Сталь 1Х15Н4АМ3-Ш (ЭП310-Ш, ВНС-5-Ш) хромоникельмолибденовая

Химический состав в %
С Cr Ni Mo N Fe Si Mn S P
не более
0,11-0,16 14,0-15,5 4,0-5,0 2,3-2,8 0,05-0,10 Основа 0,7 1,0 0,02 0,03
Механические свойства по ТУ (не менее)
Вид полу-
фабриката
ТУ Состояние
полуфабриката
или контрольных
образцов
σ0,2 σв δ5
ψ ан
кгс/мм2 % кгс·м/см2
Прутки
катаные и
кованые
 

Термически обработанные по режиму:

ТУ 14-1-
940-74

1) закаленные с 1070±10°С,
охлаждение на воздухе, в воде
или масле, обработка холодом
при -70°С, выдержка 2 часа
(или при -50°С, 4 часа),
отпуск при 450°С, 1 час;

105 145 15 55 10
ТУ 14-1-
569-73
2) закаленные с 1070±10°С,
охлаждение на воздухе, в воде
или масле, обработка холодом 
при -70°С, выдержка 2 часа
(или при -50°С, 4 часа),
отпуск при 200±10°С, 2 часа
110 150 15 50 10
Прутки
кованые
  Термически обработанные по режиму:
ТУ 14-1-
5.10-73
1) закаленные с 1070±10°С,
охлаждение на воздухе, в воде
или масле, обработка холодом 
при -70°С, выдержка 2 часа
(или при -50°С, 4 часа),
отпуск при 450°С, 1 час;
110 145 15 55 12
2) закаленные с 1070±10°С,
охлаждение на воздухе, в воде
или масле, обработка холодом 
при -70°С, выдержка 2 часа
(или при -50°С, 4 часа),
отпуск при 200±10°С, 2 часа
112 150 15 50 12
Листы
горячекатаные
ЧМТУ
1-765-69
Нормализация с 1050±10°С, 
охлаждение на воздухе,
обработка холодом при -70°С,
выдержка 2 часа, старение
при 450°С, 1 час
105 145 10* - -

* l = 5,65√F.

Механические свойства при различных температурах испытания
Вид полу-
фабриката 
Состояние Темп-ра 
отпуска,°С
Темп-ра
исп-ния,
°С
 
Eд σ0,2 σв δ5 Ψ ан ат.у К
кгс/мм2 % кгс·м/см2 кгс/мм3/2

Прутки,
поковки,
штамповки

Термически обработанные по режиму: закаленные с 1070°С, 
обработка холодом при -70°С,
выдержка 2 часа
- 20 19000* 110-120 150-160 15-18 47-55 10-14 6-8  560** 
200
1-3 часа
200 - 105-115 140-147 10-12 45-50 - - -
-70 - 130-134 170-178 15-18 45-55 9-10 2,5-5 -
350
1 час
20 20000 92-115 138-145 15-20 50-60 10-16 8-10 -
300 - 90-100 125-130 10-14 50-55 - - -
450
1 час
20 20000 105-120 145-155 15-18 55-58 10-14 5-7  -
300 - 78-95 130-140 9-13 49-53 6-10 - -
400 17800 76-93 125-130 8-15 40-50 7-9 - -
450 - 73-90 115-128 8-15 45-55 6 - -
500 17100 63-80 85-105 7-12 49-55 6-9 - -
550 - 63-80 78-90 - - 9,5 - -

* Статический модуль упругости.

** Для образцов, вырезанных в продольном направлении.

Пределы длительной прочности, ползучести и выносливости
Вид полу-
фабриката
Состояние
Температура
испытания, °С
σ100 σ0,2/100 σ0,5/25 σ-1*
σ-н**
на воздухе в воде на воздухе в воде
кгс/мм2
Прутки,
поковки,
штамповки
Термически обработанные по режиму: закаленные с 1070°С, 
обработка холодом при -70°С,
выдержка 2 часа + отпуск при
200°С, 1 час
20 - - - 56 45 40 35
Закалка с 1070°С, обработка
холодом 
при -70°С, выдержка
2 часа + отпуск при 450°С, 1 час
300 125 - - - - - -
400 118 - - - - - -
450 96 53-55 97 51 - 35 -
500 66 18-19 61 48 - 30 -
550 40 - - - - - -

* На базе 107 циклов.

** αк = 2,2.

Физические свойства
Плотность: 7820 кг/м3
Коэффициент термического линейного расширения
Температура, °С
20-200 20-300 20-400
20-500 20-600
α·106 1/град 9,7 10,2 10,9 11,6 12,2
Температура, °С
20-100 100-200 200-300 300-400
400-500 500-600
α·106 1/град 9,3 10,0 11,2 13,2 14,4 15,1
Коэффициент теплопроводности
Температура, °С
25 100 200 300 400 500 600 700 800 900
λ вт/м·град 15,5 16,8 18,0 19,3 20,9 22,1 23,4 24,7 25,9 27,2
Удельная теплоемкость
Температура, °С
100 200 300 400 500 600 700
с кдж/кг·град 0,419 0,461 0,503 0,566 0,629 0,712 0,755
Удельное электросопротивление
Температура, °С 20

ρ·106 ом·см

79,7

Коррозионная стойкость

Сталь обладает высокой коррозионной стойкостью после отпуска при температуре 350°С.

Для повышения коррозионной стойкости сварные детали, работающие и атмосферных условиях, следует окрашивать, несварные детали могут примениться после пассивирования без защиты лакокрасочными покрытиями. Наиболее высокая коррозионная стойкость достигается после полирования и пассивирования или электрополирования.

Технологические данные
Метод выплавки

Сталь в процессе выплавки доводится по фазовому составу с применением магнитного метода контроля. Для уменьшения содержания кислорода и неметаллических включений и повышения пластических свойств в поперечном направлении волокон необходим электрошлаковый переплав.

Обработка резанием

Сталь хорошо обрабатывается резанием. Для улучшения обрабатываемости вес поковки, штамповки и прессованные профили после изготовления следует подвергать охрупчивающему отжигу по режиму: нагрев до 890±10°С, выдержка 8—14 час, охлаждение на воздухе обязательно до комнатной температуры; повторный нагрев до 660±10°С, выдержка 5—8 нас, охлаждение на воздухе. Разрешается также производить отжиг по режиму: нагрев при температуре 780±10°С, выдержка 2 мин на 1 мм толщины + 4—6 час, охлаждение на воздухе обязательно до комнатной температуры; повторный нагрев до 590±10°С, выдержка 4 мин на 1 мм толщины + 2 часа, охлаждение на воздухе. Поковки (штамповки) особо ответственного назначения толщиной более 50 мм, а также все поковки, термообрабатываемые на σв = 160±10 кгс/мм2; рекомендуется подвергать четырехступенчатому отжигу:

1) нагрев до 780±15°С, выдержка 10—14 часов, охлаждение на воздухе обязательно до комнатной температуры;
2)  нагрев до 580—610°С, выдержка 8—10 часов, охлаждение на воздухе до комнатной температуры;
3) нагрев до 890±10°С, выдержка 8—14 часов, охлаждение на воздухе обязательно до комнатной температуры;
4) нагрев до 660±10°С, выдержка 5—8 часов, охлаждение на воздухе до комнатной температуры.

Рекомендуемая термическая обработка

Закалка с температуры 1070±10°С в масле или в воде (детали с толщиной стенки до 15 мм можно охлаждать в струе сжатого воздуха); обработка холодом при –70°С, выдержка 2 час или при –50°С, 4 часа; отпуск при температуре 350°С, 1—4 часа (σв = 150 (+10/-12) кгс/мм2) или при 200°С, 2—3 часа (σв = 160±10 кгс/мм2).

Для предотвращения окисления поверхности готовые детали следует закаливать под слоем эмали или в среде аргона.

Детали (наиболее ответственного назначения, σв = 150 (+10/-12) кгс/мм2) с толщиной стенки от 15 мм и более, а также все детали с σв = 160±10 кгс/мм2 необходимо подвергать после механической обработки (перед закалкой) нагреву при 520±10°С, выдержка 8—20 часов (в зависимости от толщины) для удаления водорода.

Свариваемость

Сталь хорошо сваривается автоматической и ручной аргонодуговой, ручной дуговой, контактной (точечной и роликовой), а также электроннолучевой сваркой. Как правило, детали после сварки подвергаются упрочняющей термической обработке. При сварке таких деталей применяют присадочную проволоку Св. Х14Н8М2 (химический состав по ТУ 14-1-997-74). При сварке термически упрочненных деталей следует применять присадочную проволоку Св.08Х20Н10Г6 (ГОСТ 2246-60). 

Расчетные значения прочности сварных соединений из стали 1Х15Н4АМ3-Ш
Вид
сварки
Толщина соединяемых материалов Состояние сварного соединения Присадочная проволока σвкгс/мм2
20°С 300°С
Аргонодуговая <6,0 Термически обработанное после сварки Св. Х14Н8М2 120 120
≥6,0 100 100
<6,0 Термически обработанное до сварки Св. 08Х20Н10Г6 80 55
<10,0 70 55
>10,0 65 55
Электроннолучевая 10,0 Термически обработанное после сварки Без присадки 135 120
Пластичность и вязкость сварных соединений из стали 1Х15Н4АМ3-Ш
Вид
сварки
Состояние
сварного
соединения
Присадочный
материал
анкгс·м/см2 Угол изгиба,
град
по шву по зоне плавления
при температуре
20 -70 20 -70
Аргонодуговая Термически обработанное
после сварки *
Св. Х14Н8М2 8-10 6-8 8-10 6-8 >90
Термически обработанное
до сварки *
Св. 08Х20Н10Г6 12-15 5-7 12-17 5-7 180
Электроннолучевая Термически обработанное
до сварки
Без присадки 12-14 10-13 14-17 - -
* Термообработка: закалка с 1070°С, охлаждение в масле или воде + обработка холодом при -70°С, выдержка 2 часа + отпуск при 350°С, 1-4 часа или 200°С, 3 часа.
Горячая обработка давлением

Сталь деформируется в горячем состоянии. Температурный интервал деформации 1180—950°С.

Применение

Силовые детали и детали крепежные, длительно работающие в атмосферных условиях и топливе при температуре до 189—200°С (термически обработанные на σв = 160±10 кгс/мм2) и до 300°С (термически обработанные на σв = 150 (+10/-12) кгс/мм2), а также детали, кратковременно работающие при температурах до 500°С.

Влияние температуры аустенизации с дополнительной обработкой холодом и отпуском на свойства стали 1Х15Н4АМ3

Влияние температуры отпуска на свойства стали 1Х15Н4АМ3-Ш

Малоцикловая усталость при пульсирующем растяжении образцов с надрезом из высокопрочных сталей

Малоцикловая усталость при пульсирующем растяжении образцов с острым надрезом из высокопрочных сталей

Кривые выносливости стали 1Х15Н4АМ3-Ш

Кривые распределения разрушающего усилия болтов М20 и М14 из стали 1Х15Н4АМ3-Ш

Uslovn obozn 1

Uslovn obozn 2

Uslovn obozn 2 1

Uslovn obozn 3