Особенности жаропрочных и коррозионностойких низколегированных сталей 12ХМ; 12Х1МФ

Жаропрочными низколегированными называют те виды сталей, которые способны на протяжении долгого времени в условиях высоких температур сохранять механическую прочность. Одной из наиболее востребованных марок жаропрочных низколегированных сталей является 12Х1МФ. Все легированные стали характеризуются антикоррозийной стойкостью, благодаря чему нашли широкое применение в различных областях промышленности.

Все жаропрочные виды сталей подвергаются термической обработке, а изделия на их основе – подогреву. Это позволяет избежать возникновения холодных трещин в области около швов. Добавление специальных элементов в состав позволяет получить необходимые характеристики металла. Среди неметаллических элементов используют только кремний, его добавляют для прибавления сплаву упругости. Среди металлов, используемых для легирования, наибольшим спросом пользуются:

• хром. Он значительно повышает прочность, твердость и коррозийную стойкость, понижая наряду с этим уровень пластичности;
• ванадий. Он способствует созданию равномерной и плотной структуры;
• алюминий. Он участвует в повышении коррозийной стойкости сплава;
• вольфрам. Он в ответе отвечает за прочность и твердость материала, при воздействии на него высокими температурами;
• никель. Он повышает коррозийную стойкость и вязкость.

Коррозионностойкие (нержавеющие) стали характеризуются содержанием хрома более 12%. В том случае, если сплав содержит около 15-25% хрома, его принято считать коррозионностойким и жаростойким. Они не подвергаются окислению в агрессивных средах. Большим преимуществом таких сталей является хорошая технологичность в отношении обработки давлением. Коррозионностойкие стали очень полезны в машиностроении, дают возможность понизить энергоемкость и трудоемкость при изготовлении деталей. Устойчивость к коррозии они получают благодаря добавлению в сплав хрома и алюминия. Благодаря эксплуатации изделий в условиях агрессивной среды, низкоуглеродистые коррозионностойкие стали активно используют в химической, нефтяной и фармацевтической промышленности.

Классификация жаропрочных сталей

Жаропрочные стали изготовлены на основе железа, содержание которого превышает 50%. Их классифицируют в соотношении с общим содержанием легирующих компонентов: высоколегированные (в сумме получается больше 10%), среднелегированные (сумма компонентов лежит в пределах 4-10%) и низколегированные (в сумме получается меньше 4%). К низколегированным жаропрочным сталям относятся марки 12ХМ и 12Х1МФ. Они отличаются способностью сохранять свою прочность при воздействии высоких температур на протяжении длительного времени.

По структуре среди жаропрочных сталей различают перлитные, мартенситные и аустенитные классы. Перлитные стали активно используют в машиностроении, к примеру, для изготовления двигателей внутреннего сгорания. Для того чтобы повысить температуру рекристаллизации, стали часто подвергают легированию с помощью ванадия, хрома и молибдена (как в случае с маркой 12Х1МФ). Перлитные стали характеризуются не плохой свариваемостью, что позволяет применять их для сварных конструкций.

Мартенситные стали обычно используют для изготовления деталей газовых турбин. Их термическая обработка заключается в проведении закалке в масле (при температурах свыше 1000оС). Аустенитные стали используют для эксплуатации изделий при повышенных температурах (около 600оС). Из них делают лопатки турбин и клапаны двигателей. Такие стали характеризуются пластичностью, хорошей свариваемостью и повышенной жаропрочностью.

Также, низколегированные стали классифицируются в соответствии со способностью к свариваемости (трудно свариваемые, хорошо свариваемые) и проведением термической обработки (нормализация и отпуск, закалка и отпуск). К примеру, для проведения термической обработки стали марки 12ХМ используют нормализацию и отпуск.   

Маркировка изделий

Любая разновидность стали имеют свою маркировку. Она состоит из порядка цифр и букв. Буквы, которые используются в маркировке, являются обозначением металла, входящего в состав сплава. Чаще всего для легирования прибегают к помощи следующих металлов:

• Ванадий – (Ф);
• Алюминий – (Ю);
• Хром – (Х);
• Цирконий – (Ц);
• Молибден (М);
• Медь (Д).

Исходя из списка выше, наглядно видно, что сталь марки 12ХМ помимо углерода содержит хром и молибден. Число, стоящее я в начале маркировки, указывает на % содержание в сплаве углерода. Число, стоящее рядом с обозначением металла, указывает на его % содержание. Таким образом, в сплаве 12Х1МФ находится 1% хрома. Если числа рядом с металлами отсутствуют, значит, их содержание не превышает 1,2%. В зависимости от содержания углерода выделяют группу низкоуглеродистых (<0,25%), среднеуглеродистых (от 0,25% до 0,65%) и высокоуглеродистых сталей (>0,65 %). Основными представителями жаропрочных низколегированных сталей являются марки 12ХМ и 12Х1МФ. Рассмотрим подробнее особенности каждой марки в индивидуальном порядке.

Жаропрочными низколегированными называют те виды сталей, которые способны на протяжении долгого времени в условиях высоких температур сохранять механическую прочность. Одной из наиболее востребованных марок жаропрочных низколегированных сталей является 12Х1МФ. Все легированные стали характеризуются антикоррозийной стойкостью, благодаря чему нашли широкое применение в различных областях промышленности.

Все жаропрочные виды сталей подвергаются термической обработке, а изделия на их основе – подогреву. Это позволяет избежать возникновения холодных трещин в области около швов. Добавление специальных элементов в состав позволяет получить необходимые характеристики металла. Среди неметаллических элементов используют только кремний, его добавляют для прибавления сплаву упругости. Среди металлов, используемых для легирования, наибольшим спросом пользуются:

• хром. Он значительно повышает прочность, твердость и коррозийную стойкость, понижая наряду с этим уровень пластичности;
• ванадий. Он способствует созданию равномерной и плотной структуры;
• алюминий. Он участвует в повышении коррозийной стойкости сплава;
• вольфрам. Он в ответе отвечает за прочность и твердость материала, при воздействии на него высокими температурами;
• никель. Он повышает коррозийную стойкость и вязкость.

Коррозионностойкие (нержавеющие) стали характеризуются содержанием хрома более 12%. В том случае, если сплав содержит около 15-25% хрома, его принято считать коррозионностойким и жаростойким. Они не подвергаются окислению в агрессивных средах. Большим преимуществом таких сталей является хорошая технологичность в отношении обработки давлением. Коррозионностойкие стали очень полезны в машиностроении, дают возможность понизить энергоемкость и трудоемкость при изготовлении деталей. Устойчивость к коррозии они получают благодаря добавлению в сплав хрома и алюминия. Благодаря эксплуатации изделий в условиях агрессивной среды, низкоуглеродистые коррозионностойкие стали активно используют в химической, нефтяной и фармацевтической промышленности.

Классификация жаропрочных сталей

Жаропрочные стали изготовлены на основе железа, содержание которого превышает 50%. Их классифицируют в соотношении с общим содержанием легирующих компонентов: высоколегированные (в сумме получается больше 10%), среднелегированные (сумма компонентов лежит в пределах 4-10%) и низколегированные (в сумме получается меньше 4%). К низколегированным жаропрочным сталям относятся марки 12ХМ и 12Х1МФ. Они отличаются способностью сохранять свою прочность при воздействии высоких температур на протяжении длительного времени.

По структуре среди жаропрочных сталей различают перлитные, мартенситные и аустенитные классы. Перлитные стали активно используют в машиностроении, к примеру, для изготовления двигателей внутреннего сгорания. Для того чтобы повысить температуру рекристаллизации, стали часто подвергают легированию с помощью ванадия, хрома и молибдена (как в случае с маркой 12Х1МФ). Перлитные стали характеризуются не плохой свариваемостью, что позволяет применять их для сварных конструкций.

Мартенситные стали обычно используют для изготовления деталей газовых турбин. Их термическая обработка заключается в проведении закалке в масле (при температурах свыше 1000оС). Аустенитные стали используют для эксплуатации изделий при повышенных температурах (около 600оС). Из них делают лопатки турбин и клапаны двигателей. Такие стали характеризуются пластичностью, хорошей свариваемостью и повышенной жаропрочностью.

Также, низколегированные стали классифицируются в соответствии со способностью к свариваемости (трудно свариваемые, хорошо свариваемые) и проведением термической обработки (нормализация и отпуск, закалка и отпуск). К примеру, для проведения термической обработки стали марки 12ХМ используют нормализацию и отпуск.   

Маркировка изделий

Любая разновидность стали имеют свою маркировку. Она состоит из порядка цифр и букв. Буквы, которые используются в маркировке, являются обозначением металла, входящего в состав сплава. Чаще всего для легирования прибегают к помощи следующих металлов:

• Ванадий – (Ф);
• Алюминий – (Ю);
• Хром – (Х);
• Цирконий – (Ц);
• Молибден (М);
• Медь (Д).

Исходя из списка выше, наглядно видно, что сталь марки 12ХМ помимо углерода содержит хром и молибден. Число, стоящее я в начале маркировки, указывает на % содержание в сплаве углерода. Число, стоящее рядом с обозначением металла, указывает на его % содержание. Таким образом, в сплаве 12Х1МФ находится 1% хрома. Если числа рядом с металлами отсутствуют, значит, их содержание не превышает 1,2%. В зависимости от содержания углерода выделяют группу низкоуглеродистых (<0,25%), среднеуглеродистых (от 0,25% до 0,65%) и высокоуглеродистых сталей (>0,65 %). Основными представителями жаропрочных низколегированных сталей являются марки 12ХМ и 12Х1МФ. Рассмотрим подробнее особенности каждой марки в индивидуальном порядке.

Специфика марки стали 12ХМ

Жаропрочная сталь марки 12ХМ характеризуется содержанием 0,12% углерода и меньше 1,2% хрома и молибдена. В общей совокупности число химических компонентов не превышает 2,5%, что является гарантией отношения данной марки к категории низколегированных сталей. В качестве улучшенного аналога марки 12ХМ часто выступает марка 12Х1МФ.

Сталь марки 12ХМ активно используют для изготовления котельных труб, сортовых заготовок и других изделий, эксплуатируемых продолжительное время при высоких температурах (от 490оС до 1300оС). Сортамент в виде листов не подвергается тепловой обработке, а для термической обработки труб прибегают к нормализации (920оС) и отпуску (680оС). Нормализацию проводят с целью улучшения структуры сплава, устранения лишних напряжений. Ее основное отличие от отжига заключается в том, что охлаждение происходит на воздухе. После такой процедуры сплав марки 12ХМ получает однородную структуру и повышенную прочность.

Специфика марки стали 12Х1МФ

Сталь марки 12Х1МФ характеризуется содержанием 0,12% углерода, 1% хрома и меньше 1,2% ванадия и молибдена. В общей совокупности число химических компонентов не превышает 3,2%, что является гарантией отношения данной марки к категории низколегированных сталей.

Как и предыдущую сталь, марку 12Х1МФ подвергают нормализации (970оС) и отпуску (730оС), но при более высоких температурах. Свариваемость ограничена, используют только РДС. В сфере промышленности сталь марки 12Х1МФ используют для изготовления деталей, эксплуатируемых при высоких температурах.

Про другие марки стали смотрите здесь