Сплав 20Х23Н13

Сталь 20Х23Н13 (другое обозначение — Х23Н13, ЭИ319) — жаростойкая высоколегированная сталь аустенито-ферритного класса по ГОСТ 5632-2014. Основное назначение — детали, эксплуатирующиеся при высоких температурах в условиях малых механических нагрузок. Предел жаростойкости: 900–1000 °С в окислительной атмосфере.

Химический состав по ГОСТ 5632-2014

Основа сплава — железо (не менее 56%). Легирующие элементы и примеси регламентированы ГОСТ 5632-2014 (ранее — ГОСТ 5632-72; данные не изменились):

Элемент	Обозначение	Содержание, %
Хром	Cr	22,0–25,0
Никель	Ni	12,0–15,0
Углерод	C	до 0,20
Марганец	Mn	до 2,0
Кремний	Si	до 1,0
Титан	Ti	до 0,20
Медь	Cu	до 0,30
Сера	S	до 0,025
Фосфор	P	до 0,035

Высокое содержание хрома (22–25%) обеспечивает образование защитной оксидной плёнки Cr₂O₃. Никель (12–15%) стабилизирует аустенитную фазу и повышает жаропрочность. Сочетание этих элементов при умеренном содержании углерода определяет аустенито-ферритную структуру стали.

Механические свойства стали 20Х23Н13

Свойства определяются при температуре 20 °С на термически обработанных образцах. Режим термообработки: закалка 1100–1150 °С, охлаждение на воздухе.

Вид проката	Нормативный документ	σв, МПа	σт, МПа	δ5, %	ψ, %
Пруток Ø 60 мм	ГОСТ 5949-75 / 5949-2018	490	295	35	50
Лист толстый	ГОСТ 7350-77	570	—	35	—
Лист тонкий	ГОСТ 5582-75	540	—	35	—

Твёрдость в состоянии поставки — до 200 HB. Сталь склонна к отпускной хрупкости.

Физические свойства

Температура, °С	Плотность ρ, кг/м³	Теплопроводность λ, Вт/(м·°С)	ТКЛР α·10⁻⁶, 1/°С
20	7820	—	—
100	7790	—	14,9
200	—	17	15,7
300	—	19	16,6
400	—	21	17,1
500	—	23	17,5
600	7580	24	17,8
700	—	27	18,2
800	7480	29	—
900	—	31	—

Модуль упругости при 20 °С: E = 2,07 · 10⁵ МПа.

Жаростойкость и допустимые температуры эксплуатации

Сталь 20Х23Н13 жаростойка на воздухе и в продуктах сгорания до 900–1000 °С. Выше 1000 °С защитная оксидная плёнка теряет стабильность, начинается интенсивное окалинообразование. При температурах до 1000 °С сталь способна работать под малыми механическими нагрузками в течение длительного времени.

Применение при температурах 800–1000 °С требует учёта склонности к сигматизации (выделению σ-фазы) при длительных выдержках в диапазоне 600–900 °С, что сопровождается охрупчиванием. После длительной эксплуатации в этом интервале рекомендуется контроль ударной вязкости.

Свариваемость

Сталь ограниченно свариваема. Сварка выполняется с предварительным подогревом до 100–120 °С и обязательной последующей термообработкой. Без термообработки сварные соединения склонны к снижению пластичности и коррозионной стойкости в зоне термического влияния.

Применение стали 20Х23Н13

Область применения — детали и конструкции, длительно эксплуатирующиеся при высоких температурах в условиях небольших нагрузок:

• трубы и пирометрические трубки для измерений температуры в промышленных печах;
• детали теплообменного и печного оборудования (муфели, реторты, конвейерные поддоны);
• элементы нагревательных установок, работающие в окислительной атмосфере;
• фланцы, фитинги и соединительные детали высокотемпературных трубопроводов.

Более высоконагруженные конструкции при температурах свыше 800 °С, как правило, выполняются из сталей с более высоким содержанием никеля. Родственная марка 10Х23Н18 (с Ni 17–20%) применяется при аналогичных температурах, но с повышенными требованиями к жаропрочности.

Зарубежные аналоги 20Х23Н13

Страна / регион	Стандарт	Марка
США	AISI / UNS	309, MT309, MT309S, S30900, S30908
Германия / ЕС	DIN / EN	X12CrNi23-13 (1.4833), X7CrNi23-14
Япония	JIS	SUS309, SUS309S, SUH309
Великобритания	BS	309S, 309S16, 309S24
Франция	AFNOR	Z15CN24-13
Китай	GB	0Cr23Ni13
Республика Корея	KS	STS309S

Формы поставки стали 20Х23Н13

Поставка осуществляется в следующих видах металлопродукции:

Вид продукции	ГОСТ
Пруток круглый калиброванный	ГОСТ 5949-75 / 5949-2018; ГОСТ 7417-75; ГОСТ 8559-75; ГОСТ 14955-77
Сортовой прокат (горячекатаный)	ГОСТ 2590-2006; ГОСТ 2591-2006; ГОСТ 2879-2006
Поковки и кованые заготовки	ГОСТ 1133-71
Лист толстый	ГОСТ 7350-77
Лист тонкий холоднокатаный	ГОСТ 5582-75
Полоса	ГОСТ 4405-75; ГОСТ 103-2006; ГОСТ 19903-74; ГОСТ 19904-90

Смежная марка Х23Н13 отличается от 20Х23Н13 только пониженным верхним пределом содержания углерода (до 0,15%) и поставляется в аналогичных видах проката.