Сплав 12Х13 применяется для изготовления деталей с повышенной пластичностью, подвергающихся ударным нагрузкам, для изделий, подвергающиеся действию слабоагрессивных сред при комнатной температуре, а также деталей, работающих при 450-500 °С, лопаток паровых турбин, работающих при температурах до +580 °С, труб и деталей котлов, деталей авиастроения, деталей авиационных приборов, винтов, болтов, гаек, небольших шестерен, деталей зацепления и лопаток компрессоров, термически обрабатываемых на твердость HRC<35, цельнокатаных колец различного назначения.Примечание Сталь хромистая коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная мартенсито-ферритного класса. Наибольшая коррозионная стойкость достигается после термической обработки (закалка с отпуском) и полировки. Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации в течение длительного времени - до +550 °C. Температура интенсивного окалинообразования в воздушной среде +700 °C.
ГОСТы и ТУ на сплав 12Х13
ГОСТ 1133-71 "Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент"; ГОСТ 18143-72 "Проволока из высоколегированной коррозионно-стойкой и жаростойкой стали. Технические условия."; ГОСТ 18907-73 "Прутки нагартованные, термически обработанные шлифованные из высоколегированной и коррозионно-стойкой стали. Технические условия."; ГОСТ 25054-81 "Поковки из коррозионно-стойких сталей и сплавов. Общие технические условия."; ТУ 14-226-141-98 ; ГОСТ 4405-75 "Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент."; ГОСТ 14955-77 "Сталь качественная круглая со специальной отделкой поверхности. Технические условия."; ГОСТ 2590-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент."; ГОСТ 2591-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент."; ГОСТ 7417-75 "Сталь калиброванная круглая. Сортамент."; ГОСТ 4405-75 "Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент."; ГОСТ 8559-75 "Сталь калиброванная квадратная. Сортамент."; ГОСТ 8560-78 "Прокат калиброванный шестигранный. Сортамент."; ГОСТ 1133-71 "Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент."; ГОСТ 5632-72 "Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки."; ГОСТ 103-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент."; ГОСТ 5949-75 "Сталь сортовая и калиброванная коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия."; ГОСТ 2879-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент."; ТУ 14-11-245-88 "Профили стальные фасонные высокой точности. Технические условия."; ОСТ 3-1686-90 "Заготовки из конструкционной стали для машиностроения. Общие технические условия.";
Химический состав сплава 12Х13
C
Cr
Mn
P
S
Si
0,09-0,15
12,0-14,0
≤0,80
≤0,030
≤0,025
≤0,80
Механические свойства сплава 12Х13
Механические свойства при 20°С
Состояние поставки
Сечение ,мм
tисп. ,°C
tотпуск ,°C
St|S0,2 ,МПа
sB ,МПа
d5 ,%
d4
d
d10
y ,%
KCU, кДж/м2
HB
HRC
HRB
HV
HSh
Градация показателей свойств готовых термообработанных деталей по ОСТ 1 90005-91
640-830
197-248
Заготовки (поковки и штамповки) по ОСТ 95-10-72. Закалка в масло или на воздухе с 1000-1050 °С + Отпуск при 680-790 °С, охлаждение в масле или на воздухе (образцы)
КТ40
≤200
≥392
≥588
≥20
≥45
≥882
192-241
Заготовки деталей трубопроводной арматуры по СТ ЦКБА 016-2005. Закалка в масло с 1000-1050 °C + Отпуск при 700-790 °C, охлаждение на воздухе
≤60
≥410
≥588
≥20
≥60
≥882
170-195
Кольца цельнокатаные по ОСТ 1 92049-76. Закалка на воздухе или в масло с 1000-1050 °С + Отпуск при 700-790 °С, охлаждение на воздухе и ли в масле и в воде
Образец 25 мм
≥410
≥590
≥15
≥48
≥657
Лента холоднокатаная 0,05-2,00 мм по ГОСТ 4986-79. Отжиг или отпуск при 740-800 °C (образцы)
0,2-2,0
≥440
≥17
<0,2
≥440
≥9
Листовой горячекатаный (1,5-3,9 мм) и холоднокатаный (0,7-3,9 мм) прокат по ГОСТ 5582-75. Отжиг или отпуск при 740-780 °C
≥440
≥21
Листовой горячекатаный (4,0-50,0 мм) и холоднокатаный (4,0-5,0 мм) прокат по ГОСТ 7350-77. Закалка на воздухе с 960-1020 °С + Отпуск при 680-780 °С, охлаждение на воздухе или с печью
≥345
≥490
≥21
Листовой горячекатаный (4,0-50,0 мм) и холоднокатаный (4,0-5,0 мм) прокат по ГОСТ 7350-77. Отжиг по режиму изготовителя
≥250
≤650
≥15
Поковки. Закалка на воздухе с 1000-1050 °C + Отпуск при 700-790 °C, охлаждение на воздухе, в масле или воде
≤60
≥412
≥589
≥17
≥50
≥587
147-217
100-300
≥412
≥589
≥20
≥60
≥883
147-217
300-1000
≥392
≥539
≥14
≥35
≥481
187-229
60-100
≥412
≥589
≥19
≥55
≥785
147-217
Проволока в состоянии поставки по ГОСТ 18143-72 (относительное удлинение, % при расчетной длине образца 100 мм указано дл я проволоки 1-го класса, в скобках - для 2-го класса)
термообработанная
1,0-6,0
490-740
≥20 (≥16)
Прокат в состоянии поставки, без термообработки
Проволока
≥500
≥14
Трубы г/д
≥400
≥21
Трубы х/д
≥220
≥400
Прутки и полосы горячекатаные и кованые по ГОСТ 18968-73. Нормализация или закалка при 1000-1050 °C, охлаждение на воздухе или в масле + Отпуск при 660-770 °C, охлаждение на воздухе
Образец
440-610
≥620
≥20
≥60
≥784
192-229
Образец
540-705
≥670
≥16
≥60
≥588
207-241
Прутки, обработанные на заданную прочность (ТП) по ГОСТ 18907-73
≥5,0
490-780
≥16
Сортовой прокат горячекатаный и кованый по ГОСТ 5949-75. Закалка на воздухе или в масле с 1000-1050 °C + Отпуск при 700-790 °C, охлаждение на воздухе
Образец
≥410
≥590
≥20
≥60
≥883
Сортовой прокат горячекатаный и кованый по СТП 26.260.484-2004. Закалка в масло или на воздухе с 1000-1050 °C + Отпуск при 650-790 °C, охлаждение на воздухе, в масле или воде
Образец
≥420
≥600
≥20
≥60
≥882
Трубы бесшовные горячедеформированные в состоянии поставки по ГОСТ 9940-81
Образец
≥392
≥21
Фасонные прутки (г/к, х/к и х/т - для лопаток паровых турбин; х/к и х/т - для связи лопаток паровых турбин) по ГОСТ 19442-74. Закалка на воздухе или в масло с 1000-1050 °C + Отпуск при 660-770 °C, охлаждение на воздухе (указана категория прочности)
КП45
Образец
441-607
617-784
≥20
≥60
≥784
187-229
Штамповки по ОСТ 1 90176-75. Закалка в масло или на воздухе с 1050 °C + Отпуск при 700-790 °C, охлаждение на воздухе или в масле
Образец
≥412
≥589
≥20
≥60
≥882
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
Состояние поставки
Сечение ,мм
tисп. ,°C
tотпуск ,°C
St|S0,2 ,МПа
sB ,МПа
d5 ,%
d4
d
d10
y ,%
KCU, кДж/м2
HB
HRC
HRB
HV
HSh
Листовой прокат. Закалка на воздухе с 960 °С + Отпуск
≥250
≥930
≥1270
≥15
≥60
360-380
≥540
≥780
≥980
≥20
≥65
260-350
≥600
≥620
≥780
≥22
≥65
210-250
Механические свойства при повышенных температурах
Состояние поставки
Сечение ,мм
tисп. ,°C
tотпуск ,°C
St|S0,2 ,МПа
sB ,МПа
d5 ,%
d4
d
d10
y ,%
KCU, кДж/м2
HB
HRC
HRB
HV
HSh
Образец прокатаный диаметром 10 мм и длиной 50 мм. Скорость деформирования 20 мм/мин. Скорость деформации 0,007 1/с
800
≥69
≥82
≥48
≥95
900
≥63
≥78
≥60
≥81
1000
≥38
≥53
≥68
≥90
1100
≥24
≥33
≥72
≥96
1200
≥14
≥20
≥62
≥95
Сортовой прокат. Закалка в масло с 1030-1050 °С + Отпуск при 680-700 °С
20
570-590
700-730
19-22
66-68
200
530-550
650-660
≥17
≥67
300
510-550
600-650
14-16
66-69
400
460-490
570
13-15
64-67
500
440-470
520-540
15-18
≥70
600
310-410
330-450
20-27
79-85
186-265
Механические свойства в зависимости от тепловой выдержки
Состояние поставки
Сечение ,мм
tисп. ,°C
tотпуск ,°C
St|S0,2 ,МПа
sB ,МПа
d5 ,%
d4
d
d10
y ,%
KCU, кДж/м2
HB
HRC
HRB
HV
HSh
Прутки при 20 °С. Закалка в масло с 1000-1050 °С + Отпуск при 750 °С (указана температура и время тепловой выдержки)
450 °С, 5000 ч
≥430
≥630
≥24
≥71
500 °С, 10000 ч
≥390
≥610
≥22
≥63
500 °С, 20000 ч
≥370
≥610
≥20
≥52
500 °С, 5000 ч
≥420
≥610
≥24
≥71
Механические свойства при испытании на длительную прочность
Предел ползучести, МПа
Скорость позучести, %/ч
Температура испытания, °C
Предел длительной прочности, МПа
Длительность испытания, ч
Температура отпуска, °C
103
1/100000
450
441
10000
450
93
1/10000
500
216
100000
450
56
1/100000
500
142
10000
500
121
1/100000
400
118
100000
500
Физические свойства сплава 12Х13
Температура испытания, °С
0
20
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
Модуль нормальной упругости (Е, ГПа)
217
217
212
206
198
189
180
Модуль упругости при сдвиге кручением (G, ГПа)
85
80
80
77
73
68
62
Плотность (r, кг/м3)
7720
7720
7700
7670
7640
7620
7580
7550
7520
7490
7500
Коэффициент теплопроводности (l, Вт/(м · °С))
28
28
28
28
27
26
26
25
27
Уд. электросопротивление (R, НОм · м)
506
506
584
679
769
854
938
1021
1103
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)
10,2
11,2
11,4
11,8
12,2
12,4
12,7
13
10,8
10,8
11,7
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))
473
487
506
527
554
586
636
657
657
666
Коррозионная стойкость сплава 12Х13
Среда
Температура испытания °C
Скорость коррозии, мм/год
Длительность испытания, ч
Глубина мм/год
Вода
300
50
0,001
Морская вода
3000
0,001
7 % раствор HNO3
20
720
0,004
Технологические параметры 12Х13
Обрабатываемость резаньем
В закаленном и отпущенном состоянии при НВ 235 и sВ=730 МПа Kn тв.спл.=0,8 Kn б.ст.=0,5. Для улучшения обрабатываемости и получения твердости НВ ≤ 170 заготовки подвергают отжигу при 740-780 °C в течение 1-3 ч с охлаждением на воздухе.
Особенности термической обработки
Для получения показателей механических свойств и твердости, установленных СТ ЦКБ А 010 и для достижения максимальной коррозионной стойкости, детали (заготовки) арматуры должны подвергаться закалке и отпуску. Сталь мартенсито-ферритного класса применяют в закаленном и отпущенном состоянии. Для стали 12Х13 обычно применяют два режима термической обработки, обеспечивающих сочетание коррозионной стойкости с различным уровнем прочности. Первый режим - закалка с 980-1020 °С с охлаждением в масле или на воздухе и отпуск при 250-400 °С, охлаждение на воздухе. Второй режим - закалка с 920-950 °С, охлаждение в масле или на воздухе и отпуск 540-700 °С. Если сталь 12Х13 используется как жаропрочный материал, то термообработку проводят в виде закалки с 1000-1050 °С на воздухе или масле и отпуска при 650-790 °С с охлаждением на воздухе, масле или в воде. Нагрев под закалку крупногабаритных и сварных изделий, а также изделий, имеющих резкие переходы по толщине, проводят с предварительным подогревом при 700-750 °С. При этом время выдержки уменьшается на 25 %. Не допускается проводить отпуск при 400-500 °С в связи с тем, что резко падает ударная вязкость изделия. Низкий отпуск (275-350 °С) не допускается для крепежных деталей и прецизионных пар, так как во время работы и хранения при минусовых температурах может произойти увеличение их размеров в результате превращения остаточного аустенита в мартенсит.Сварные узлы и изделия из стали 12Х13 для повышения коррозионной стойкости подвергают отжигу по режиму: нагрев до 690-750 °С, выдержка - 1,5-2,0 ч, охлаждение на воздухе.
Свариваемость
Ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом, АрДС и КТС. Подогрев и термообработка применяются в зависимости от метода сварки, вида и назначения конструкции.
Склонность к отпускной хрупкости
Склонна.
Температура ковки
Начала - 1230 °C, конца - 850 °C. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101-350 мм - в ямах.