Stal 25HM, 25HMA, 20HM, chromowo-molibdenowa, stal kotłowa konstrukcyjna stopowa – do pracy przy podwyższonych temperaturach PN-72/H-84030 , stal 25CrMo4, 1.7218 PN-EN 10083-3:2008, 25CrMoS4 1.7213, 24CrMo5, 1.7258, AISI 4130
Telefon: +48 63 2610519
kontakt@alfa-tech.com.pl
Porównanie składu chemicznego w % stali 25HM, 20HM z zamiennikami 25CrMo4, 1.7218, 25CrMoS4, 1.7213, 24CrMo5, 1.7258, AISI 4130
| Gatunek stali | Norma | C | Mn | Si | P | S | Cu | Cr | Ni | Mo | inne |
| 25HM | PN-72/H-84030 | 0,22–0,29 | 0,40–0,70 | 0,17–0,37 | max 0,035 | max 0,035 | max 0,30 | 0,80–1,10 | max 0,30 | 0,15–0,25 | stal do ulepszania cieplnego |
| 25HMA | PN-72/H-84030 | 0,22–0,29 | 0,40–0,70 | 0,17–0,37 | max 0,030 | max 0,030 | max 0,30 | 0,80–1,10 | max 0,30 | 0,15–0,25 | stal do ulepszania cieplnego |
| 20HM | PN-72/H-84030 | 0,19–0,26 | 0,50–0,80 | 0,15–0,35 | max 0,035 | max 0,035 | – | 0,90–1,20 | max 0,60 | 0,40–0,50 | Al max 0,020 |
| 20HM / 20KHM 20ChM / 20XM | GOST | 0,15–0,25 | 0,40–0,70 | 0,17–0,37 | max 0,035 | max 0,035 | max 0,30 | 0,80–1,10 | max 0,30 | 0,15–0,25 | V max 0,05; Ti max 0,03; Cu max 0,30; N max 0,008; W max 0,20 |
| 25CrMo4 / 1.7218 25 CrMo 4 | AFNOR / DIN / W.nr / EN | 0,22–0,29 | 0,60–0,90 | max 0,40 | max 0,035 | max 0,035 | 0,20–0,40 | – | 0,90–1,20 | 0,15–0,30 | – |
| 25CrMoS4 / 1.7213 25 CrMo S4 | PN – EN | 0,22–0,29 | 0,60–0,90 | max 0,40 | max 0,035 | 0,02-0,04 | 0,20–0,40 | – | 0,90–1,20 | 0,15–0,30 | – |
| 24CrMo5 / 1.7258 | DIN EN / W.nr | 0,20–0,28 | 0,50–0,80 | max 0,40 | max 0,035 | max 0,035 | – | 0,90–1,20 | max 0,60 | 0,20–0,35 | – |
| 20CrMo4 / 1.3567 20 CrMo 4 | ISO | 0,17–0,23 | 0,60–0,90 | max 0,40 | max 0,025 | max 0,030 | max 0,30 | 0,90–1,20 | – | 0,15–0,25 | Al max 0,05 |
| AISI 4130 / SAE 4130 | AISI | 0,28–0,33 | 0,40–0,60 | 0,20–0,35 | max 0,035 | max 0,040 | – | 0,80–1,10 | – | 0,15–0,25 | – |
| 30CrMo | GB/T | 0,26–0,34 | 0,40–0,70 | 0,17–0,37 | max 0,035 | max 0,035 | max 0,30 | 0,80–1,10 | max 0,30 | 0,15–0,25 | – |
Stal konstrukcyjna kotłowa w gatunku 20HM często zastępowana jest popularniejszymi gatunkami 15HM i 25HM. Stosowana jest na części turbin parowych na wirniki turbin o średnicy do fi 300, osie, wałki, wały, tarcze wały korbowe i inne części turbin parowych które pracują w temperaturze do 550oC.
Stal 25HM i 25CrMo4 ( 1.7218, 1.7213, 24CrMo5, 1.7258) – Charakterystyka, Zastosowanie, Spawanie i Obróbka Cieplna
Stopowa stal kotłowa konstrukcyjna 25HM i 25CrMo4 ( 1.7218, 24CrMo5, 1.7258, 1.7213) – charakterystyka
Stal 25HM jest polskim odpowiednikiem gatunku 25CrMo4 (1.7218) i klasyfikowana jest zarówno jako stal konstrukcyjna do ulepszania cieplnego, jak i stal kotłowa. Wykazuje bardzo dobre własności wytrzymałościowe, dużą ciągliwość, dobrą spawalność oraz hartowność. Po obróbce cieplnej ma nieco niższe parametry wytrzymałościowe niż 1.7220, ale charakteryzuje się lepszą ciągliwością.
Właściwości mechaniczne stali
- Wytrzymałość na rozciąganie (Rm): >740 MPa
- Granica plastyczności (Re): >590 MPa
- Wydłużenie (A): >15%
- Przewężenie (Z): >55%
- Twardość w stanie wyżarzonym zmiękczająco: <217 HB
Obróbka cieplna
- Wyżarzanie zmiękczające: 680 – 720℃, powolne chłodzenie z piecem
- Wyżarzanie normalizujące: 860 – 900℃, chłodzenie w powietrzu
- Hartowanie: w oleju lub wodzie w temperaturze 840 – 880℃
- Odpuszczanie: 540 – 680℃, chłodzenie w powietrzu
- Wyżarzanie odprężające: 650 – 700℃
Granica pełzania i wytrzymałość na pełzanie stali 25HM, 25CrMo4, 1.7218, 25CrMoS4
| Temperatura (℃) | 420 | 430 | 440 | 450 | 460 | 470 | 480 | 490 | 500 | 510 | 520 | 530 | 540 | 550 |
| Rz/10000 (MPa) | 387 | 364 | 338 | 311 | 283 | 255 | 227 | 200 | 177 | 153 | 133 | 114 | 95 | 78 |
| Rz/100000 (MPa) | 308 | 280 | 253 | 226 | 200 | 178 | 157 | 136 | 118 | 100 | 82 | 66 | 51 | 36 |
| R1/10000 (MPa) | 274 | 258 | 242 | 227 | 210 | 195 | 179 | 163 | 147 | 130 | 115 | 98 | 81 | 64 |
| R1/100000 (MPa) | 221 | 203 | 186 | 171 | 155 | 141 | 127 | 112 | 98 | 83 | 69 | 54 | 39 | 25 |
| R0,2/10000 (MPa) | 204 | 188 | 175 | 162 | 149 | 135 | 124 | 112 | 100 | 88 | 77 | 66 | 55 | 46 |
| R0,2/100000 (MPa) | 165 | 151 | 138 | 126 | 113 | 100 | 87 | 75 | 64 | 53 | 42 | 32 | 24 | 18 |
Parametry zawarte w tabeli
Tabela przedstawia charakterystyki pełzania dla stali 25HM w zakresie temperatur 420–550°C. Obejmuje trzy kluczowe parametry:
Rz (MPa) – granica pełzania dla czasu próbki do zerwania (time to rupture strength).
R1 (MPa) – granica pełzania dla 1% odkształcenia.
R0,2 (MPa) – granica pełzania dla 0,2% odkształcenia.
Wartości podano dla dwóch okresów pracy materiału: 10 000 godzin i 100 000 godzin.
Analiza wyników
- Spadek wytrzymałości z temperaturą Wraz ze wzrostem temperatury obciążenia, wytrzymałość stali na pełzanie systematycznie spada. Na przykład:
- Granica pełzania Rz/10000: 387 MPa przy 420°C, ale już tylko 78 MPa przy 550°C.
- Granica pełzania Rz/100000: 308 MPa przy 420°C, ale jedynie 36 MPa przy 550°C.
- Wpływ czasu obciążenia Wytrzymałość stali na pełzanie znacząco spada wraz z wydłużeniem czasu pracy. Widać to zwłaszcza dla wartości Rz: Przy 420°C, dla 10 000 h – 387 MPa, a dla 100 000 h – 308 MPa. Przy 550°C, dla 10 000 h – 78 MPa, a dla 100 000 h – 36 MPa.
- Wartości R1 i R0,2
Wartości R1 i R0,2 są zawsze niższe niż Rz, co wynika z charakterystyki próby pełzania (granice odkształcenia są osiągane wcześniej niż zerwanie). Parametry R1/100000 są nawet o 30–50% niższe od Rz/100000, co oznacza, że nawet niewielkie odkształcenie może wystąpić znacznie wcześniej niż zniszczenie materiału.
Praktyczne znaczenie
Ograniczona trwałość w wysokich temperaturach
Stal 25HM ( 25CrMo4, 24CrMo5, 1.7218, 25CrMoS4, 1.7213, 24CrMo5, 1.7258, AISI 4130 ) nie nadaje się do długotrwałej pracy powyżej 550°C, gdyż jej wytrzymałość na pełzanie spada do poziomu kilkudziesięciu MPa.
- Wybór temperatury pracy
- Dla <strong „>10 000 h optymalna maksymalna temperatura pracy wynosi do ok. 500°C (wytrzymałość wciąż powyżej 100 MPa).
- 100 000 h bezpieczna temperatura pracy nie powinna przekraczać 460°C.
Praktyczne zastosowanie
Stal 25CrMo4, 25HM, 24CrMo5, 1.7218 jest stosowana głównie w elementach kotłów, turbin i rurociągach, gdzie przewiduje się pracę w temperaturach do 500°C, ale nie w ekstremalnie długich cyklach. Przy konieczności dłuższego użytkowania (100 000 h) należy rozważyć inne stale o lepszej odporności na pełzanie, np. X10CrMoVNb9-1 (P91).
Stal konstrukcyjna stopowa 25HM (25CrMo4) dobrze sprawdza się w warunkach średnich temperatur pracy (400–500°C), ale jej pełzanie staje się istotnym ograniczeniem powyżej 500°C, zwłaszcza przy długotrwałej eksploatacji. W takich warunkach struktura stali zaczyna tracić stabilność, co może prowadzić do stopniowej deformacji materiału pod wpływem obciążeń cieplnych. Dlatego 25HM znajduje zastosowanie głównie w elementach pracujących okresowo lub krótkoterminowo w podwyższonej temperaturze, takich jak części silników, wały, koła zębate czy osprzęt mechaniczny w energetyce i przemyśle maszynowym. Jej dobrą obrabialność i spawalność doceniają również producenci elementów konstrukcyjnych wymagających wysokiej wytrzymałości przy umiarkowanej odporności cieplnej.
Zastosowanie
Stal 25HM wykorzystywana jest do:
- Mocno obciążonych śrub i rozpórek (400 – 500℃)
- Nakrętek (450 – 540℃)
- Łopatek i części turbin parowych
- Kołnierzy, wieńców spawanych do rur, pokryw
- Wałów, osi, tarcz turbin, wałów korbowych, wałów uzębionych
Spawanie stali 25HM (25CrMo4, 24CrMo5, 1.7258, 1.7218, 25CrMoS4, AISI 4130)
Stal 25HM można spawać, ale zaleca się stosowanie odpowiednich metod i obróbki cieplnej:
- Stal 25HM Obróbka cieplna po spawaniu:
- Wyżarzanie odprężające: 600-650°C przez 1-2 min na każdy mm grubości złącza, nie krócej niż 20 min
- Normalizowanie: 900-940°C przez taki sam czas jak przy wyżarzaniu odprężającym
- Jeśli obróbka cieplna nie jest możliwa od razu po spawaniu, należy studzić złącza bardzo wolno, np. obsypując gorącym piaskiem lub razem z piecem.
- Stal 25HM Metody spawania:
- Spawanie gazowe: stosowane do blach i rur o średnicach do 100 mm i grubości ścianki do 10 mm
- Spawanie łukowe: elektrodami otulonymi dla blach o grubości powyżej 2 mm oraz rur o średnicach powyżej 51 mm i grubości ścianek powyżej 4 mm
- W osłonie gazu obojętnego: dla rur o cienkich ściankach do 5 mm zaleca się spawanie elektrodami nietopliwymi
- Dla grubszych rur: spawanie w osłonie gazu obojętnego elektrodami nietopliwymi stosuje się jedynie dla warstwy przetopowej
- Można stosować także spawanie łukiem krytym oraz spawanie elektrożużlowe
Firma oferuje materiały w gatunkach 25HM, 1.7218, 25CrMo4, 24CrMo5, 1.7258, 25CrMoS4, 1.7213, AISI 4130 jako:
Pręty walcowane, pręty kute i pręty ciągnione:
Tabela – Własności mechaniczne prętów (EN 10269 + EN 10083-3)
| Zakres / przekrój | Stan | Rm [N/mm²] | Rp0,2 [N/mm²] | A [%] | Z [%] | KV 20°C [J] | Twardość |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EN 10269 <100 mm | +QT | 600–750 | >400 | >18 | >60 | >60 | – |
| EN 10269 100–150 mm | +QT | 600–750 | >420 | >18 | >60 | >60 | – |
| EN 10083-3 <16 mm | +QT | 900–1100 | >700 | >12 | >50 | – | – |
| EN 10083-3 16–40 mm | +QT | 800–950 | >600 | >14 | >55 | >50 | – |
| EN 10083-3 40–100 mm | +QT | 650–800 | >400 | >16 | >60 | >45 | – |
| EN 10083-3 100–150 mm | +QT | 650–800 | >400 | >16 | >60 | >45 | – |
| EN 10083-3 | +A | – | – | – | – | – | HBW <212 |
| EN 10083-3 | +S | – | – | – | – | – | HBW <255 |
Płaskowniki walcowane, płaskowniki kute
Blachy zimnowalcowanych, blachy gorącowalcowane
Taśmy:
Tabela – własności mechaniczne taśm zimnowalcowanych (EN 10132-3)
| Stan dostawy | Rm [N/mm²] | Rp0,2 [N/mm²] | A [%] | HV | HRB / HRC |
|---|---|---|---|---|---|
| +A+LC | <580 | <440 | >19 | <175 | HRB <87 |
| +QT | 990–1400 | – | – | 305–435 | HRC 31.5–44.0 |
Odkuwki swobodnie kute, odkuwki matrycowe
Tabela – własności mechaniczne odkuwek (EN 10250-3, stan +QT, badania mechaniczne w osi wyrobu)
| Przekrój | Rm [N/mm²] | Rp0,2 [N/mm²] | A [%] | KV 20°C [J] |
|---|---|---|---|---|
| <70 mm | >700 | >450 | >15 | >50 |
| 70–160 mm | >650 | >400 | >17 | >45 |
| >160 mm | >600 | >380 | >18 | >38 |
Rury zimnociągnione:
Tabela – własności mechaniczne rur 25CrMo4 – bezszwowe wg EN 10305, bez szwu wg DIN 2391, rury bez szwu ciśnieniowe wg EN 10216-2
| Stan dostawy | Rury 1.7218 / AISI 4130 / 25CrMo4 | Rm [N/mm²] | Rp0,2 [N/mm²] | A [%] | Uwagi |
|---|---|---|---|---|---|
| +A / GBK | Rury zimnociągnione, wyżarzone zmiękczająco | 500–620 | >300 | >24 | HB <215, HRB <96 |
| +N / NBK | Zimnociągnione, normalizowane | 620–800 | >390 | >18 | |
| +C+SR / BK+S | Zimnociągnione rury, odprężone | 650–900 | >600 | >10 | |
| +LC / BKW | Zimnociągnione, półtwarde | >670 | – | >6 | |
| +C / BK | Zimnociągnione, twarde | ~720 | – | >4 | |
| +QT | Rury ciśnieniowe EN 10216-2 | 540–690 | >345 | >18 | KV20: >40 J |
Pozostałe gatunki stali konstrukcyjnych kotłowych
15HM – stal chromowo-molibdenowa 13CrMo4-5, 13CrMo4-4, 1.7335
25HM, 20HM – stal kotłowa chromowo-molibdenowa 25CrMo4, 1.7218, 25CrMoS4, 1.7258, 24CrMo5, 1.7258, 1.7213, AISI 4130
10H2M -stal chromowo-molibdenowa 10CrMo9-10, 1.7380
13HMF – stal chromowo-molibdenowo-wanadowa 14MoV6-3, 1.7715
21HMF – stal kotłowa chromowo-molibdenowo-wanadowa 21CrMoV5-7, 21CrMoV5-11
26H2MF – stal chromowo-molibdenowo-wanadowa 24CrMo5-5
30H2MF – stal kotłowa chromowo-molibdenowo-wanadowa 30CrMoV9, 31CrMoV9, 1.7707, 18519
34HN3M – stal konstrukcyjna chromowo-niklowo-molibdenowa
Zobacz również
stal kotłowa wysokostopowa do pracy przy podwyższonych temperaturach
Pozostałe stale konstrukcyjne stopowe
stal do nawęglania konstrukcyjna stopowa
stal konstrukcyjna stopowa do azotowania
stale konstrukcyjne stopowa sprężynowa
stale konstrukcyjne stopowa łożyskowa
stal konstrukcyjna stopowa do ulepszania cieplnego
stal konstrukcyjna stopowa do pracy w podwyższonych temperaturach – stal kotłowa
FAQ – Stale konstrukcyjne stopowe Cr-Mo do pracy w podwyższonych temperaturach (20HM, 25HM, 20CrMo4, 25CrMo4, 24CrMo4, AISI 4130)
Czym jest stal 20HM / 25HM / 20CrMo4 / 25CrMo4 / 24CrMo4 / AISI 4130 i jakie ma zastosowanie?
Są to stale konstrukcyjne stopowe chromowo-molibdenowe, przeznaczone do pracy w podwyższonych temperaturach,
typowo w zakresie ok. 400–550 °C. Stosuje się je m.in. w:
- turbinach parowych, częściach kotłów i wymienników,
- rurociągach i przewodach pary oraz mediów gorących,
- elementach konstrukcyjnych narażonych na wysokie obciążenia cieplne i mechaniczne,
- częściach ciśnieniowych w energetyce i petrochemii.
AISI 4130 jest amerykańskim odpowiednikiem europejskich gatunków z grupy 25CrMo4 / 25HM.
Jaki jest skład chemiczny stali?
25HM / 25CrMo4 (1.7218)
- C: 0,22–0,29 %
- Mn: 0,40–0,70 %
- Cr: 0,80–1,10 %
- Mo: 0,15–0,25 %
- dodatki: Si, Cu, Ni w niewielkich ilościach
20HM / 20CrMo4
- C: 0,19–0,26 %
- Mn: 0,50–0,80 %
- Cr: 0,90–1,20 %
- Mo: 0,15–0,25 %
- niewielki dodatek aluminium
24CrMo4 (1.7258)
- C: 0,22–0,29 %
- Mn: 0,60–0,90 %
- Cr: 0,90–1,20 %
- Mo: 0,15–0,25 %
AISI 4130 (odpowiednik 25CrMo4)
- C: 0,28–0,33 %
- Mn: 0,40–0,60 %
- Cr: 0,80–1,10 %
- Mo: 0,15–0,30 %
- Si: 0,15–0,35 %
Jakie są właściwości mechaniczne stali 20HM / 25HM?
Typowe właściwości mechaniczne (w zależności od stanu dostawy i przekroju) to:
- wytrzymałość na rozciąganie Rm: powyżej 740 MPa,
- granica plastyczności Re: powyżej 590 MPa,
- wydłużenie A: minimum 15 %,
- przewężenie Z: minimum 55 %,
- twardość po wyżarzaniu: poniżej 217 HB.
Jak wygląda obróbka cieplna stali 20HM, 25HM, 25CrMo4 i AISI 4130?
- Wyżarzanie zmiękczające: 680–720 °C, chłodzenie w piecu.
- Normalizowanie: 860–900 °C, chłodzenie w powietrzu.
- Hartowanie: 840–880 °C, chłodzenie w wodzie lub oleju.
- Odpuszczanie: 540–680 °C, chłodzenie w powietrzu.
- Wyżarzanie odprężające: 650–700 °C.
Jak stal zachowuje się pod wpływem pełzania?
Podczas długotrwałej pracy w wysokiej temperaturze wytrzymałość 25HM stopniowo spada.
Dla temperatury ok. 550 °C i czasu 100 000 godzin wytrzymałość na długotrwałe obciążenie
zmniejsza się do poziomu rzędu 36 MPa. Bezpiecznym zakresem wieloletniej pracy jest zwykle
temperatura do około 460 °C.
Do jakiej maksymalnej temperatury można stosować stale 20HM, 25HM, 25CrMo4 i AISI 4130?
- eksploatacja do ok. 10 000 godzin: temperatura robocza do około 500 °C,
- eksploatacja do ok. 100 000 godzin: maksymalnie około 460 °C.
Czy stale 20HM, 25HM, 25CrMo4 i AISI 4130 można spawać?
Tak, ale wymagają one odpowiedniej technologii spawania i obróbki cieplnej:
- wyżarzanie odprężające po spawaniu w temperaturze ok. 600–650 °C lub normalizowanie w 900–940 °C,
- w razie braku możliwości natychmiastowej obróbki – powolne studzenie, np. w piasku,
- stosowane procesy: spawanie gazowe, łukowe, w osłonie gazów (MAG/MIG, TIG), łuk kryty, spawanie elektrożużlowe dla większych przekrojów.
W jakich formach dostępne są stale 20HM, 25HM, 25CrMo4, 24CrMo4 i AISI 4130?
Typowe formy handlowe obejmują:
- pręty walcowane, kute i ciągnione,
- płaskowniki walcowane i kute,
- blachy gorącowalcowane i zimnowalcowane,
- odkuwki swobodnie kute i matrycowe,
- rury bez szwu do zastosowań kotłowych i ciśnieniowych.
Czy stal 25HM / 25CrMo4 i AISI 4130 jest dostępna w formie rur do pracy w podwyższonych temperaturach?
Tak. Gatunki 25CrMo4 / 25HM oraz AISI 4130 są szeroko stosowane jako materiał na rury
do pracy w podwyższonych temperaturach i pod ciśnieniem. Występują m.in. w:
- rurach bez szwu wg EN 10216-2 do instalacji energetycznych i kotłowych,
- rurach precyzyjnych zimnociągnionych wg EN 10305 / DIN 2391,
- rurociągach dla energetyki, petrochemii i przemysłu chemicznego.
Rury 25CrMo4 / AISI 4130 / 1.7218 łączą podwyższoną wytrzymałość, dobrą odporność na pełzanie oraz możliwość obróbki cieplnej i spawania w warunkach przemysłowych.
Jakie są zamienniki i odpowiedniki
- 25CrMo4 (1.7218) – europejski odpowiednik stali 25HM,
- 24CrMo4 (1.7258) – gatunek o zbliżonym składzie stosowany w energetyce i petrochemii,
- 20CrMo4 (1.7220) – gatunek europejski bliski stali 20HM,
- 25CrMoS4 (1.7213) – wersja z dodatkiem siarki poprawiająca skrawalność,
- AISI 4130 – amerykański odpowiednik grupy 25CrMo4 / 25HM.