Сталь 20Х23Н18 жаростойкая, жаропрочная, нержавеющая

Автор: | 08.06.2020

Содержание

Заменители

  • Сталь 20Х23Н13,
  • Сталь 15Х25Т.

Иностранные аналоги

Великобритания (B.S.) 310S16
США (UNS) S31400 (310S)
Швеция (SS) 2361
Япония (JIS) SUS 310S

Расшифровка





Согласно ГОСТ 5632-2014 наименование марок стали состоит из цифр и буквенного обозначения химических элементов:

  • Цифра 20 перед буквенным обозначением указывает максимальную массовую долю углерода в стали в сотых долях процента, т.е. максимальное содержание углерода в стали может достигать 0,20%.
  • Буква Х указывает, что сталь легирована хромом, цифра 23 после буквы указывает, что среднее содержание хрома в стали до 23%.
  • Буква Н указывает, что сталь легирована никелем, цифра 18 после буквы указывает, что среднее содержание никеля в стали до 18%.

Вид поставки

  • Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88.
  • Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
  • Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.
  • Лист толстый ГОСТ 7350-77, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 19904-90.
  • Лента ГОСТ 4986-79.
  • Полоса ГОСТ 4405-75, ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.

Характеристики и применение

Сталь 20Х23Н18 (Условное обозначение ЭИ417) жаростойкая и жаропрочная аустенитного класса. Данную сталь выплавляют в открытых электропечах. Рекомендуемая максимальная температура применения в течение длительного времени (до 10000 ч), 1000 °C. Температура начала интенсивного окалинообразования в воздушной среде, 1050 °C. В интервале 600-800 °C склонны к охрупчиванию из-за образования σ-фазы.

  • поковки,
  • бандажи для работы при 650-700 °С,
  • детали камер сгорания,
  • муфели,
  • экраны,
  • детали горелочных устройств с рабочей температурой до 1050 °,
  • хомуты,
  • подвески и другие детали крепления котлов, муфелей для работы при температуре до 1100 °С,
  • Трубы и детали установок для конверсии метана, пиролиза,
  • листовые детали,
  • бесшовные трубы.




Химический состав, % (ГОСТ 5632-72)

C Si Mn Cr Ni Ti S P Cu
не более не более
0,20 1,0 2,0 22,0-25,0 17,0-20,0 0,2 0,02 0,035 0,30

Химический состав, % (ГОСТ 5632-2014)

Марка стали Массовая доля элементов, %
C,
углерод
Si,
кремний
Mn,
магний
Cr,
хром
Ni,
никель
Ti,
титан
Al,
алюминий
W,
вольфрам
Mo,
молибден
Nb,
ниобий
V,
ванадий
Fe,
железо
S,
сера
P,
фосфор
Прочие
Не более
20Х23Н18 Не более
0,20
Не более
1,00
Не более
2,00
22,00-25,00 17,00-20,00 Осн. 0,025 0,035

ПРИМЕЧАНИЕ. Знак «-» означает, что массовая доля данного элемента не нормируется и не контролируется. В сталях, не легированных титаном, допускается массовая доля титана в соответствии с 6.3 ГОСТ 5632-2014.



Рекомендуемый режим термической обработки стали [1]

Закалка с 1050-1150 °C на воздухе или в воде.

Механические свойства

ГОСТ Состояние поставки Сечение, мм σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ, %
не менее
ГОСТ 5949-75 Пруток.
Закалка с 110-1150 °С
на воздухе или в воде
60 196 490 35 50
ГОСТ 7350-77 Лист горячекатаный
или холоднокатаный.
Закалка с 1030-1130 °С
в воде
(образцы поперечные)
Св. 4 264 539 35
ГОСТ 4986-79 Лента холоднокатаная.
Закалка с 1050-1080 °С
в воде или на воздухе
До 0,2
0,2-2,0

580
580
(19)
(38)

Механические свойства прутков сечением 38-55 мм в зависимости от тепловой выдержки и температуры испытания

Термообработка Тепловая выдержка tисп, °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/см2
t, °С τ, ч
Закалка с 1180 °С
в воде;
старение при 800°С, 4 ч
650 10000 20
650
330
205
590-630
240-390
12-18
11-15
28
16-21
64-69
127
700 10000 20
650
320
195
510-550
285-330
5-6
4-5
8-10
5-8
15
49
800 2000 20
500
650
800
295
195
175
145
640
460
390
185
26-35
22
14-19
6-8
29-42
33-43
23-24
12-16
59

137-167
800 4000 20
500
650
800
315
195
185
135
590-630
470
350
185
17-32
18-25
8-12
7-10
20-39
29-35
15-17
13-18
34
54-59
78-98
800 10000 20
650
275
175
580-620
340-370
14-28
5-10
20-39
20
34
73-80

Механические свойства при испытании на длительную прочность

tисп, °С Предел
ползучести, МПа
Скорость
ползучести, %/ч
tисп, °С Предел
длительной
прочности, МПа
τ, ч
650 53 1/100000 650 113 10000
700 34 1/100000 700 59 10000
800 12 1/100000 650 78 100000
700 34 100000

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/см2
Пруток диаметром 38-55 мм.
Закалка c 1180 °С в воде; старение при 800 °С, 4 ч
20 295-320 600-660 29-35 47-54 137-186
300 235 520-540 25-28 45-49 147-166
400 225 540 24-32 39-45 147-166
500 210 520-540 25-31 41-45 171
600 195 440 24 46 176
700 185-195 315-330 19-24 35 171
800 165 185-205 19-27 34 176
Образец диаметром 10 мм и длиной 50 мм, прокатанный.
Скорость деформирования 20 мм/мин; скорость деформации 0,007 1/с
800 215 255 24 67
900 135 135 37 77
1000 64 71 49 77
1100 39 44 51 70
1200 22 27 27 31

Предел выносливости

σ-1, МПа Характеристики прочности
255 σ0,2 = 590 МПа
245 σ0,2 = 290 МПа,
σв = 570 МПа;
твердость HB 140-200;
закалка с 1100 °С в воде или на воздухе

Технологические свойства

Температура ковки, °С начала 1220, конца 900.
Сечения до 350 мм
охлаждаются
на воздухе.
Обрабатываемость резанием Kv тв.спл. = 0,4 в нормализованном
и отпущенном состоянии
при НВ 178 и σв = 610 МПа.

Характеристики свариваемости стали 20Х23Н18, и технологические требования к ней [2]

Структурный
класс
Марки
стали
Характеристика
свариваемости
Технологические
требования
Аустенитный 20Х23Н18 Склонны к
образованию
горячих трещин
Ограничение
погонной
энергии

Электроды для ручной дуговой сварки стали 20Х23Н18 [2]

Сочетание свариваемых сталей
различных групп в
сварном соединении
(А + Б)
Электроды Допускаемая температура
эксплуатации,
условия сварки
А Б Стандарт Тип Марка
Ст.3,
16ГС,
15Г2СФ
20Х23Н18 ГОСТ 10052 Э-11Х15Н25М6АГ2 ЭА-395/9 От минус 40 до 450°С
12ХМ,
10Х2М1,
15Х5М
ТУ 14-168-23 10Х25Н25М3Г2 АНЖР-3У Подогрев 200-300°С,
температура эксплуатации
от 0 до 525°С
08X13 ГОСТ 10052 Э-10Х25Н13Г2,
Э-10Х25Н13Г2Б
ОЗЛ-6,
ЦЛ-9
Подогрев до 150-200°C.
При наличии требований
к МКК до 350°C
(только Э-10Х25Н13Г2Б)
08Х18Н10Т,
10X17H13M3T,
20Х23Ш8
ГОСТ 10052 Э-08Х20Н9Г2Б,
Э-08Х19Н10Г2Б,
Э-09Х19Н10Г2М2Б
ЦЛ-11,
ЦТ-15,
НЖ-13
При наличии требований
к МКК до 350°С,
выше — после
стабилизирующего отжига

ПРИМЕЧАНИЕ:

  1. Температурные условия применения сварных соединений дополнительно ограничиваются условиями применения свариваемых материалов.
  2. При отсутствии требований к МКК, условия применения сварных соединений определяются условиями применения свариваемых материалов.
  3. При сварке более легированных сплавов с менее легированными сплавами и сталями рекомендуется применять сварочные материалы, предназначенные для сварки более легированных сплавов.
  4. После «термического отдыха» (350-400°С, выдержка 3 ч) время до термообработки не ограничивается.

Сварочные материалы для автоматической сварки под флюсом стали 20Х23Н18 [2]

Сочетание свариваемых сталей
различных групп в
сварном соединении
(А + Б)
Электроды Флюс Допускаемая температура
эксплуатации,
условия сварки
А Б Стандарт Марка Марка
Ст.3,
16ГС,
15Г2СФ
20Х23Н18 ГОСТ 2246 Св-10Х16Н25АМ6 АН-26С,
АН-18
От минус 40 до 450°С
12ХМ,
10Х2М1,
15Х5М
ТУ 14-1-4968 Св-08Х25Н40М7 АН-18 От 0 до 550°С
20Х23Н18 ХН28МДТ ГОСТ 2246 Св-10Х16Н25АМ6 АН-26С,
АН-18
От минус 60 до 350°С
ХН78Т ТУ 14-1-4968 Св-08Х25Н25М3
ГОСТ 2246 Св-01Х23Н28М3Д3Т АН-18

ПРИМЕЧАНИЕ:

  1. Температурные условия применения сварных соединений дополнительно ограничиваются условиями применения свариваемых материалов.
  2. При отсутствии требований к МКК, условия применения сварных соединений определяются условиями применения свариваемых материалов.
  3. Сварочный флюс поставляется по ГОСТ Р 52222.
  4. При сварке более легированных сплавов с менее легированными сплавами и сталями рекомендуется применять сварочные материалы, предназначенные для сварки более легированных сплавов.
  5. После «термического отдыха» (350-400°С, выдержка 3 ч) время до термообработки не ограничивается.

Сварочные материалы для сварки в защитных газах стали 20Х23Н18 [2]

Сочетание свариваемых сталей
различных групп в
сварном соединении
(А + Б)
Сварочная
проволока
Защитная
среда
Допускаемая температура
эксплуатации,
условия сварки
А Б Стандарт Марка
Ст.3,
16ГС,
15Г2СФ
20Х23Н18 ГОСТ 2246 Св-10Х16Н25АМ6 CO2 От минус 40 до 450°С
12ХМ,
10Х2М1,
15Х5М
ГОСТ 2246 Св-10Х16Н25 АМ6 CO2 Подогрев до 200-300°С,
температура эксплуатации
от 0 до 525°С
20Х23Н18 ХН28МДТ ГОСТ 2246 Св-10Х16Н25АМ6 Ar От минус 60 до 350°С,
при наличии
требований к МКК
ХН78Т ТУ 14-1-4968 Св-08Х25Н25М3
ГОСТ 2246 Св-01Х23Н28М3Д3Т

ПРИМЕЧАНИЕ:

  1. Температурные условия применения сварных соединений дополнительно ограничиваются условиями применения свариваемых материалов.
  2. При отсутствии требований к МКК, условия применения сварных соединений определяются условиями применения свариваемых материалов.
  3. При сварке более легированных сплавов с менее легированными сплавами и сталями рекомендуется применять сварочные материалы, предназначенные для сварки более легированных сплавов.
  4. После «термического отдыха» (350-400°С, выдержка 3 ч) время до термообработки не ограничивается.

Коррозионная стойкость

Среда t, °С Глубина коррозии,
мм/год
40%-ная H2SO4 20 0,1-1,0
Концентрированная H2SO4 20 0,1

Жаростойкость

Среда t, °С τ, ч Глубина, мм/год Группа
стойкости
или балл
Воздух 650 4500 0,0027 2
750 1500 0,01 3
800 0,044 4

Коэффициент линейного расширения α*106, К-1

Марка стали α*106, К-1 при температуре испытаний, °С
20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800 20-900 20-1000
20Х23Н18 14,9 15,7 16,6 17,3 17,5 17,9 17,9

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Марка Стали λ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
20Х23Н18 14 16 19 22

Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К)

Марка стали c, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С
20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800 20-900 20-1000
20Х23Н18 538

Удельное электросопротивление ρ нОм*м

Марка Стали При температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
20Х23Н18 1000

Модуль нормальной упругости Е, ГПа

Марка Стали При температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
20Х23Н18 200 182 176 170 160 150 141

Плотность ρп кг/см3

Марка Стали При температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
20Х23Н18 7900 7760 7720 7670 7620 7540

Библиографический список

  1. Шлямнев А.П. Коррозионностойкие, жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы 2000 г.
  2. СТО 00220368-011-2007

Узнать еще

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *