Сталь 20Х13. Состав и свойства. ~ БЛОГ О ЗАТОЧКЕ

Выводы

Использование наплавки EnDotec DO*04 на сталь 20Х13 без термообработки и после термообработки (отпуск при температуре 300 и 650°С) не рекомендуется. Согласно результатам испытаний, скорость коррозии очень высокая. При отпуске при температуре 650°С трещины не зафиксированы, скорость коррозии в несколько раз меньше. С учетом отсутствия регламентированной методики этот результат можно считать удовлетворительным. Однако твердость наплавки после отпуска 650°С снизилась до 35 HRC, применение наплавки такой твердости снижает износостойкость материала.

Образцы для испытаний

Образцы изготовляли в виде пластины из цилиндрической заготовки стали 20Х13 в исходном отожженном состоянии с наплавкой из En- Dotec DO*04, состав которой представлен в табл. 1

Таблица 1

Состав наплавки EnDotecDO*04

 Элемент  C  Cr  Mn  Co  Mo  S  Si  P
 Содержание, %  0,126  12,55  0,17  13,33  2,74  0,01  0,31  0,02

В заготовке фрезеровали паз шириной 15 и глубиной 20 мм и наплавляли проволоку EnDotec DO*04 электродом (рис. 2).

Рис. 2. Заготовка под образцы с наплавкой

После наплавки вырезали заготовки под образцы размером 10×10×100 мм. Образцы изготовляли следующих типов: №1 – наплавка на сталь 20Х13 в состоянии поставки без термообработки (ТО); №2 – наплавка на сталь 20Х13 после низкого отпуска при температуре 300°С; №3 – наплавка на сталь 20Х13 после отпуска при температуре 650°С. После ТО на образцах оценивали твердость наплавки. Образцы перед испытанием шлифовали до шероховатости Rа = 0,8 мкм.

Методика проведения испытаний

Для хромистых сталей типа 20Х13 условия испытаний на МКК в ГОСТ 6032 не установлены. В ASTM А 262 есть примечание о возможности испытания стали AISI 410 (аналога стали 12Х13), по method C (кипячение в течение 240 ч в 65%-ном растворе HNO3 c оценкой скорости коррозии через каждые 48 ч). Однако структуры сталей 12Х13 и 20Х13 отличаются, и использовать данную методику невозможно.

Согласно работе [4], для хромистых сталей с содержанием хрома 13–17% испытания на МКК проводят следующим образом: выдержка 24 ч при температуре 80°С в растворе CuSO4, H2SO4 и HNO3. Раствор готовится в следующих пропорциях: 38 мл концентрированной H2SO4 + + 22 мл концентрированной HNO3 + + 220 г СuSO4*5H2O + 1000 мл H2O.

Однако при этом не указывается структура хромистых сталей (ферритные или мартенситные). В связи с этим было решено провести испытания по методу, приведенному в работе [2], но по 48 ч, 2 цикла.

Перед испытаниями образцы шлифовали, взвешивали и измеряли.

После испытаний проводили оценку под микроскопом ЗТВ и переходной зоны основной металл–наплавка на наличие микротрещин и рассчитывали скорость коррозии.

Результаты испытаний

Образцы с наплавкой выдерживали в течение двух циклов по 48 ч в растворе H2SO4, НNO3 и СuSO4.

Общий вид образцов представлен на рис. 3, 4.

Рис. 3. Образец без термообработки после испытаний на МКК
ДавыдкинРис_4.jpg
Рис. 4. Микроструктура образца после термообработки (отпуск при температуре 650°С) после испытаний на МКК. x8

Твердость наплавки:

Образцы без ТО 44…48 HRC

Образцы после отпуска при температуре: 300°С 44…48 HRC 650°С 35 HRC

Скорость коррозии на образцах рассчитывали по формуле

davidkin_f_la.jpgгде р – плотность стали; S – площадь образца; m – масса образца; t – время испытаний.

Результаты расчета скорости коррозии представлены в табл. 2.

Таблица 2

Показатели скорости МКК стали 20Х13

 

Номер образца

Исходные данные 1-й цикл 2-й цикл
m S vк m S Δm vк m S Δm vк
1 49,6023 6,5 49,2838 0,3185 11,28 48,7328 0,551 19,55215
2 51,0159 6,64 50,7015 0,3144 11,26 50,1625 0,539 19,31471
3 50,2734 6,63 49,9504 0,323 11,59 49,4194 0,531 19,05674
4 47,2424 6,14 46,9205 0,3219 11,44 46,3997 0,5008 19,40723
5 50,0805 6,62 49,7447 0,3358 12,07 49,1811 0,5636 20,25725
6 50,514 6,62 50,1625 0,3515 12,63 49,6095 0,553 19,87626
7 50,6225 6,63 50,2719 0,3506 12,58 49,7265 0,5454 19,57353
8 50,4733 6,45 50,1263 0,347 12,80 49,5655 0,5608 20,68787
9 50,1815 6,61 50,0913 0,0902 3,25 49,9125 0,1788 6,436
10 50,5219 6,62 50,4099 0,112 4,03 50,1953 0,2146 7,713
11 49,3523 6,55 49,2465 0,1058 3,84 49,4655 0,219 7,956
Примечание. Образцы №1–4 – без термообработки; №5…8 – после отпуска при температуре 300°С; №9…11 – после отпуска при температуре 650°С

При детальном рассмотрении образцов без термообработки и с термообработкой (отпуск при температуре 300°С) трещины в основном металле не наблюдались в отличие от ЗТВ, зоны сплавления и наплавки (рис. 5). В образцах после отпуска при температуре 650°С трещины не зафиксированы.

Рис. 5. Микроструктура образца из стали 20Х13 без термообработки после испытаний на МКК. 200: а – зона сплавления; б – зона термического влияния; в – наплавка; г – основной металл

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий