Сталь ЭИ961 (13Х11Н2В2МФ) мартенситная жаропрочная

Химический состав в %
C Cr Ni V W Mo Fe Si Mn S P
не более
0,10-0,16 10,5-12,0 1,5-1,8 0,18-0,30 1,6-2,0 0,35-0,50 Основа 0,6  0,6  0,02 0,03
* По требованию заказчика сталь может поставляться марки ЭИ961 "селект" с содержанием, %: (0,12-0,15)С; (1,7-2,0)Ni; (0,16-0,26)V.
Механические свойства по ТУ
Вид
полу-
фабри-
ката
ТУ
Состояние
контрольных
образцов
σ0,2 σв δ5* ψ*

ан

HB
dотп 
мм
кгс/мм2 % кгс·м/см2
не менее
Пруток
диаметром
до 200 мм,
полоса
ТУ14-1-
3297-82
Термически обработанные
по режиму:
 
- закалка с 1000-1020°С в масле,
отпуск при 660-710°С;
75 90 15/10 55/45 9/6 3,4-3,7
- закалка с 1000-1020°С в масле,
отпуск при 540-590
°С
95 110 13/10 55/50 9/5 3,1-3,45
Пруток со
специальной
обработкой
поверхности
диаметром
1-5 мм
ТУ14-1-
2835-79
В состоянии поставки
(после нагрева до 
720-730°С,
охлаждение на воздухе)
≤80 ≤100 8** 60 - -
Термически обработанные по
режиму: закалка с 1020±10°С
в масле, 
отпуск при 660-710°С,
2 часа
75 90 6 50 - -
Пруток
шлифованный
(серебрянка)
диаметром
5-12 мм
ТУ14-1-
1239-75
Термически обработанные
по режиму:
 
- закалка с 1010±10°С в масле,
отпуск при 660-710°С, 2 часа
75 90 15 55 - -
- закалка с 1010±10°С в масле,
отпуск при 540-590°С
95 110 13 55 - -
Пруток
калиброван-
ный размером
8-50 мм (шести-
гранник) или
диаметром
 5-45 мм
ТУ14-1-
1191-77
Термически обработанные по
режиму: закалка с 1000-1020°С
в масле, 
отпуск при 660-710°С
75 90 15 55 9 3,4-3,7
Поковка
диаметром
180-400 мм
или со
стороной
квадрата
200-350 мм
ТУ14-1-
2902-80
Термически обработанные
по режиму:
 
- закалка с 1000-1020°С
в масле, 
отпуск при 660-710°С
75 90 15/10 55/45 9/6 3,4-3,7
- закалка с 1000-1020°С
в масле, 
отпуск при 540-590°С
95 110 13/10 55/50 9/5 3,1-3,45
* В числителе указаны свойства в продольном, а в знаменателе - в поперечном направлении волокна.
** δ10.

Механические свойства при различных температурах
(пруток)

Терми-
ческая
обработ-
ка

Темпе-
ратура
испыта-
ния, °С
 
Е σпц σ0,2 σв δ5
δ10 Ψ ан ат.у HB
кгс/мм2 % кгс·м/см2 dотп мм
закалка, отпуск
при 640-680°С
-196 - - 134 148 15 - 44 0,8 - -
-70 - - 108 122 17 - 57 3,6 - -
20 20000 175 95-110 110-128 10-16 8-10 50-60 7-15 - -
300 17500 65 95-100 105-115 10-16 7-9 50-60 8-15 3,5 3,2-3,45
400 16500 56 85-92 95-110 10-16 6-8 50-60 8-15 - -
450 15700 48 80-88 95-105 10-16 7-9 50-60 8-15 - -
500 14500 40 70-77 80-90 12-18 8-11 55-65 10-16 - -
закалка, отпуск
при 660-690°С
20 - - 80-90 90-100 15-20 - 55-65 10-16 7 3,4-3,75
400 - - 65-72 70-80 15-20 - 60-70 10-16 - -
500 - - 55-62 60-70 15-20 - 70-80 12-18 - -
600 - - 47-52 50-56 25-32 - 75-82 12-18 - -
Пределы длительной прочности и ползучести (пруток)
Состоя-
ние ма-
териала
Темпе-
ратура
испыта-
ния, °С
1* 2* 3*  4* 5* 6* 7* 8* 9* 10* σ-1 σ-1н**
по остаточной деформации 107 2·107 108 107 2·107
кгс/мм2
Термически
обработан-
ные 
по
режиму:
 
- закалка,
отпуск при
560-590°С
20 - - - - - - - - - - 52 - - - -
400 - 77-83 76-80 75-78 74-77 - 55 50 47 45 - - - - -
450 - 73 - - - - - - - - - - - - -
500 63-67 54-58 49-52 47-50 44-47 42-44 28 23 22 20 42 - 37 29 -
550 - 44 - - - - 22 - - - 38 - 35 28 -
- закалка,
отпуск при
660-690°С
20 - - - - - - - - - - - 48 - - 28
400 - - - - - - - - - - - 36 - - 20
500 - 41-46 38-41 37-40 36-39 - - - - - - 30 - - -
550 40-48 32-35 28-31 27-29 26-28 - 20 - - - - 28 - - -
600 - 22-25 18-21 17-19 16-17 - 15 - - - - - - - -
* 1 - σ10; 2 - σ100; 3 - σ500; 4 - σ1000; 5 - σ2000; 6 - σ4000; 7 - σ0,2/100; 8 - σ0,2/500; 9 - σ0,2/1000; 10 - σ0,2/2000.
** rн = 0,75; σв = 1,89 (ГОСТ 25.502-79).
Секундная прочность (пруток)
Состояние
материала
Темпе-
ратура
испыта-
ния, °С
σ10'' σ60'' σ120'' σ180'' σ300''
кгс/мм2
Термически обработанные
по режиму: закалка,
отпуск при 560-590°С
в20°=120 кгс/мм2)
400 97 96 96 96 96
500 85 83 83 82 82
550 80 74 72 70 69
650 50 45 41 39 36
Механические свойства при комнатной температуре после длительных перегревов
Состояние
материала
Режим нагрева σв ан
темпера-
тура , °С
продолжитель-
ность, час
кгс/мм2 кгс·м/см2
Термически
обработанный

по режиму: 
 
закалка,
отпуск при 
560-590°С
Без нагрева 120 7-15
400 100 120 9,5
2000 - 8,2
550 100 110 7,7
2000 - 6,2
550 100 100 6,2
2000 - 4
закалка,
отпуск при 
660-690°С
Без нагрева 100 10
400 100 95 10
2000 100 6,6
5000 100 6
550 100 95 8,2
2000 97 4
5000 88 4
600 100 85 7,2
2000 85 5
5000 82 8
Термостойкость *
Состояние
материала
Температурный 
режим
испытания, 
°С
Степень
стеснения
образцов К,
%
Среднее число
теплосмен
(циклов до
разрушения)
Nср
Термически обработанный
по режиму: закалка с
1020°С в масле, отпуск
при 660°С, 2 часа
600↔200 77 1073
* Испытания в воздушной среде цилиндрических шлифованных образцов.

Физические свойства
Плотность: 7800 кг/м3
Коэффициент термического линейного расширения
Температура, °С
20-100 20-200 20-300
20-400 20-500
α·106 1/град 11,0 11,3 11,6 12,0 12,3
Температура, °С
100-200 200-300
300-400 400-500
α·106 1/град 11,7 12,2 13,3 13,3
Коэффициент теплопроводности
Температура, °С
25 100 200 300 400 500 600 700
λ вт/м·град 21 22,2 23,9 25,6 27,2 28,1 28,5 28,9
Удельная теплоемкость
Температура, °С 100 200 300 400 500
с кДж/кг·град 0,419 0,461 0,508 0,587 0,671
Критические точки
АС1 770°С; АС3 890-900°С; Мн 320°С
Коррозионная стойкость
Для работы в общеклиматических и всеклиматических условиях требуется защита поверхности деталей от коррозии (ОСТ1 90273—78) и консервация при хранении. Сталь после отпуска при 560—590°С (σв = 110—130 кгс/мм2) склонна к коррозионному растрескиванию под напряжением. Наружные поверхности деталей подвергают защите лакокрасочными покрытиями (ОСТ1 90055—85).
Жаростойкость (окалиностойкость)
Сталь, термически обработанная по режиму: закалка с 1000—1020°С, отпуск при 660—690°С, после испытания на воздухе при 650°С привеса (потери массы) не имеет.
Технологические данные
Метод выплавки
Сталь выплавляется методом электрошлакового переплава.
Штампуемость
Вытяжка: Кпр = 2,15; Краб = 1,85-1,90.
Свариваемость
Сталь удовлетворительно сваривается аргонодуговой и контактной точечной сваркой. После сварки рекомендуется отпуск для снятия напряжений.
Рекомендуемая термическая обработка
Вид
термической
обработки *
Температура, °С Условия
охлаждения
Предварительная
термообработка:
 
нормализация + 1000-1020 На воздухе
отпуск 730-750
Межоперационная
термообработка
730-750
Окончательная
(упрочняющая)
термообработка:
 
а) закалка + 1000-1020 В масле
отпуск 560-590 На воздухе
б) закалка + 1000-1020 В масле
отпуск 660-690 На воздухе
* Продолжительность выдержки устанавливается в зависимости от толщины (диаметра) детали.
Химико-термическая обработка
Детали, работающие на износ при температурах до 500°С, подвергаются азотированию (см. таблицу).
Режим
азотирования
Глубина
азотированного
слоя
Твердость
азотированного
слоя по Виккерсу,
кгс/мм2
600°С, 12 часов 0,08-0,15 850
600°С, 24 часа 0,15-0,35 850
Примечание. Для снижения хрупкости азотированного слоя после окончания процесса рекомендуется деазотирование в течение 5—10 часов (выдержка при температуре азотирования с перекрытием шлангов подачи аммиака).
Горячая обработка давлением
Вид
обработки

Температура
деформации, 
°С

Степень
деформации
за один
нагрев, %
Условия
начала окончания нагрева охлаждения
Ковка,
штамповка
1160  900 60 Замедленный Замедленное

Применение
Для высоконагруженных деталей двигателей, в том числе дисков, лопаток и других силовых деталей компрессора, работающих при температурах до 600°С.

Диаграммы растяжения стали ЭИ961-Ш до предела текучести

Диаграммы растяжения стали ЭИ961-Ш от предела текучести до разрушения

Кривые длительной прочности стали ЭИ961-Ш после закалки и отпуска

Релаксационная стойкость стали ЭИ961-Ш при различных температурах

Параметрическая кривая стали ЭИ961-Ш (после закалки и отпуска)

Uslovn obozn 1

Uslovn obozn 2

Uslovn obozn 2 1

Uslovn obozn 3