Сталь 09Х15Н8Ю (Х15Н9Ю, СН-2, ЭИ904) хромо-никель-алюминиевая

: Категория: Жаростойкие стали переходного класса

Химический состав в %
C	Cr	Ni	Al	Fe	Si	Mn	S	P
C	Cr	Ni	Al	Fe	не более
≤0,09	14,0-16,0	7,0-9,4	0,7-1,3	Основа	0,8	0,8	0,020	0,035

Механические свойства по ТУ или ГОСТ (не менее)
Вид полуфабриката	ТУ или ГОСТ	Состояние полуфабриката или контрольных образцов	σ_0,2	σ_в	δ*	ψ	а_н
Вид полуфабриката	ТУ или ГОСТ	Состояние полуфабриката или контрольных образцов	кгс/мм²		%		кгс·м/см²
Прутки	ЧМТУ 1-785-69	Термически обработанные по режиму: закалка на воздухе (или в воде) с 975°С с последующей обработкой холодом при -70°С, выдержка 2 часа, старение при 425°С, 1 час	90	120	12	45	4
Кольца сварные	АМТУ 556-69	Закалкас 975°С на воздухе или в воде с последующей обработкой холодом при -70°С, выдержка 2 часа, старение при 425°С, 1 час
		- основной металл	90	120	12	45	4
		- сварной шов	80	108	8	35	2
Листы	ГОСТ 5582-61	Нормализованные с 1040-1080°С	-	≤110	≥20	-	-
Лента	ТУ 14-1-370-72	Мягкая (нормализация при 1050±20°С на воздухе), без дополнительной термической обработки	≤45	≤115	20	-	-
		Мягкая (нормализация при 1050±20°С на воздухе), без дополнительной обработки: нормализация при 975-1000°С, обработка холодом при-70°С, выдержка 2 часа, старение при 400-500°С, 1 час	95	120	9	-	-
		Полунагартованная после старения при 480°С, выдержка 1 час	105	120	12	-	-
		Нагартованная после старения при 480°С, выдержка 1 час	120	130	8	-	-
* Для цилиндрических образцов l = 5d, для листов l₀ = 5,65√F и для ленты l₀ = 11,3√F.

Механические и жаропрочные свойства при различных температурах
Вид полуфабриката	Состояние	Температура испытания,°С	E	σ_0,2	σ_в	σ₁₀₀	σ_-1	δ₅
Вид полуфабриката	Состояние	Температура испытания,°С	кгс/мм²					%
Листы и прутки	Закаленные с 1050°С на воздухе	20	-	-	85-110	-	-	-
		300	-	-	46	-	-	-
		400	-	-	45	-	-	-
		500	-	-	43	-	-	-
	Термически обработанные по режиму: закалка с 950°С (для листов, ленты) или с 975°С (для прутков, поковок) на воздухе или в воде; обработка холодом при -70°С, выдержка 2 часа, старение при 375°С, 1 час	20	19500	98	110	-	0,38*σ_в	16
		200	-	88	100	100	-	10
		300	-	83	95	95	-	10
		400	-	78	91	-	-	10
		500	16000	50	72	-	-	12
	Закалка с 950°С (для листов, ленты) или с 975°С (для прутков, поковок) на воздухе или в воде; обработка холодом при -70°С, выдержка 2 часа, старение при 425°С, 1 час	20	-	102	125	-	-	12
		200	-	90	109	109	-	8
		300	-	85	103	103	-	8
		400	-	80	100	≥80	-	8
		500	-	50	74	-	-	12
Листы	Полунагартованные; старение при 480°С, 1 час	20	-	85	110	-	-	24
		200	-	78	94	94	-	8
		300	-	76	92	92	-	6
		400	-	74	88	88	-	6
		500	-	55	78	-	-	10
Листы	Нагартованные; старение при 480°С, 1 час	20	-	115	140	-	-	8
		200	-	98	120	120	-	6
		300	-	95	115	115	-	4
		400	-	90	110	110	-	6
		500	-	70	95	-	-	10
* Для листового материала при симметричном знакопеременном изгибе на базе 10⁷ циклов.

Механические свойства при низких температурах
Вид полуфабриката	Состояние	Температура испытания,°С	σ_0,2	σ_в	δ₅	ψ	а_н
Вид полуфабриката	Состояние	Температура испытания,°С	кгс/мм²		%		кгс·м/см²
Прутки диаметром 22 мм	Термически обработанные по режиму:
	1) закалка с 975°С, обработка холодом при -70°С, выдержка 2 часа	20	67	117	19	58	8
		-70	69	141	19	57	7
		-196	104	182	21	55	5,5
	2) закалка с 1050°С	20	40	101	26	60	-
		-70	96	128	22	60	-
		-196	53	183	26	56	-
	3) закалка с 975°С, обработка холодом при -70°С,2 часа, старение при 300°С,1 час	20	94	115	23	61	8
		-70	103	146	22	58	7
		-196	113	175	23	55	5,5
	4) закалка с 975°С, обработка холодом при -70°С,2 часа, старение при 450°С,1 час	20	110	125	20	56	7
		-70	122	153	21	51	6
		-196	149	191	10	16	1,5

Секундная прочность
Вид полуфабриката	Состояние	Температура испытания,°С	σ"₁₀	σ"₆₀	σ"₁₂₀	σ"₁₈₀	σ"₃₀₀
Вид полуфабриката	Состояние	Температура испытания,°С	кгс/мм²
Листы	Полунартованные и состаренные при 480°С, 1 час (σ^20°_в = 120 кгс/мм²)	350	95	-	-	-	94
		400	90	-	-	-	89
		450	85	-	-	-	84
		500	82,5	80,5	80	79,5	79
		550	69	62,5	58	55	52

Физические свойства
Коэффициент термического линейного расширения
Плотность: 7750 кг/м³(мягкий материал), 7660 кг/м³ (упрочненный материал).
Температура,°С						20-100	20-200	20-300	20-400	20-500
α·10⁶ 1/град						10,3	11,9	12,2	12,5	12,7
Температура,°С							100-200	200-300	300-400	400-500
α·10⁶ 1/град							12,6	12,8	13,0	13,9
Коэффициент теплопроводности
Температура,°С	25	100	200	300	400	500	600	700	800	900
λ вт/м·град	15,9	16,8	18,0	19,3	20,6	21,8	22,2	22,2	23,0	24,3
Удельная теплоемкость
Температура,°С						100	200	300	400	500
с кдж/кг·град						0,462	0,503	0,587	0,628	0,712
Магнитные свойства
Вид полуфабриката			Состояние					Магнитное насыщение (4πI_s) гаусс
Листы			Мягкие (после закалки с 1050°С)					500-2000
			Упрочненные (после закалки с 950°С, обработки холодом и старения)					9000-13000
			Полунагартованные					6000-10000
			Нагартованные					10000-13000

Коррозионная стойкость
Сталь после закалки и упрочняющей термической обработки обладает высокой коррозионной стойкостью. Для защиты от коррозии сварные детали окрашивают, а несварные - пассивируют. Наиболее высокой коррозионной стойкостью детали обладают после полирования и пассивирования или электрополирования.

Технологические данные
Метод выплавки
Сталь выплавляется в открытых дуговых и индукционных печах. В процессе выплавки сталь контролируется по фазовому составу магнитным методом. Для уменьшения содержания газов и неметаллических включений, а также повышения пластических свойств в поперечном направлении рекомендуется электрошлаковый переплав.
Обработка резанием
Сталь удовлетворительно обрабатывается резанием.
Обработка давлением
Сталь деформируется в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал деформации 1160-800°С. Охлаждение после деформации на воздухе.
Штампуемость

Вид полуфабриката	Состояние материала	Вытяжка		Гибка (при линии изгиба вдоль прокатки) радиус изгиба
Вид полуфабриката	Состояние материала	К_пр	К_раб	Гибка (при линии изгиба вдоль прокатки) радиус изгиба
Листы	Мягкие (после закалки с 1050°С)	2,04	1,80-1,85	(1,5-2,0) s*
	Упрочненные (после закалки с 950°С, обработкихолодом и старения)	1,86	1,62-1,72	(2,0-4,0) s*
	Полунагартованные	1,95	1,75-1,80	(2,0-4,0) s*
	Нагартованные	1,85	1,60-1,70	(4,0-7,0) s*
* s - толщина листа

Свариваемость
Сталь хорошо сваривается. После сварки плавлением рекомендуется проведение полного цикла термической обработки.
Прочность сварных соединений листов (толщиной 1 мм) в зависимости от вида сварки*
Вид сварки	После сварки, без термической обработки				После сварки и термобработки **
	σ_вкгс/мм²		Разрушающая нагрузка на сварную точку, кгс		σ_вкгс/мм²
	при 20°С	при 350°С	при 20°С	при 350°С	при 20°С
Аргонодуговая	85	45	-	-	110
Роликовая	95	60	-	-	-
Точечная	-	-	1200	750	-
* При применении усиливающих накладок, прихваченных к основному материалу точечной сваркой, прочность выполненного аргонодуговой сваркой соединения составляет как при комнатной, так и высоких температурах, 85% предела прочности основного материала. ** Нормализация при 975°С; обработка холодом при -50...-70°С, выдержка 2-4 часа; старение при 400°С, 1 час.

Рекомендуемая термическая обработка (Режимы термической обработки различных полуфабрикатов или деталей)
№ режима	Вид полуфабриката или детали	Назначение термообработки	Термообработка
			Отжиг	Отпуск	Закалка		Обработка холодом	Старение (охлаждение на воздухе)
			Отжиг	Отпуск	t,°С	охлаждающая среда	Обработка холодом	на σ_в кгс/мм²	t(°С), выдержка 1 час
1	Листы, лента	Для смягчения между операциями холодной штамповки	-	-	1050	Воздух	-	-	-
2	Прутки, поковки	Для улучшения обработки резанием и подготовки структуры для обезводороживания	780°С, 2 часа, воздух + 650°С, 2 часа, воздух	-	-	-	-	-	-
3	Черновые детали толщиной более 30 мм*	Для обезводороживания (перед закалкой)	-	480°С, 20 часов + 2 мин на 1 мм толщины	-	-	-	-	-
4	Детали из листов, ленты и прессованных профилей	Для упрочнения	-	-	950-975	Воздух (для деталей толщиной >8 мм - вода)	-70°С, 2 часа или -50°С, 4 часа	≥110 ≥120 ≥125	350-375°С, 1 час 400°С, 1 час 425°С, 1 час
	Детали из прутков и поковок	Для упрочнения	-	-	975-1000	Воздух (для деталей толщиной >8 мм - вода)	-70°С, 2 часа или -50°С, 4 часа	≥110 ≥120 ≥125	350-375°С, 1 час 400°С, 1 час 425°С, 1 час
	Детали из полунагартованных и нагартованных листов ***	Для упрочнения	-	-	-	-	-	-	480°С, 1 час
	Сварные детали и узлы ****	Для упрочнения на σ_в = 110-130 кгс/мм²	-	-	975-1000	Воздух (для деталей толщиной >8 мм - вода)	-70°С, 2 часа или -50°С, 4 часа	≥110 ≥120 ≥125	350-375°С, 1 час 400°С, 1 час 425°С, 1 час
* Заготовки должны быть обработаны по режиму 2. Для получения максимальной ударной вязкости и коррозионной стойкости старение рекомендуется проводить при возможно более низких температурах. Если при первом старении твердость недостаточна, необходимо повторное старение при более высокой температуре. Температуру старения можно повышать до 500°С только в тех случаях, если не достигается заданного предела прочности. При этом коррозионная стойкость значительно снижается и сталь становится склонной к межкристаллитной коррозии. Если после первого старения не получено требуемой прочности, температуру повторного старения можно повысить, по сравнению с первым, на 30°С при разрыве в значениях σ_в = 5 кгс/мм² и на 50°С — при разрыве 10—15 кгс/мм². * Прочностные свойства (σ_в и σ_0,2) деталей, изготовляемых из полунагартованных листов и ленты, можно повысить на 15—20 кгс/мм² обработкой холодом перед старением. **** Элементы сварных деталей и узлов, не подвергающиеся термической обработке после сварки, проходят полный цикл упрочняющей термической обработки или старение до сварки.

Применение
Обшивка и детали внутреннего набора изделий, работающих кратковременно при температурах до 500°С в контакте с топливом и в атмосферных условиях, с соответствующей защитой от коррозии. Несварные и сварные детали, подвергаемые полному циклу термической обработки, а также тонкостенные сварные детали, подвергаемые полной термической обработке в элементах до сварки, работающие кратковременно при температурах до 500°С и длительно до 400°С. Сталь рекомендуется применять только для деталей, изготовляемых из листов и ленты.