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
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		 σ0,2 σв δ* ψ ан
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 σ0,2 σв σ100 σ-1 δ5
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*σв 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		 σ0,2 σв δ5 ψ ан
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
кгс/мм2
Листы Полунартованные и состаренные
при 480°С, 1 час (σ20°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
Плотность: 7750 кг/м3 (мягкий материал), 7660 кг/м3 (упрочненный материал).
Коэффициент термического линейного расширения
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
(4πIs) 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
Кпр Краб
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 **
σв кгс/мм2 Разрушающая нагрузка
на сварную точку, кгс		 σв кгс/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)
t,°С охлаждающая
среда		 на σв
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
σв = 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 σв = 5 кгс/мм2 и на 50°С — при разрыве 10—15 кгс/мм2.
*** Прочностные свойства (σв и σ0,2) 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.

Uslovn obozn 1

Uslovn obozn 2

Uslovn obozn 2 1

Uslovn obozn 3