Сталь 03Х12Н10МТ (ВНС-25, ЭП810) коррозионностойкая для криогенных температур

Химический состав в %
Сr Ni Mo Ti Fe B Zr Ca Al C Si Mn S P
не более
11,5-12,5 9-10,5 0,5-0,8 0,05-0,3 Основа 0,003 0,02 0,05 0,2 0,03 0,25 0,25 0,01 0,01
Примечание: Расчетные количества бора, циркония и кальция устанавливаются технологическими инструкциями и их остаточное содержание химическим анализом не определяется.
Механические свойства по ТУ
Вид полу-
фабриката
ТУ Состояние
полуфабриката
или контрольных
образцов
σв δ
кгс/мм2 %

Прутки
горячекатанные
диаметром и
стороной квадрата
от 10 до 180 мм.

ТУ 14-131
-116-73

Закаленные с 860°С и 
отпущенные при 300°С

Свойства не
нормируются
до накопления
опыта
Закаленные с 750°С и 
отпущенные при 250°С
Трубы горяче- и
холоднодеформи-
рованные
ТУ 14-159
-89-75
Закаленные с 860°С и 
отпущенные при 300°С
95 10
Листы
горячекатаные
толщиной 
4-20 мм

ТУ 14-1-
1300-75

Без дополнительной
термической обработки
100 16
Закаленные с 860°С на
воздухе и отпущенные
при 250-300°С
100 16
Листы
холоднокатаные
толщиной 
1,5-3,9 мм
ТУ 14-1-
1299-75

Без дополнительной
термической обработки
100 16
Закаленные с 860-900°С
на воздухе и отпущенные 
при 250-300°С
100 16

Механические свойства при различных температурах
Вид полу-
фабриката
Состояние Темп-ра
испытания,
°С
 
Е σ0,2 σв σвн δ5 δ5,65√F Ψ ан ат.у
кгс/мм2 σв % кгс·м/см2

Прутки
диаметром
≤180 мм

Закаленные с 860°С на
воздухе и отпущенные 
при 300°С, 2 часа

20 19000 82-90 93-100 1,62 15-18 - 67 18-24 13-17 
300 - 84 89 - 12 - 63 - -
400 - 75 82 - 12 - 66 - -
-196 20000 125 140 1,57 19 - 63 9-12 5-7
-253 - 150 170 1,47 15 - 49 6-9 3-5
Закаленные с 750°С на
воздухе и отпущенные 
при 250°С, 2 часа
20 - 85-90 97-105 - 15-17 - 72 16-20 9-15
-196 - 130 145 - 20 - 64 10-14 6-8
-253 - 155 175 - 15 - 50 7-10 4-6
Закаленные с 750°С на
воздухе и отпущенные 
при 500°С, 2 часа
20 - 100-110 105-115 - 14-18 - 66 16-18 9-12
450 - 73 77 - 14 - 63 - -
-196 - 140 150 - 22 - 60 7-10 3-5
-253 - 165 175 - 14 - 40 3-6 2-3
Листы
толщиной
1,5-3,0 мм
Закаленные с 860°С на
воздухе и отпущенные 
при 500°С, 2 часа

20 - 88-98 97-107 1,14 - 12-16 - - -
-196 - 127 148 1,11 - 18 - - -
-253 - 158 175 1,11 - 14 - - -
Нагартованные (30%
обжатия) и отпущенные
при 300°С, 2 часа
20 - 111 113 - - 10 - - -
-196 - 152 155 - - 12 - - -
-253 - - 176 - - - - - -
Нагартованные (30%
обжатия) и отпущенные
при 300°С, 2 часа
20 - 119 121 - - 8 - - -
-196 - 166 167 - - 8 - - -
-253 - - 181 - - - - - -
Пределы длительной прочности, ползучести и выносливости
Вид полу-
фабриката
Состояние σ-1 σ-1н *,** Малоцикловая
усталость при
0,7 σв, циклы
HRC
кгс/мм2    
Прутки
диаметром 18 мм
Закаленные с 860°С на
воздухе и отпущенные 
при 250°С, 2 часа
50 32 7950-10140
9100
24-30

* На базе 107 циклов

** αк = 2,2.

Свойства стали в поперечном направлении
Вид полу-
фабриката
Состояние Температура
испытания,
°С
σв σ0,2 δ ψ ан ат.у
кгс/мм2
% кгс·м/см2
Полосы
толщиной
12 мм
Закаленные с 860°С на
воздухе и отпущенные 
при 250°С, 2 часа
20 93 83 13 61 14 7
-196 135 120 17 50 5,5 2
-253 - - - - 5,5 2
Прутки
диаметром
90 мм
Закаленные с 750°С на
воздухе и отпущенные 
при 250°С, 2 часа
20 97 85 13 63 14 7
-196 145 120 16 52 7 4
-253 170 150 12 40 6 3
Физические свойства
Плотность: 7830 кг/м3
Коэффициент термического линейного расширения
Температура, °С
20-100 20-200 20-300
20-400 20-500
α·106 1/град 9,8 10,1 10,4 10,7 10,95
Температура, °С
(-150)-(-195) (-100)-(-50) (-50)-(-100) 0-50 0-20 20-100 100-200 200-300
300-400 400-500
α·106 1/град 3,7 6,36 8,6 9,83 11,16 9,8 10,4 10,95 11,55 12,05
Коэффициент теплопроводности
Температура, °С
-200 -150 -100 25 100 200 300 400 500 600 700 800
λ вт/м·град 7,3 9,8 12,1 14,6 16,3 18,4 20,5 22,2 23,4 26,0 28,5 31,0
Удельная теплоемкость
Температура, °С
-195 -150 -100 -50 0 20 100 200 300 400 500
с кдж/кг·град 0,145 0,21 0,29 0,35 0,41 0,435 0,45 0,47 0,50 0,55 0,63
Температура, °С 600 700 800 900
с кдж/кг·град 0,74 0,645 0,63 0,67
Критические точки

А1 = 500-550°С *; Ас1 = 610-630°С **; Асs = 670-700°С; Мн = 110-150°С.

* Выдержка при нагреве 1-8 часов.

** Нагрев со скоростью 300°/час.

Коррозионная стойкость

Сталь имеет удовлетворительную коррозионную стойкость, в том числе и азотированной поверхности.

Технологические данные
Метод выплавки

Стали выплавляется в открытых индукционных или дуговых вакуумных индукционных электропечах с последующим переплавом в вакуумных дуговых или электронно-лучевых печах.

Обработка резанием

Сталь обрабатывается резанием аналогично другим сталям мартенситного масса такой же прочности и не имеет каких-либо специфических особенностей.

Рекомендуемая термическая обработка

Для деталей, работающих в интервале температур от –253 до 250°С, окончательная термообработка по режиму №1: закалка с 750°С *, охлаждение на воздухе и низкий отпуск при 250°С, 2 час (σв = 100±5 кгс/мм2); для деталей, работающих в интервале температур от –253 до 500°С, термообработка по режиму №2: закалка с 750°С и отпуск при 500°С, 2 час (σв = 110±5 кгс/мм2 **).

Прецизионные детали после термообработки следует подвергнуть обработке холодом (–70°С, 2—6 час) и последующему отпуску при 250°С. После термообработки сталь имеет структуру мартенсита с остаточным аустенитом (5—20%). Для снятия наклепа холоднодеформированного металла производится нагрев до 950°С, выдержка ≥20 мин или до 1100°С, выдержка 5 мин.

* В этом случае возможна закалка с 860°С.

** После термообработки по режиму №2 сталь имеет более низкую вязкость при криогенных температурах, чем после термообработки по режиму №1.

Азотирование

Азотирование стали производится при температуре 540°С в течение 36 час. Перед азотированием сталь следует подвергнуть нормализации с 1000°С и закалке с 750 или 860°С, охлаждение на воздухе и отпуску при 570±5°С в течение 6 час. Глубина азотированного слоя 0,20—0,25 мм. Твердость слоя ≥500 кгс/мм2.

Свойства стали после указанной термообработки с ложным азотированием *
Температура 
испытания,
°С
σ0,2 σв δ ψ ан
кгс/мм2 % кгс·м/см2
-253 130 155 22 - 12
-196 110 140 26 56 14
20 80 90 18 70 20
500 60 65 13 66 20
* При этом в структуре стали содержится до 50% остаточного аустенита.
Обработка давлением

Сталь хорошо деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал горячей деформации 1150—850°С. Охлаждение после горячей деформации на воздухе. Допустимая степень осадки на молоте за одно обжатие до 80%. 

Для повышения штампуемости сталь можно подвергнуть отпуску при 600°С, 2—3 час или производить штамповку в аустенитном состоянии при подстуживании до 200—400°С после нагрева до 1100±50°С.

Штампуемость листового материала в закаленном состоянии
Вытяжка Отбортовка Выдавка Квыд
Гибка на 90°
Квыт Котб плоская сферическая rmin
2,02-2,04 1,45-1,5 0,1 0,21 3 s*
* s - толщина листа, мм
Свариваемость

Сталь хорошо сваривается ручной и автоматической аргонодуговой электросваркой без присадки (ИИ) и с присадкой (ИНп), а также точечной (ТС) и роликовой электросваркой (PC). В качестве присадки может применяться мартенситная проволока из стали 03Х12Н9М2С (Св. ЭП659А-ВИ) и аустенитная присадочная проволока Св. 10X16H25M6 (ЭИ395). Сварные соединения не требуют термической обработки после сварки. 

Свойства сварных соединений
(без термообработки после сварки)
Вид полу-
фабриката
Вид
сварки
Темп-ра 
исп-ния,
°С
σв
(кгс/мм2)
Мало-
цикло-
вая
устало-
сть при
0,8 σв, 
циклы
ан
кгс·м/см2
Коэфф
-нт ослаб-
ления

сваркой
Угол
изгиба
шов зона
сплав-
ления
пере-
ходная
зона
К0всввосн град

Лист
толщиной
2,5 мм

Автоматическая
аргонодуговая
неплавящимся
электродом без
присадки (ИН)
или ручная
аргонодуговая
с присадкой
(ИНп)
20 95 2100-3110
2560
- - - 0,95 180
(для ИН)
135-152
(для ИНп)
-196 135 - - - - 0,95 -
-253 154 - - - - 0,9 -
Лист
толщиной
12-16 мм
Ручная
аргонодуговая
с присадкой
(ИНп)
20 103 - 10,9 17,2 10,6 - -
-196 137 - 5,5 10,0 7,1 - -
-253 - - 3,9 5,4 6,0 - -
Пайка

Паяные соединения могут выполняться припоями ВПр13, ВПр17, ПМ17А. к замедленному охлаждению при пайке.

Применение

Детали, работающие в атмосферных условиях в интервале температур от –263 до 500°С: емкости, трубопроводы, арматура, азотированные шестерни и др., в том числе паяные и сварные конструкции.

 

Uslovn obozn 1

Uslovn obozn 2

Uslovn obozn 2 1

Uslovn obozn 3