20Х23Н18, также известная как Х23Н18 и ЭИ417, является жаропрочной высоколегированной сталью. Материал применяют для деталей, работающих при температурах 650–700 °C, а также для элементов камер сгорания и печного оборудования, рассчитанного на работу при 1000–1050 °C. В справочных данных для этой марки приведены химический состав, механические и физические свойства, сведения о свариваемости, термической обработке и нормативных документах для разных видов поставки.
Назначение и рабочие температурные условия
К основным изделиям из этой стали относятся рабочие и направляющие лопатки, поковки и бандажи. Материал также используют для деталей камер сгорания и другого печного оборудования. Для отдельных видов деталей в исходных данных указаны температурные интервалы 650–700 °C и 1000–1050 °C, поэтому назначение проката связывают с жаровой работой, а не только с формой или способом поставки.
В качестве заменителей указаны 20Х23Н13 и 15Х25Т. Эти обозначения приведены в справочном документе именно как сведения о возможной замене, поэтому выбор конкретной марки должен соответствовать назначению детали и установленным требованиям к материалу.
Химический состав и классификация
Основу состава образуют хром и никель. Массовая доля хрома указана в пределах 22–25 %, никеля 17–20 %. Для углерода, кремния, марганца, серы и фосфора заданы верхние пределы. Такое представление состава используется в справочных данных для контроля соответствия материала установленным значениям.
| Элемент | Содержание, % |
|---|
| Углерод | до 0,2 |
| Кремний | до 1 |
| Марганец | до 2 |
| Никель | 17–20 |
| Сера | до 0,02 |
| Фосфор | до 0,035 |
| Хром | 22–25 |
Свариваемость материала обозначена как ограниченная. В пояснении к классификации указано, что для такого типа сварки требуется подогрев до 100–120 °C и последующая термическая обработка. Эти условия относятся к приведённой в документе классификации свариваемости и должны учитываться при разработке технологии соединения.
- Другие обозначения: Х23Н18 и ЭИ417.
- Класс материала: жаропрочная высоколегированная сталь.
- Указанные заменители: 20Х23Н13 и 15Х25Т.
- Свариваемость: ограниченно свариваемая.
- Зарубежные обозначения включают 310, 310S, 314, S31000, S31008, S31400, 1.4845, X12CrNi25-21 и другие варианты.
Механические и физические характеристики
Механические показатели при температуре 20 °C зависят от сортамента и нормативного документа. Для труб в таблице приведены предел кратковременной прочности 500 МПа, предел пропорциональности 200 МПа, относительное удлинение 35 % и относительное сужение 50 %. Для прутка по ГОСТ 5949-75 указаны 490 МПа, 196 МПа, 35 % и 50 % соответственно.
| Сортамент | Нормативный документ | Предел прочности, МПа | Предел пропорциональности, МПа | Удлинение, % | Сужение, % |
|---|
| Трубы | указан в справочных данных | 500 | 200 | 35 | 50 |
| Пруток | ГОСТ 5949-75 | 490 | 196 | 35 | 50 |
| Лист толстый | ГОСТ 7350-77 | 540 | 265 | 35 | не указано |
| Лист тонкий | ГОСТ 5582-75 | 510 | 245 | 35 | не указано |
| Лист тонкий | ГОСТ 4986-79 | 570 | не указано | 19–38 | не указано |
Физические свойства приведены для температур от 20 до 900 °C. Плотность составляет 7900 кг/м3 при 20 °C, 7760 кг/м3 при 400 °C, 7720 кг/м3 при 500 °C, 7670 кг/м3 при 600 °C, 7620 кг/м3 при 700 °C и 7540 кг/м3 при 900 °C. Модуль упругости указан как 2,04×105 МПа при 20 °C, 1,86×105 МПа при 300 °C, 1,63×105 МПа при 600 °C и 1,44×105 МПа при 800 °C.
Для коэффициента температурного расширения в таблице приведены значения 13,8×10−6 1/°C при 20 °C, 14,9×10−6 1/°C при 100 °C, 15,7×10−6 1/°C при 200 °C, 16,6×10−6 1/°C при 300 °C и 17,85×10−6 1/°C при 600–700 °C. Теплопроводность указана в диапазоне от 15,9 до 17,85 Вт/(м·°C) для температур 100–700 °C, а удельная теплоёмкость при 20 °C составляет 1000 Дж/(кг·°C).
Термическая обработка и выбор проката
В справочном документе для труб и прутка указана закалка при 1100–1150 °C с охлаждением на воздухе. Для толстого листа по ГОСТ 7350-77 приведён режим 1030–1130 °C с охлаждением в воде. Для тонкого листа по ГОСТ 5582-75 указана закалка при 1080–1150 °C с охлаждением в воде, а для листа по ГОСТ 4986-79, при 1050–1080 °C с охлаждением на воздухе.
Вид поставки выбирают вместе с формой изделия и применимым нормативным документом. Для сортового и фасонного проката в документе перечислены ГОСТ 1133-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 5949-75, ГОСТ 7417-75 и ГОСТ 8559-75. Для листов и полос указаны ГОСТ 103-2006, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 19904-90, ГОСТ 4405-75, ГОСТ 5582-75 и ГОСТ 7350-77. Для лент приведён ГОСТ 4986-79.
Прокат 20Х23Н18 в ассортименте
В каталоге марка представлена в нескольких группах проката. К ним относятся жаропрочные нержавеющие квадраты, калиброванные квадраты и круги, круглые, квадратные и шестигранные прутки, а также калиброванные и нержавеющие прутки. Доступны категории жаропрочного круглого и квадратного прутка, жаропрочного шестигранника, нержавеющих шестигранников, полос и шин.
Также в связанных категориях указаны нержавеющие рифлёные листы, проволока, гнутые и горячекатаные швеллеры, бесшовные и электросварные трубы. Такое разделение помогает искать материал по форме поставки, не смешивая сортовой, листовой, трубный и фасонный прокат. Нормативный документ для марки содержит отдельные сведения о составе, свойствах и термической обработке, поэтому при подборе позиции ориентируются на конкретный вид изделия.