2Cr13 (20Х13, 420S, 1.4021, X20Cr13): листы и плиты мартенситной нержавеющей стали
2Cr13 — та же мартенситная группа, но с запасом вязкости
2Cr13 (ГОСТ 20Х13, аналоги AISI 420 / S42000, EN 1.4021 / X20Cr13, JIS SUS420J1) — мартенситная нержавеющая сталь с 0,16–0,25 % углерода и 12,0–14,0 % хрома. По сравнению с 3Cr13 (30Х13) в ней на 0,1 % меньше углерода — и этого достаточно, чтобы заметно прибавить пластичности и ударной вязкости, сохранив коррозионную стойкость и возможность закалки.
В листовом и плитном исполнении 2Cr13 — материал для лопаток паровых и газовых турбин, корпусов арматуры, ёмкостей, сварных узлов умеренной нагруженности. Там, где 3Cr13 слишком хрупка в сварном шве, берут 2Cr13 с более мягким отпуском.
Практический вывод: если нужна нержавеющая мартенситная сталь с гарантированной свариваемостью и вязкостью — 2Cr13 лучше 3Cr13; если нужна максимальная твёрдость и блеск — наоборот.
Химический состав 2Cr13 и соседей
| Элемент, % | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Fe |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2Cr13 / 20Х13 (ГОСТ 5632) | 0,16–0,25 | ≤ 1,00 | ≤ 1,00 | ≤ 0,035 | ≤ 0,030 | 12,0–14,0 | ≤ 0,60 | осн. |
| 3Cr13 / 30Х13 | 0,26–0,35 | ≤ 1,00 | ≤ 1,00 | ≤ 0,035 | ≤ 0,030 | 12,0–14,0 | ≤ 0,60 | осн. |
| 420 / S42000 | ≥ 0,15 | ≤ 1,00 | ≤ 1,00 | ≤ 0,040 | ≤ 0,030 | 12,0–14,0 | — | осн. |
| 410 / S41000 | ≥ 0,15 | ≤ 1,00 | ≤ 1,00 | ≤ 0,040 | ≤ 0,030 | 11,5–13,5 | — | осн. |
| 430 / S43000 (феррит) | ≤ 0,12 | ≤ 1,00 | ≤ 1,00 | ≤ 0,040 | ≤ 0,030 | 16,0–18,0 | — | осн. |
У 2Cr13 углерод в нижней части мартенситного окна — поэтому после закалки + отпуска при 600–750 °C она даёт σв 600–850 МПа при удлинении 12–20 %, то есть сочетание, недостижимое для высокоуглеродистой 3Cr13 в том же отпуске.
Термообработка листов и плит
| Режим | Температура, °C | Твёрдость | Структура | Когда применяют |
|---|---|---|---|---|
| Отжиг (поставка) | 750–800 (печь) | 180–220 HB | сорбит + карбиды | штамповка, гибка, сварка |
| Закалка + высокий отпуск | 920–980 (масло/воздух) + 600–750 | 200–280 HB | сорбит отпуска | силовые сварные узлы |
| Закалка + низкий отпуск | 920–980 + 200–300 | 40–48 HRC | мартенсит отпуска | износостойкие детали |
Лист поставляют в отожжённом состоянии с отделкой №1 (горячекатаный) или 2B (холоднокатаный). Для зеркальной отделки его полируют отдельно — но блеск будет слабее, чем у закалённой 3Cr13, из-за более низкой твёрдости.
Механические свойства (отжиг / закалка+отпуск 650 °C)
| Температура | σ₀,₂, МПа | σв, МПа | δ₅, % | Твёрдость | KCU, Дж/см² |
|---|---|---|---|---|---|
| +20 °C | 450–600 | 600–850 | 15–20 | 200–280 HB | 60–90 |
| −20 °C | 500–650 | 650–900 | 13–18 | — | 50–75 |
| −40 °C | 520–680 | 680–930 | 12–16 | — | 40–60 |
| +300 °C | 400–520 | 550–720 | 16–22 | — | — |
Ударная вязкость 60–90 Дж/см² при +20 °C — в 2–3 раза выше, чем у 3Cr13 в высокотвёрдом состоянии. Поэтому 2Cr13 — выбор для деталей, работающих на удар и изгиб: лопаток, рычагов, кронштейнов.
Коррозионная стойкость
| Среда | Поведение 2Cr13 | Чем заменить |
|---|---|---|
| Атмосфера, влажный воздух | удовлетворительно | без покрытия |
| Пресная вода, пар | удовлетворительно (до 60 °C) | — |
| Слабые органические кислоты | слабо стойка | 304 / 316L |
| Хлориды, морская вода | НЕ стойка | 2205 / 254SMO |
| Щелочи | удовлетворительно | при T ≤ 60 °C |
Как и вся мартенситная группа, 2Cr13 чувствительна к КРН в хлоридах при высокой твёрдости. В отожжённом состоянии и при умеренных напряжениях риск ниже, но для морской среды сталь не предназначена.
Сортамент листов и плит
| Параметр | Диапазон | Допуск | Стандарт |
|---|---|---|---|
| Толщина х/к (2B) | 0,5–4,0 мм | ±0,05–0,10 мм | ГОСТ 19903, ASTM A240 |
| Толщина г/к (№1) | 4,0–50,0 мм | ±0,20–0,60 мм | ГОСТ 19903, ASTM A240 |
| Ширина | 1000 / 1250 / 1500 мм | +5 / 0 | EN 10088-2 |
| Длина | 2000–6000 мм | +10 / 0 | EN 10088-2 |
| Плита толстая | 50–200 мм | по чертежу | ГОСТ 7350 |
Лист 2Cr13 хорошо гнётся в отожжённом состоянии (минимальный радиус гиба 1,5–2 толщины), сваривается аустенитными электродами 308L/309L с предподогревом 200–300 °C и последующим отпуском.
Сварка и обработка
| Вопрос | Ответ по 2Cr13 |
|---|---|
| Свариваемость | ограниченно свариваемая; предподогрев 200–300 °C, присадка 308L/309L, отпуск 600–650 °C |
| Обрабатываемость (annealed) | хорошая, 65–75 % от углеродистой |
| Магнитность | магнитна |
| Цена vs 304 | дешевле на 5–10 %; дороже 430 на 3–5 % |
В отличие от аустенитной 304, 2Cr13 после сварки требует термообработки, иначе в ЗТВ образуется твёрдый хрупкий мартенсит. Для сварных ёмкостей под давлением это обязательный шаг.
FAQ
2Cr13 и 3Cr13 — в чём выбирать? По нагрузке и коррозии. 2Cr13 — для сварных и ударно-нагруженных узлов (лопатки, арматура). 3Cr13 — для твёрдых износостойких и полированных деталей (ножи, крюки, фурнитура).
Можно ли варить 2Cr13 без предподогрева? Для тонкого листа ≤ 3 мм и ненагруженных швов допустимо, но предподогрев 200 °C и послесварочный отпуск резко снижают риск трещин. Для ответственных узлов — обязательно.
Почему 2Cr13 не заменит 304 в пищевке? У 2Cr13 ниже стойкость к хлоридам и органическим кислотам, плюс магнитна и требует термообработки после сварки. 304 дешевле в сварном производстве и стойчее в агрессивных средах.
Держит ли 2Cr13 перегретый пар? До 450–500 °C — да, при умеренном давлении. Выше — ползучесть и окисление; там нужны 321 или 310S.
Из чего дешевле лист для корпуса арматуры — 2Cr13 или 430? 2Cr13 прочнее и лучше сваривается для силовых корпусов, 430 дешевле и проще в полировке для декоративных панелей. По массе 2Cr13 дороже на 3–5 %.
Что дальше
Сравните с 3Cr13 (30Х13, 420J2) зеркально-полированными прутками: больше углерода, выше твёрдость. Для сварных аустенитных узлов — 304 (08Х18Н10) листы и плиты, для ферритной дешёвой отделки — 430 (12Х17) листы, для авиационных листов — 2A12 (ЛЙ12 / 2024) алюминиевый сплав. Раскрой листа по формату — в калькуляторе, запрос на лист 2Cr13 с допуском h11 — через форму связи.
Shanghai Hangbo Alloy Group (上海航舶合金集团)
🌐 Website (RU): www.hangboalloys.com
🌐 Website (EN): www.hangbo-metal.com
📧 Email: Craliey1382@gmail.com
💬 WhatsApp: +86 19169850074
📞 Tel: +86 19169850074
📍 Address: No. 388 Songhuang Rd, Qingpu District, Shanghai, China
👤 Contact Person: Tiffany Luo