждением.
Резание
Резку выполняют в закаленном и отпущенном состоянии при HB 241.
Сварка
Данная сталь для сварных конструкций непригодна.
Флокены не образуются, к отпускной хрупкости практически не имеет склонности.
Дополнительные характеристики 30Х13
| США | Германия | Япония | Франция | Англия | Евросоюз | Италия | Испания | Китай | Швеция | Польша | Чехия |
| ASTM,AISI | DIN,WNr | JIS | AFNOR | BS | EN | UNI | UNE | GB | SS | PN | CSN |
| 420 | 1.4028 | SUS420J2 | 410F21 | 420S45 | 1.4028 | GX30Cr13 | F.3403 | 3Cr13 | 2304 | 3H13 | 17023 |
| 420F | X20Cr13 | - | Z30C13 | En56D | X30Cr13 | X30Cr13 | X30Cr13 | - | - | - | - |
| S420020 | X30Cr13 | - | Z33C13 | - | - | - | - | - | - | - | - |
Найдено в торговом каталоге metal.place
