Сталь 20Х23Н18 (Х23Н18, ЭИ417)
- от объёма, заполните заявку
Сталь 20Х23Н18 (обозначения Х23Н18, ЭИ417) — жаростойкая и жаропрочная высоколегированная нержавеющая сталь аустенитного класса. Зарубежный аналог — AISI 310 / AISI 310S (EN 1.4845). Марка широко применяется в энергетике, нефтехимии и машиностроении для деталей, работающих при температурах до 1050 °C.
Выплавляется в открытых электродуговых печах. Относится одновременно к жаростойким (окалиностойким) и жаропрочным сталям. Рекомендуемая максимальная температура длительной эксплуатации (до 10 000 ч) — 1000 °C. Температура начала интенсивного окалинообразования в воздушной среде — 1050 °C.
Расшифровка марки 20Х23Н18
Обозначение марки содержит информацию о химическом составе:
| Элемент маркировки | Значение |
|---|---|
| 20 | Содержание углерода — до 0,20 % |
| Х23 | Хром — в среднем 23 % (диапазон 22–25 %) |
| Н18 | Никель — в среднем 18 % (диапазон 17–20 %) |
Альтернативные обозначения: Х23Н18 (по ГОСТ 5632-72), ЭИ417 (заводское обозначение электростали). В зарубежной практике ближайшие аналоги — AISI 310, AISI 310S, EN 1.4845 (X8CrNi25-21).
Химический состав стали 20Х23Н18
Химический состав регламентирован ГОСТ 5632-2014 (ранее ГОСТ 5632-72). Массовая доля элементов приведена в таблице.
| C | Si | Mn | Cr | Ni | S | P | Fe |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ≤ 0,20 | ≤ 1,0 | ≤ 2,0 | 22–25 | 17–20 | ≤ 0,020 | ≤ 0,035 | основа |
Влияние легирующих элементов на свойства
Хром (22–25 %) — основной элемент, обеспечивающий жаростойкость и коррозионную стойкость. Содержание хрома выше 22 % формирует на поверхности плотную оксидную плёнку Cr₂O₃, защищающую металл от окисления при высоких температурах. Хром также повышает твёрдость и прочность сплава, однако в избытке снижает пластичность.
Никель (17–20 %) — стабилизатор аустенитной структуры. Обеспечивает немагнитность стали, высокую пластичность и ударную вязкость. Повышает устойчивость к химическим реагентам и помогает сохранять механические свойства при высоких температурах.
Углерод (до 0,20 %) — повышает прочность и твёрдость. При длительной эксплуатации в интервале 600–800 °C способствует выделению карбидов по границам зёрен, что может снижать коррозионную стойкость.
Марганец (до 2,0 %) — раскислитель и десульфуратор. Улучшает технологичность при горячей обработке давлением.
Кремний (до 1,0 %) — раскислитель. Повышает окалиностойкость и прочность при высоких температурах.
Физические свойства стали 20Х23Н18
Плотность при 20 °C — 7900 кг/м³. Удельное электросопротивление — 1000 нОм·м. Удельная теплоёмкость в интервале 20–100 °C — 538 Дж/(кг·К).
Плотность при различных температурах
| Температура, °C | 20 | 400 | 500 | 600 | 700 | 900 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ρ, кг/м³ | 7900 | 7760 | 7720 | 7670 | 7620 | 7540 |
Модуль упругости (E)
| Температура, °C | 20 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| E, ГПа | 204 | 186 | 180 | 173 | 163 | 153 | 144 |
Коэффициент теплопроводности (λ)
| Температура, °C | 20 | 100 | 300 | 600 |
|---|---|---|---|---|
| λ, Вт/(м·К) | 13,8 | 15,9 | 18,8 | 21,7 |
Коэффициент линейного теплового расширения (α)
| Интервал температур, °C | 20–100 | 20–200 | 20–300 | 20–400 | 20–500 | 20–600 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| α·10⁶, К⁻¹ | 14,9 | 15,7 | 16,6 | 17,3 | 17,5 | 17,85 |
Механические свойства стали 20Х23Н18 при 20 °C
Механические характеристики зависят от вида полуфабриката и режима термообработки. Данные приведены для проката после закалки.
Механические свойства проката 20Х23Н18
| Вид проката | σв, МПа | σ0,2, МПа | δ5, % | ψ, % | Термообработка |
|---|---|---|---|---|---|
| Труба Ø212×60 мм | 500 | 200 | 35 | 50 | Закалка 1100–1150 °C, воздух |
| Пруток (ГОСТ 5949-2018) | 490 | 196 | 35 | 50 | Закалка 1100–1150 °C, воздух |
| Лист толстый (ГОСТ 7350-77) | 540 | 265 | 35 | — | Закалка 1030–1130 °C, вода |
| Лист тонкий (ГОСТ 5582-75) | 510 | 245 | 35 | — | Закалка 1080–1150 °C, вода |
| Лента (ГОСТ 4986-79) | 570 | — | 19–38 | — | Закалка 1050–1080 °C, воздух |
Твёрдость в нормализованном состоянии — порядка 178 НВ.
Коррозионная стойкость нержавеющей стали ЭИ417
Коррозионная стойкость 20Х23Н18 обеспечивается высоким содержанием хрома (22–25 %). Стойкость к общей коррозии зависит от среды и температуры. Ориентировочные данные при 20 °C:
| Среда | Глубина коррозии, мм/год |
|---|---|
| 40 % раствор H₂SO₄ | 0,1–1,0 |
| Концентрированная H₂SO₄ | ≤ 0,1 |
Сталь устойчива к атмосферной, почвенной и щелочной коррозии. Следует учитывать, что при длительной эксплуатации в интервале 600–800 °C возможно снижение стойкости к межкристаллитной коррозии из-за выделения карбидов хрома по границам зёрен.
Термическая обработка стали Х23Н18
Основной режим термической обработки — закалка:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Температура закалки | 1050–1150 °C |
| Охлаждающая среда | Воздух, масло или вода |
Для повышения жаропрочности возможен режим: нагрев до 1160–1180 °C, охлаждение в воде, затем старение при 800 °C с выдержкой 4–5 часов. Закалка приводит к растворению карбидов и формированию однородной аустенитной структуры, что обеспечивает максимальную пластичность и коррозионную стойкость.
Склонность к охрупчиванию (σ-фаза)
При длительной выдержке в интервале 600–800 °C сталь 20Х23Н18 склонна к образованию σ-фазы (сигма-фазы) — интерметаллидного соединения на основе железа и хрома. Образование σ-фазы приводит к значительному снижению пластичности и ударной вязкости (охрупчиванию). Этот фактор необходимо учитывать при проектировании узлов, длительно работающих в указанном температурном диапазоне.
Для устранения охрупчивания применяют повторную закалку с температурой 1050–1150 °C, которая растворяет σ-фазу и восстанавливает пластические свойства.
Технологические свойства стали 20Х23Н18
Свариваемость
Сталь 20Х23Н18 является ограниченно свариваемой. Сварка выполняется следующими способами: ручная электродуговая, аргонодуговая, электрошлаковая, контактная. Для ручной электродуговой сварки рекомендованы электроды марок ОЗЛ-6 и ЦТ-19. При сварке рекомендуется подогрев до 100–120 °C и последующая термообработка для снятия напряжений и предотвращения склонности к межкристаллитной коррозии.
Горячая обработка давлением
Температурный интервал горячей деформации (ковки, прокатки): начало — 1180 °C, окончание — не ниже 900 °C. Охлаждение после деформации — на воздухе.
Применение жаропрочной стали 20Х23Н18
Сталь 20Х23Н18 (Х23Н18, ЭИ417) применяется в конструкциях, работающих при высоких температурах в слабонагруженном и нагруженном состоянии:
Жаростойкое оборудование (до 1050 °C): детали камер сгорания газотурбинных установок, муфели, экраны, элементы горелочных устройств, подвески и крепёжные детали котлов, детали печного оборудования.
Жаропрочные конструкции (до 650–700 °C): рабочие и направляющие лопатки, бандажи, поковки нагруженных деталей.
Химическая и нефтехимическая промышленность: трубы и детали установок для конверсии метана, пиролиза, трубопроводы и резервуары для химических реагентов.
Благодаря аустенитной структуре сталь хорошо работает в условиях термоциклирования. Широко используется как альтернатива более дорогим никелевым жаропрочным сплавам в тех случаях, когда рабочая температура не превышает 1050 °C.
Формы поставки проката 20Х23Н18
Металлопрокат из стали 20Х23Н18 поставляется в следующих видах:
| Вид проката | Нормативный документ |
|---|---|
| Сортовой и фасонный прокат | ГОСТ 5949-2018, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006 |
| Калиброванный пруток | ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78 |
| Шлифованный пруток, серебрянка | ГОСТ 14955-77 |
| Лист толстый (горячекатаный) | ГОСТ 7350-77, ГОСТ 19903-74 |
| Лист тонкий (холоднокатаный) | ГОСТ 5582-75, ГОСТ 19904-90 |
| Лента | ГОСТ 4986-79 |
| Полоса | ГОСТ 103-2006, ГОСТ 4405-75 |
| Поковки | ГОСТ 1133-71 |
Для заказа проката из стали 20Х23Н18 в необходимой форме и размере уточняйте наличие и сроки поставки у наших специалистов.
Заменители и аналоги стали 20Х23Н18
Отечественные заменители: 20Х23Н13, 15Х25Т. При выборе заменителя необходимо учитывать конкретные условия эксплуатации, так как заменители отличаются по содержанию никеля и, соответственно, по жаропрочным свойствам и стабильности аустенитной структуры.
Для сравнения со сталями близкого состава, такими как 20Х25Н20С2, следует обращать внимание на содержание кремния и никеля, определяющее окалиностойкость и рабочий температурный диапазон.
Зарубежные аналоги стали 20Х23Н18
| Страна / стандарт | Обозначения |
|---|---|
| США (AISI/UNS) | 310, 310S, 314, S31000, S31008, S31400 |
| Германия (DIN/WNr) | 1.4845, X8CrNi25-21, X16CrNi25-20, X15CrNiSi25-20 |
| Евросоюз (EN) | 1.4845, 1.4843, X8CrNi25-21, X12CrNi25-21 |
| Япония (JIS) | SUS310, SUH310, SUS310S |
| Китай (GB) | 1Cr25Ni20Si2 |
| Франция (AFNOR) | Z12CN26-21, Z12CN25-20, Z8CN25-20 |
| Англия (BS) | 310S16, 310S24, 310S25, 310S31 |
| Швеция (SS) | 2361 |
| Италия (UNI) | X6CrNi25-21, X22CrNi25-20 |
| Южная Корея (KS) | STS310S |
| Польша (PN) | H23N18, H25N20S2 |
| Чехия (ČSN) | 17255 |
| Болгария (BDS) | Ch23N18 |
| Венгрия (MSZ) | H9 |
| Австралия (AS) | 310S |
Указаны как точные, так и ближайшие аналоги. При подборе заменителя для конкретных условий эксплуатации необходимо сверять полный химический состав и механические свойства по соответствующим стандартам.
Марки, аналоги, замены — консультируем
TIMETAL 35A · ALDC 11 · АД00Н2 · C41900 · 43258 · Alloy 3A · HAFESTA 20 H · UGI HQ314 · ТШП-56 · 1521Ш · 4942 · HBSC3C · AN 3 · CAC231 · ВТ9Л · L50522 · N10362
