Главная Продукция Потребности ГОСТы Стали Прайс Контакты





Жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы.

ЖАРОСТОЙКИЕ И ЖАРОПРОЧНЫЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ

СТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ КОМНАТНЫХ И ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ (Н.С. Самойлов)

Жаропрочными называют стали и сплавы, сохраняющие при повышенных температурах в течение определенного времени высокую механическую прочность и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.

Жаростойкими (окалиностойкими) называют стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше 550 0 С, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии.

Жаропрочность характеризуется, в основном, пределами ползучести и длительной прочности. Ориентировочно о жаропрочности судят также по механическим свойствам, определяемым кратковременным испытанием на растяжение при рабочей температуре.

Дополнительные характеристики жаропрочности: длительная пластичность, релаксационная стойкость, предел выносливости, термостойкость и др.

Жаропрочность стали (сплава) определяется химическим составом и структурой; к числу элементов, повышающим жаропрочность, относятся молибден, вольфрам, ванадий, ниобий, титан, кобальт, алюминий и отчасти хром и никель. Последний, наряду с марганцем, имеет значение, главным образом, как аустенитообразующий элемент (поскольку аустенитная структура создает наибольшую жаропрочность стали). На жаропрочные свойства хром влияет меньше, чем многие другие элементы. Однако его присутствие в стали или сплаве наряду с алюминием и кремнием повышает их жаростойкость (окалиностойкость). Поэтому хром - обязательный компонент жаропрочных сталей и сплавов.

Классификация

К жаропрочным сталям относят сплавы на основе железа, если содержание последнего превышает 50 %.

В зависимости от суммарного содержания легирующих элементов жаропрочные стали могут быть низко-, средне- и высоколегированными.

В низколегированной стали суммарное содержание легирующих элементов не превышает 4-5 %. Среднелегированной называется сталь с суммарным содержанием легирующих элементов от 5 до 9 %, причем содержание каждого из них не должно превышать 5 %. Высоколегированной называют сталь, в которой содержание любого легирующего элемента превосходит 5 %, либо суммарное содержание всех легирующих элементов - более 10 %.

По микроструктуре (получаемой после охлаждения на воздухе с высокой температуры) жаропрочные стали подразделяют на семь классов: перлитный, мартенситный, мартенситно-ферритный, ферритный, аустенитно-мартенситный, аустенитно-ферритный, аустенитный.

Низколегированные стали относятся к перлитному классу, среднелегированные - к перлитному, мартенситному или мартенситно-ферритному, высоколегированные - к любому из перечисленных классов, кроме перлитного.

К сплавам на железоникелевой основе относятся сплавы, основная структура которых является твердым раствором хрома и других легирующих элементов в железоникелевой основе. Суммарное содержание железа и никеля не менее 65 %.

К сплавам на никелевой основе относятся сплавы, содержащие не менее 50 % Ni, основная структура которых является твердым раствором хрома и других легирующих элементов в никеле (содержание железа не более 6-8 %).

Стали перлитного класса

Среди низколегированных сталей высокой жаропрочностью отличаются молибденосодержащие стали, например, хромомолибденовые, хромомолибденованадиевые, хромомолибденовольфрамованадиевые, имеющие достаточно высокие сопротивление ползучести и длительную прочность при температурах до 565-580 °С. Такие стали условно называют теплоустойчивыми.

Химический состав теплоустойчивых сталей перлитного класса приведен в ГОСТ 20072-74, ГОСТ 4543-71, ТУ 14-1-1391-75. Они содержат 0,5-3,3 % Cr; 0,25-1,2 % Мо; 0,15-0,8 % V. Некоторые марки содержат 0,3-0,8 % W либо Nb.

Эти стали применяют для изготовления различных деталей в котлостроении, работающих длительное время (10 000-100 000 ч) при температурах 500-580 °С, в частности, для паропроводных и пароперегревательных труб, а также для проката и поковок, используемых в турбинах и паровых котлах высокого давления.

Механические свойства сортового металла из перлитных сталей, предусмотренные ГОСТ или существующими ТУ, а также рекомендуемые режимы термической обработки приведены в табл. 1. Механические свойства при повышенных температурах, определяемые кратковременным испытанием на растяжение, как правило, не регламентируются. Решающее значение имеют нормы длительной прочности и ползучести при рабочих температурах в зависимости от длительности службы за время 10 000-100 000 ч (табл.2). Сведения о примерном назначении сталей перлитного класса и их рабочие температуры приведены в табл. 3.

Стали мартенситного класса

Стали мартенситного класса содержат 4,5-12 % Cr, а также в значительно меньшем количестве Ni, W, Mo, V.

Стали марок 15Х5, 15Х5М, 15Х5ВФ и 15Х8ВФ широко применяют для изготовления элементов аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов - деталей насосов, задвижек, крепежных деталей, крекинговых труб, работающих при температурах 550-600 °С. Стали этой же группы с более высоким содержанием Cr (6-10 %) и с повышенным содержанием Si (2-3 %), в основном, применяют для изготовления клапанов двигателей внутреннего сгорания.

Сталь 11Х11Н2ВМФ(ЭИ962) применяют для дисков компрессоров и для других деталей, работающих при температурах до 600 °С с ограниченным сроком службы.

Механические характеристики мартенситных сталей приведены в табл. 1 характеристики жаропрочности - в табл. 12.2.

Стали мартенситно-ферритного класса

Стали мартенситно-ферритного класса содержат в структуре кроме мартенсита 10-25 % феррита. Основная легирующая добавка и в этих сталях - Cr (11-13 %), наряду с которым присутствуют менее значительные присадки Ni, W, Mo, Nb, V (модифицированные хромистые стали). Их термическая обработка заключается либо в закалке с отпуском, либо в нормализации с отпуском. Механические свойства при надлежащей температуре отпуска практически равноценны. Уровень жаропрочных свойств после оптимальной термической обработки для большинства сталей мартенситно-ферритного класса также примерно одинаков. Однако наиболее высокие (при обработке на одинаковую твердость) характеристики жаропрочности при 500-600 °С у стали 18Х12ВМБФР(ЭИ993).

Эти стали изготовляют в виде сортового проката и применяют в турбостроении для лопаток и дисков турбин, а также для крепежных деталей. Ориентировочная рабочая температура для стали 15Х12ВНМФ(ЭИ802) - 550-580 °С и 570-600 °С - для стали 18Х12ВМБФР(ЭИ993).

Стали аустенитного класса

Стали аустенитногокласса - в основном хромоникелевые стали с содержанием Cr и Ni в пределах от 7 до 25 % каждого, наряду с которыми присутствуют W, Mo, Ti, Nb и др.

Это самая многочисленная группа жаропрочных (и жаростойких) сталей (см. ГОСТ 5632-72).

Таблица 1

Режимы термообработки и характеристики механических свойств сортового проката из жаропрочных сталей при нормальной температуре

Сталь

Класс

Режим термообработки

Характеристики механических свойств

Температура закалки или нормализации,°С

Охлаждающая среда

Температура отпуска (или отжига), °С

Охлаждающая среда

σв, МПа

σ0,2, МПа

δ5, %

ψ, %

КСU,Дж/см2

12МХ(12ХМ)

Перлитный

920 ± 10

воздух

680-690

воздух

420

260

21

45

60

15ХМ

900-920

воздух

630-650

--

450

280

20

45

70

12Х1МФ(12ХМФ,ЭИ575)

960-980

воздух

740-760

воздух

480

260

21

55

100

20ХМ

860-880

масло

500-600

воздух

800

600

12

50

90

25Х1МФ(ЭИ10)

880-900

масло

640-660

воздух

900

750

14

50

60

25Х2М1Ф(ЭИ723)

1030-1060

воздух

680-720

воздух

900

750

10

40

30

18Х3МВ(ЭИ578)

960 ± 10

масло

660-680

воздух

650

450

18

-

120

20Х3МВФ(ЭИ579)

1030-1080

масло

660-700

воздух

900

750

12

40

80

15Х5М

Мартенситный

950-980

воздух

860 ± 20

воздух

450

220

20

50

120

15Х5

--

воздух

850-870

воздух

400

170

24

50

100

15Х5ВФ*

--

воздух

850-870

с печью

400

220

22

50

120

40Х9С2(4Х9С2,ЭСХ8)*

--

воздух

850-870

с печью

750

500

15

35

-

40Х10С2М(ЭИ107)

1050

воздух или масло

750±30

масло

950

750

10

35

> 20

15Х11МФ

1095

масло

710

воздух

755

568-755

14

50

59

18Х11МНФБ(ЭП291)

1080-1130

воздух, масло

660-770

воздух

740

590-735

15

50

59

20Х12ВНМФ(ЭП428)

1010-1060

масло

660-770

воздух

740

590-755

14

45

54

30Х13Н7С2(ЭИ72)

1050+800

вода, масло

660-680

воздух

1200

800

18

25

> 20

11Х11Н2В2МФ

1000-1020

воздух или масло

660-680

воздух

900

750

12

50

80

16Х11Н2В2МФ(ЭИ962А)

1000-1020

то же

550-590

воздух

1000

850

10

45

70

20Х13(ЭЖ2)

1000-1030

то же

680-720

масло, воздух

660

450

16

55

80

13Х11Н2В2МФ-Ш(ЭИ961-Ш)

1000-1020

воздух, масло

660-710

воздух

880

735

15

55

88

12Х1

Мартенситно-ферритный

1020-1050

воздух или масло

700-750

масло

600

420

20

60

90

15Х11МФ

1030-1100

воздух

700-740

масло

700

500

15

55

120

15Х12ВНМФ(ЭИ802)

1000-1020

воздух, масло

540-590

воздух

1080

930

13

55

88

15Х11ВНМФ

1010-1060

масло

660-770

воздух

740

590-735

14

45

54

18Х12ВМБФР(ЭИ993)

1050

масло

650-700

воздух

750

500

14

50

60

18Х12ВМБФР-Ш(ЭИ993-Ш)

1030-1050

масло

680-720

воздух

800

680

12

45

59

15Х12В2МФ

1050

масло

680

воздух

800

600

15

50

70

20Х20Н14С2(ДИ911)

Аустенитно-ферритный

1000-1150

воздух, вода

-

-

590

295

35

55

-

20Х23Н13(ЭИ319)

1100-1150

воздух, масло, вода

-

-

490

295

35

50

-

* Сталь применяется в отожженном состоянии

Таблица 2

Режимы термической обработки, пределы ползучести и длительной прочности легированных сталей перлитного и мартенситного классов, применяемых для длительной службы

Сталь

Класс

Режим термообработки

Температура испытания,°С

Предел длительной прочности , МПа за время, ч

Предел ползучести, МПа, соответствующий 1% деформации за время, ч

Температура закалки или нормализации,°С

Охлаждающая среда

Температура отпуска, °С

Охлаждающая среда

10 000

100 000

10 000

100 000

12МХ(12ХМ)

Перлитный

920

воздух

680-690

воздух

480

250

200

220

150

510

160

120

-

700

540

110

70

-

38

12Х1МФ(12ХМФ,ЭИ575)

960-980

воздух

740-760

воздух

520

200

160

180

130

560

140

108

118

84

580

120

90-100

90

62

25Х1МФ(ЭИ10)

880-900

масло

640-660

вода

500

260-290

-

-

80

550

100-150

-

90

30

25Х2М1Ф(ЭИ723)

1050

воздух

680-700

воздух

550

180-220

140-480

-

70

18Х3МВ(ЭИ578)

900 ± 10

масло

660-680

воздух

450

-

-

230

160

500

-

-

120

-

550

-

-

75

-

20Х3МВФ(ЭИ579)

1030-1080

масло

660-700

воздух

500

340

300

180

150

550

200

160

130

100

580

140

100

-

50

15Х5М

Мартенситный и мартенситно-ферритный, аустенитно-ферритный

950-980

воздух

860 ± 20

воздух

480

180

150

105

70

540

100

75

65

40

15Х5ВФ*

-

 

860 ± 10

 

500

120

92

85

60

550

90

70

50

38

600

65

52

38

28

20Х12ВНМФ(ЭП428)

1010-1060

масло

660-770

воздух

450

-

-

-

274

500

382

343

-

-

600

103

88

-

54

12Х13

1030-1050

масло

730-750

воздух

470

260

220

-

-

500

220

190

-

57

530

190

160

-

-

13Х11Н2В2МФ-Ш(ЭИ961-Ш)

1000-1020

воздух, масло

660-710

воздух

500

392

s100 = 568

-

-

550

-

s100 = 441

-

-

600

-

s100 = 294

-

-

15Х12ВНМФ(ЭИ802)

1000

масло

680

воздух

550

250

220

-

100

565

240

200

-

80-90

580

190

160

-

70-80

600

140-160

120

-

50-60

15Х11МФ

1050

воздух

740

-

550

200

130-150

-

90-100

600

100

-

-

40-50

18Х12ВМБФР(ЭИ993)

1050

масло

650-700

воздух

560

250-300

220-260

-

150

590

210-240

170-200

-

100

620

140

110

-

50

15Х12В2МФ

1050

масло

680

воздух

575

170

150

-

75

600

150

130

-

45

630

110

85

-

-

20Х20Н14С2(ДИ911)

1000-1150

воздух, вода

-

-

875

-

-

9,8

-

1000

-

-

1,4

-

20Х23Н13(ЭИ319)

1100-1150

воздух, масло, вода

-

-

550

151

57

-

-

  • Сталь применяется в отожженном состоянии

Таблица 3

Примерное назначение низколегированных жаропрочных сталей перлитного класса

Сталь

Назначение

Рабочая
температура, ˚ С

Срок службы

Температура начала интенсивного окалинообразования, ˚ С

12МХ(12ХМ)

Трубы паронагревателей, паропроводов и коллекторов энергетических установок; арматура паровых котлов и паропроводов

500-510

Весьма длительный

570

15ХМ

520-530

570

12Х1МФ(12ХМФ,ЭИ575)

570-585

600

15Х1М1Ф

570-585

600

18Х3МВ(ЭИ578)

Трубы для гидрогенизационных установок и нефтехимической аппаратуры

450-500

Длительный

600

20Х3МВФ(ЭИ579)

500-550

600

20Х3МВФ(ЭИ579)

Поковки (роторы, диски), болты

530-560

600

25Х1МФ(ЭИ10)

Крепежные детали (болты, шпильки), плоские пружины

500-510

Длительный

600

25Х2М1Ф(ЭИ723)

520-550

600

Таблица 4

Режимы термической обработки и характеристики механических свойств сортового проката из жаропрочных аустенитных сталей (при нормальной температуре)

Сталь

Режим термообработки

Характеристики механических свойств

Температура закалки, °С.

Охлаждающая среда

Т, °С, длительность отпуска или старения

Временное сопротивление σв, МПа

Предел  текучести σ0,2, МПа

Относительное удлинение δ5, %

Относительное сужение ψ, %

Ударная вязкость КСU, Дж/см2

10Х11Н20Т3Р(ЭИ696)

1150-1180

воздух, масло

750 (16 ч)

850

500

10

15

30

10Х11Н23Т3МР-ВД (ЭП33ВД)

1170-1200

воздух

750 (16-25 ч)

900

600

8

10

30

37Х12Н8Г8МФБ-Ш (ЭИ-481Ш, 4Х12Н8Г8МФБ)

1140-1160

вода

670 (12-14 ч)
770-800 (10-12 ч)

850

600

15

20

-

45Х14Н14В2М(ЭИ69)

**

 

820

720

320

20

35

50

09Х14Н18В2Б

1110-1140

воздух

*

500

200

35

-

-

09Х14Н19В2БР(ЭИ695)

1100-1150

воздух

*

500

220

38

50

140

09Х14Н19В2БР1(ЭИ695)

1130-1160

воздух

750

520

220

30

44

120

37Х12Н8Г8МФБ-Ш (ЭИ-481Ш, 4Х12Н8Г8МФБ)

1140 ± 10

вода

770-800

850

600

15

20

25

30Х13Г18Ф

1150 ± 10

вода

700 (10 ч)

700

360

30

40

80

08Х16Н13М2Б(ЭИ680)

1100-1150

вода, воздух

750

560

220

40

50

120

10Х17Н13М2Т(ЭИ448)

1050-1100

вода

*

520

220

40

55

-

08Х17Н15М3Т(ЭИ580)

1050-1100

воздух

*

500

200

35

45

-

08Х15Н24В4ТР(ЭП164)

1130-1150

воздух

730-750

750

450

20

35

80

08Х15Н24В4ТР(ЭП164)

**

воздух

700 (16 ч)

700

400

15

30

-

12Х18Н9

1050-1100

воздух, вода

700 (20 ч)

500

200

45

55

-

08Х18Н10Т(ЭИ914)

1050-1100

то же

700 (20 ч)

520

200

40

55

-

12Х18Н9Т

1050-1100

то же

700 (20 ч)

550

200

40

55

-

12Х18Н12Т

1050-1100

то же

800 (10 ч)

550

200

40

55

-

08Х18Н12Б(ЭИ402)

1050-1100

то же

*

500

180

40

55

-

36Х18Н25С2

1100-1150

воздух, масло, вода

*

650

350

25

40

-

36Х18Н25С2

1200

вода

800 (8 ч)

855

550

17

18

50

30Х19Н9МВБТ

1150-1180

воздух, вода

750-800

680

350

35

40

60

31Х19Н9МВБТ(ЭИ572)

1050

вода

750 (15 ч)

680

350

25

25

70

55Х20Н4АГ9М

1160-1190

вода

760-780

1000

650

8

10

-

20Х20Н14С2(ДИ911)

1000-1100

воздух, вода

*

600

300

35

30

-

20Х23Н13(ЭИ319)

1050-1150

то же

*

500

300

35

50

-

20Х23Н18(ЭИ-417)

1100-1150

то же

*

500

200

35

50

-

20Х23Н18(ЭИ-417)

1030-1130

вода

*

540

265

35

-

-

20Х25Н20С2(ЭИ283)

1100-1150

воздух, вода

*

600

300

35

50

-

* Применяются без отпуска. **Без закалки

В марках этих сталей приняты следующие обозначения для легирующих элементов: А - N, Б - Nb, В - W, Г - Mn, К - Co, М - Mo, Н - Ni, P - B, C - Si, T - Ti, Ф - V, X - Cr, Ю - Al. Цифра после буквы указывает на округленное (среднемарочное) содержание этого элемента в процентах (при содержании менее 1 % цифру не пишут). Исключение - углерод, содержание которого первые две цифры марки выражают в десятых процента. Например, марка 45Х14Н14В2М(ЭИ69) следующего состава: 0,45 % С, 14 % Cr, 14 % Ni, 2 % W, и ≤ 1 % Мо. Характеристики механических свойств сортового проката из жаропрочных аустенитных сталей, а также оптимальные режимы термической обработки приведены в табл. 4.

В соответствии с особенностями легированного аустенита характеристики жаропрочных свойств аустенитных сталей более высокие (табл. 5), чем у жаропрочных сталей перлитного или мартенситного классов.

Сталь 08Х18Н10Т(ЭИ914) применяют как жаропрочную и жаростойкую. При температуре до 600 °С у стали стабильные механические свойства, она устойчива против межкристаллитной коррозии и хорошо сваривается. Сталь этой марки изготовляют в виде сортового проката, поковок, листа, труб для энергетического и химического оборудования. Аналогичные свойства у стали 12Х18Н12Т, которую применяют в тех же областях техники.

У хромоникельвольфрамовых аустенитных сталей (45Х14Н14В2М(ЭИ69)) повышенные жаропрочность и сопротивление усталости при высоких температурах. Сталь 45Х14Н14В2М(ЭИ69) находит применение для выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания. Для длительных сроков службы при температурах 600-650 °С рекомендуется сталь того же типа с пониженным содержанием С (до 0,15 %).

Аустенитные стали применяют, как правило, для изготовления деталей, работающих при температурах 650-700 °С весьма длительное время. Механические свойства этих сталей при температуре 20 °С похожи, но пределы длительной прочности и ползучести отличаются весьма существенно (табл. 4, 5). Наиболее жаропрочные из них стали 09Х14Н19В2БР(ЭИ695)

 и 09Х14Н19В2БР1(ЭИ695)

, которые применяют для изготовления пароперегревательных и паропроводных труб установок сверхвысокого давления.

Хромомарганцевые стали марок 30Х13Г18Ф и 37Х12Н8Г8МФБ-Ш (ЭИ-481Ш, 4Х12Н8Г8МФБ) - заменители жаропрочных сталей с более высоким содержанием никеля. Эти стали имееют достаточно высокую длительную прочность при температурах 500-650 °С.

Таблица 5

Пределы ползучести и длительной прочности жаропрочных аустенитных сталей, применяемых для длительной службы*

Сталь

Температура, °С

Предел длительной прочности , МПа за время, ч

Предел ползучести , МПа, соответствующий 1 % деформации за время, ч

10 000

100 000

10 000

100 000

09Х14Н18В2Б

600

180

140

120

110

650

140

110

105

85

700

90

65

60

50

09Х14Н19В2БР(ЭИ695)

650

168

130

140

110

700

125

95

85

65

750

70

55

-

-

09Х14Н19В2БР1(ЭИ695)

600

260

230

250

170

650

215

190

200

140

700

170

140

120

85-90

12Х18Н10Т

600

150

110

-

75

650

80-100

-

-

30-40

30Х19Н9МВБТ

600

240

220

-

110

650

170

150

-

80

12Х18Н12Т

600

170

135

-

-

650

105

75

-

-

08Х16Н13М2Б(ЭИ680)

600

200

150

140-170

90-120

650

130

60**-90

100-120

50-70

700

60-70

30-50

60

20

10Х17Н13М2Т(ЭИ448)

550

280

240

-

110

600

180

130

110

60

650

110

70

90

50

700

40/80**

30

55**

28**

20Х20Н14С2(ДИ911)

650

-

-

65

-

700

-

-

30

-

800

-

-

10

-

20Х23Н13(ЭИ319)

550

240

200

150

60

600

190

150

70-80**

50**

650

110

70

50-60**

30**

700

60

36

30

14

20Х23Н18(ЭИ-417)

600

150**

100

90

60**

650

110

60**-80

50-60

40**-54

700

50**-60

35

35

28**-35

800

21

12-21

-

7**-12

20Х25Н20С2(ЭИ283)

Почти как у стали 20Х23Н18(ЭИ-417)

* Режимы термической обработки см. табл. 4.

** Данные из зарубежных источников для сталей близкого химического состава.

Сплавы на железо-никелевой основе

Сплавы на железо-никелевой основе могут быть разделены на две группы: 1) с содержанием 14-16 % Cr и 32-38 % Ni и 2) с содержанием 20-25 % Cr и 25-45 % Ni (либо Ni + Mn). Сплавы первой группы дополнительно легированы вольфрамом и титаном и обладают высокой (приблизительно равной) жаропрочностью (табл. 6). Сплавы второй группы благодаря повышенному содержанию Cr жаростойкие, по жаропрочным свойствам они уступают сплавам первой группы, например, сплав ХН38ВТ(ЭИ703).

Сплавы ХН35ВТ(ЭИ612), ХН35ВМТ, ХН35ВТЮ(ЭИ787) поставляют преимущественно в виде горячекатаных и кованных прутков и полос, а также поковок. Из сплавов ХН35В5Т, ХН38ВТ(ЭИ703) и 12Х25Н16Г7АР(ЭИ835), в основном, изготовляют горячекатаный и холоднокатаный лист и ленту, а из сплава ХН45Ю(ЭП747) - также и трубы. В основном, сплавы на железо-никелевой основе применяют для изготовления деталей паровых и газовых турбин.

Сплавы на никелевой основе

Сплавы на никелевой основе подразделяют на две группы (см. ГОСТ 5632-72): 1) сплавы, применяемые преимущественно как жаропрочные, и 2) жаростойкие сплавы, обладающие необходимым минимумом жаропрочности (табл. 7).

Таблица 6

Пределы длительной прочности и ползучести сплавов на железо-никелевой основе *1

Сталь

Температура, °С

Предел длительной прочности, МПа за время ,ч

Предел ползучести*3, , МПа

100

500

1000

10 000*2

100 000*2

ХН30ВМТ(ЭП437,ВЖ102)

650

370

-

290

230

180

210 (1/104);14 (1/105)

700

280

-

220

180

140

 

800

150-170

-

100-110

68

-

 

ХН35ВТ(ЭИ612)

600

-

-

320

270

230

 

650

-

-

220-230

190-200

150-160

170 (1/104);130(1/105)

700

-

-

140

95

65

110 (1/104);80 (1/105)

ХН35ВТЮ(ЭИ787)

600

650-680

550-580

520-550

420-450

-

 

700

380-400

320-340

280-320

240-260

-

 

750

300-340

240-300

200-270

170-230

-

250 (0,2/100)

800

210-240

150-180

120-160

-

-

130 (0,2/100)

ХН35В5Т

650

-

-

280

200

160

180 (1/104);130 (1/105)

700

-

-

200

150

120

120 (1/104);90 (1/105)

750

200

-

150

110

80

80 (1/104);60 (1/105)

ХН38ВТ(ЭИ703)

800

80-90

-

52

-

-

63 (5/100)*4

900

30-40

-

-

-

-

21 (5/100)*4

1000

-

-

-

-

-

9 (5/100)*4

ХН45Ю(ЭП747)

1000

20

-

-

-

-

 

1100

9

-

5

-

-

 

1200

5

-

2,5

-

-

 

*1 После оптимальной термической обработки.

*2 Экстраполированные значения.

*3 В скобках в числителе - деформация в %, в знаменателе - время в ч.

*4 Определено на конических образцах.

Таблица 7

Пределы длительной прочности и ползучести сплавов на никелевой основе*1

Сталь

Температура, °С

Предел длительной прочности, , МПа за время, ч

Пределы ползучести*3 , , МПа

100

200

300

1000

10 000*2

ХН65ВМТЮ(ЭИ893)

700

> 600

-

-

400

300

300 (1/10 000)

750

500

-

-

330

230

200(1/10 000)

800

300

-

-

200

140

120 (1/10 000)

ХН70ВМЮТ(ЭИ765)

600

780

750

740

650

530

-

700

450-500

420-470

400-450

310-350

220-240

200 (1/10 000)

800

220-250

210-230

190-220

140-160

-

80 (1/10 000)

ХН70ВМТЮ(ЭИ617)

700

480-520

-

420

360

-

300 (0,2/100)

800

280-300

-

210

180

-

170 (0,2/100)

850

180-200

-

-

100

-

170 (0,2/100)

ХН80ТБЮ(ЭИ407)

650

-

-

-

400

300-260

350 (1/10 000)

700

-

-

-

270

170-180

220 (1/10 000)

ХН70МВТЮБ(ЭИ598)

700

480

420

-

-

-

180 (0,2/100)

800

250

230

-

-

-

-

ХН67МВТЮ(ЭП202)

700

480-520

-

380-420

360-390

280-320

360 (1/1 000)

800

280-300

-

230-250

180-200

120-150

-

850

180-200

-

140-160

110-130

70-80

-

900

120-140

-

90-100

70-80

40-45

60 (1/1 000)

ХН75МБТЮ(ЭИ602)

700

160-170

150

-

-

-

-

800

80

70

-

-

-

43 (5/100)*4

900

29

22

-

-

-

14 (5/100)*4

ХН78Т(ЭИ435)

700

105

-

-

32-35

-

-

800

45

-

-

-

-

18(5/100)*4

900

15

-

-

-

-

7 (5/100)*4

ХН77ТЮР(ЭИ437Б)

600

680

660

-

-

450

720 (0,2/100)

700

420

400

-

350

180

260 (0,2/100)

800

200

-

-

150

-

150 (0,2/100)

ХН60Ю(ЭИ559А)

800

60-80

-

-

40-50

-

-

900

35

-

-

 20

-

24 (0,2/100)

1000

6

-

-

-

-

10 (0,2/100)

ХН60ВТ(ЭИ868)

800

110

95

87

-

-

83 (5/100)*4

900

52

43

40

-

-

34 (5/100)*4

ХН70Ю(ЭИ652)

800

90-100

-

80

-

-

-

900

35-40

-

-

-

-

25 (5/100)*4

ХН75ВМЮ(ЭИ827)

850

270
(не менее 50 ч);
250
(не менее 65 ч)

 

 

 

 

 

*1 После оптимальной термической обработки.

*2 Экстраполированные значения.

*3 В скобках в числителе - деформация в %, в знаменателе - время в ч.

*4 Определено на конических образцах.

Наиболее часто применяемые сплавы первой группы относятся к системе Ni-Cr-Ti-Al. Присутствие в этих сплавах Ti и Аl в количествах, превышающих их предельную растворимость в твердом растворе при температурах 650-950 °С, позволяет достигнуть после закалки и отпуска существенного эффекта дисперсионного твердения, благодаря выделению дисперсных частиц интерметаллической фазы типа Ni3(Тi, NiAl). Такая микроструктура делает сплав устойчивым против температурного воздействия при 700-800 °С и выше.

Введение в дисперсионно-твердеющие сплавы этой группы W и Мо (в сумме до  10 %), а также Nb дополнительно упрочняет твердый раствор, замедляет развитие диффузионных процессов и увеличивает количество дисперсной упрочняющей фазы. Количество дисперсной фазы увеличивают также путем увеличения суммарного содержания Ti и Al. Все это приводит к существенному возрастанию жаропрочности сплавов, что делает возможным их применение при температурах до 800-850 °С и высоких напряжениях.

К особенностям состава никелевых жаропрочных сплавов относится присутствие в них небольших добавок поверхностно-активных элементов (В, Се, иногда Ва и Мg), способствующих рафинированию металла и упрочнению границ зерен, а также небольшое содержание в них примесей (S, P, Pb, др.).

Термическая обработка этих сплавов заключается в одинарном или двойном нагреве до высоких температур (1080-1200 °С) с охлаждением чаще всего на воздухе и последующем отпуске при температурах 700-850 °С. Для наибольшей стабилизации исходной структуры применительно к деталям с длительным сроком службы рекомендуется проводить многоступенчатый отпуск при постепенно понижающейся температуре.

Жаропрочные никелевые сплавы изготовляют в виде сортового проката (прутки круглого сечения) и частично в виде поковок различной конфигурации.

Основное назначение этой группы высоколегированных сплавов - изготовление рабочих лопаток и дисков газовых турбин. Диски работают при более высоких напряжениях, чем лопатки (но при несколько пониженной температуре), поэтому материал диска должен иметь высокое сопротивление ползучести (особенно на ободе) и повышенную прочность (в ступичной части).

Прочность сплавов на никелевой основе сохраняется высокой вплоть до температур 800-900 °С. Так, при 800 °С временное сопротивление σв наиболее легированных сплавов составляет 700-800 МПа, 100-часовая длительная прочность - 250-300 МПа. В то же время характеристики пластичности δ и ψ удовлетворительны при всех температурах испытания и несколько снижаются в температурном интервале дисперсионного твердения (700-800 °С). Остаточная деформация этих сплавов при испытаниях на длительную прочность при 700-800 °С порядка 3-10 %.

В табл. 7 приведены характеристики жаропрочности никелевых сплавов.

Для длительных сроков службы наилучшее сочетание длительной прочности и пластичности у сплава ХН65ВМТЮ(ЭИ893), получившего широкое применение как материал для лопаточного аппарата стационарных газовых турбин ГТ-6, ГТН-9, ГТК-10, ГТК-16, ГТТ-12, ГТА-18, ГТУ-25, ГТУ-100. Этот сплав - основной лопаточный материал в стационарном газотурбостроении. Кроме того, благодаря исключительно высокой релаксационной стойкости этот сплав применяют для изготовления крепежных деталей турбин.

Из жаропрочных никелевых сплавов можно получать детали методом отливки (например, точным литьем по выплавляемым моделям).

Ко второй группе относятся сплавы марок ХН67МВТЮ(ЭП202), ХН60Ю(ЭИ559А), ХН70Ю(ЭИ652), ХН78Т(ЭИ435), ХН60ВТ(ЭИ868), ХН75МБТЮ(ЭИ602), применяемые преимущественно как жаростойкие. Эти сплавы, за исключением двух последних, отличаются высоким содержанием Cr (20-30 %) и практически гомогенной структурой твердого раствора после принятых режимов термической обработки (нагрев до 1000-1200 °С с охлаждением в воде или на воздухе). Эти сплавы выпускают в виде холоднокатаного или горячекатаного листа преимущественно для деталей газопроводных систем, работающих при умеренных напряжениях в условиях весьма высоких температур (до 1100-1200 °С). У этих деталей кроме достаточной технологичности (прокатываемость, штампуемость, свариваемость) и высокого сопротивления газовой коррозии (окалиностойкость) должно быть хорошее сопротивление термической усталости (термостойкость). Всем этим требованиям отвечают сплавы на никелевой основе.

У жаростойких листовых никелевых сплавов повышена пластичность в холодном и горячем состоянии, но жаропрочность ниже, чем у сплавов первой группы. Так, длительная прочность за 1000 ч составляет 40-60 МПа при 800 °С и 20-25 МПа при 900 °С (табл. 7).



Скачать прайс:

    Скачать Excel

 Скачать ZIP

Справочник металлов
Сталь конструкционная
Сталь инструментальная
Сталь для отливок
Сталь жаропрочная
Сталь коррозионно-стойкая
Сталь специального назначения
Сталь электротехническая
Сплав прецизионный
Чугун
Алюминий
Медь
Никель
Бронза
Латунь
Титан
Магний
Цинк
Олово
Свинец
Зарубежные стали


Яндекс.Метрика © 2008 - 2018 "ПрофПрокат - продажа металлопроката"
Created by SmileTech
Главная Продукция Потребности ГОСТы Стали Прайс Контакты