5. Жароміцні сталі мартенситно-феритного і мартеисит- ііого класів. Класифікація, мікроструктура і термічна обробка

Жароміцні сталі мартенситно-феритного і мартенситного класів використовуються для виготовлення парогенераторів і паропроводів сучасних теплових електростанцій, деталей парових турбін і газотурбінних установок, де зварювальні роботи являються основною технологією монтажу об'єктів.

Для підвищення жаростійкості і корозостійкості сталей, з яких виготовляються деталі, працюючі в контакті з парою або газами (диски, лопатки, кріпильні деталі, патрубки, клапани), в них вводиться до 13% хрому. Крім того, ці сталі додатково легують \¥, V, В, Мо, N6 з метою підвищення жароміцності і кавітаційної стійкості, а також §і та N1 для підвищення жаростійкості і прогартовуваності (див. таблицю ЗО).

Розрізняють дві групи таких сталей:

1) з низькою кількістю, вуглецю (0,10-0,18%), 10-13% хрому та добавками V/, V, В, Мо, N6;

2) з підвищеною кількістю вуглецю (до 0,4%), 5- 10% хрому та добавками кремнію (до 2- 3%).

Таблиця ЗО. Хімічний склад жароміцних сталей мартен- ситіїо-феритного та мартеиситного класів

	Склад елементів, %								2 ез О п о.
Марки сталей	С	Сг	Мо	V		N6	ІНШІ	о >» § 2 О >> р. о
15ХІ1МФ	0,12-0,19	10-11,5	0,6- 0.8	0,25-0,40	....	—		М+Ф
І5ХІ2ВМФ	0,12-0,18	11-13	0,5-0,7	0,15-0,30	0,7-1,1	до 0.4		М+Ф
15ХІ2ВНМФ	0.12-0,18	11- 13	0,5- 0,7	0,15-0,30	0.7-1,1	0,7-1,1	0.4-0.8МІ	М+Ф
І2Х12В2МФ	0,10-0,15	10,5-12,5	0,6- 0,8	0,2-0,3	1,8-2,2		<0,8(41	М+Ф
18ХІ2ВМБФР	0,15-0,22	11-13	0,4- 0,6	0,15-0,30	0,4-0,7	0.2-0.4	<0,003 В	М+Ф
18X11МНФБ	0,15-0,21	10,0-11,5	0,8-1,1	0.20-0.40		0,20-0,45	0.5-І.0МІ	м
13X11Н2В2МФ	0,10-0,16	10,5-12,0	0.35-0.50	0,18-0,30	1,6-2,0	—	1.5-1.81ЧІ	м
Сільхроми
40Х9С2	0,35-0.50	8,0- 9,0			—		2-3 Зі	м
І5Х6СМ	0,15	5,0-6,5	0,45-0,60				1.5-2 Зі	м
40X10С2М	0,35-0,45	9.0-10,5	0,7-0,9				1.8-2,6 Зі	м
ЗОХІЗН7С2	0,25-0.37	11-14.5			....		6-7,5 Мі 2-3 Зі	м

Сталі першої групи називають нержавіючими, бо вони е аналогами нержавіючих сталей 12X13 і 20X13, які використовуються для деталей парових турбін, наприклад, лопаток, бо мають властивості корозійної стійкості і жароміцності.

Сталі першої групи з 11-13% хрому відносяться в основному до мартепситно-феритного класу. їх структура в нормалізованому стані складається з мартенситу, 8-фериту, карбідів типу М₂зС₆, М₆С, МС і фази Лавеса Ре₂\У (Ре₂Мо). Утворення високотемпературної а-фази (8-фериту) залежить від кількості феритотвірних елементів,

так, наприклад, кількість фериту в сталі 15Х12ВМФ складає 10-15%, а в сталі 12Х12В2МФ доходить до 30-40%. Висока жароміцність досягається завдяки зміцненню твердого розчину, утворенню карбідних і інтерметалідних фаз. Найбільш сильно підвищують жароміцність вольфрам і ванадій в сполученні з молібденом. Легування сталей бором, цирконієм і азотом додатково підвищує жароміцність. Робочі температури цих сталей 580-600°С. Кількість феритотвірних елементів, які одночасно є карбідотвірними (\У, V, Мо. N6), повинна бути обмежена, тому що чим більший об'єм феритної фази в сталі, тим нижча її жароміцність. Присутність 5-фериту знижує також пластичність і ударну в'язкість, не впливаючи на характеристики міцності при звичайних випробуваннях.

Оптимальна термічна обробка заключається в загартуванні або нормалізації після нагрівання до 950-1100°С і відпусканні при 680- 750°С. Високі температури загартування необхідні для розчинення карбідів МззСб і М₆С в аустеніті. Після відпускання утворюється структура сорбіту з невеликою кількістю фериту і дисперсними карбідами і інтерметалідами. Така структура забезпечує необхідну жароміцність, релаксаційну стійкість і жаростійкість. Сталі мартен- ситно-феритного класу глибоко гірогартовуються (Т)кр= 120-200 мм) і тому можуть використовуватись для виготовлення деталей крупних перетинів.

Для виготовлення випускних клапанів двигунів внутрішнього згорання застосовують мартенситні сталі другої групи, які мають назву сільхромів (див. таблицю 30). Найбільш відомі сільхроми - 40Х9С2 і 40Х10С2М. Ці сталі використовують після загартування в маслі з температури 1000-1050°С і відпускання при 720-800°С з охолодженням на повітрі або у воді. Повільне охолодження після відпускання в інтервалі 450-600°С викликає явище крихкості, яка може бути усунена повторним нагріванням до 750-800°С. При нагріванні під час експлуатації сільхромів вище 500-600°С міцність їх знижується, тому сільхроми використовують для роботи при температурах не вище 600-650°С. У форсованих двигунах і дизелях замість сільхромів застосовують жароміцні аустенітні сталі.

Технологічні властивості сільхромів гірші, ніж сталей перліт- ного або аустенітного класів. Особливо утруднюється зварювання, яке потребує підігрівання перед зварюванням і послідуючої термічної обробки.