2. Высокохромистые нержавеющие

и жаропрочные стали мартенситного класса

Хромистые мартенситные стали обладают высокой коррозион­ной стойкостью и жаропрочностью в сочетании с повышенными механическими свойствами, чем и объясняется их широкое при­менение в промышленности. В виде крупных поковок эти стали используются, в частности, в химическом машиностроении и дру­гих отраслях производства, связанных с действием на металл кор­розионных сред. В турбостроении нержавеющие хромистые стали применяются главным образом для лопаток, работающих при тем­пературе до 450—500° С, и втулок уплотнения. Дополнительное легирование мартенситных хромистых сталей создает предпосылки для использования их в качестве жаропрочных материалов, за­меняющих стали аустенитного класса.

Хромистая сталь 2X13 обладает относительно вы­сокими прочностными свойствами при хорошей пластичности. Поковки валов диаметром 150 мм после нормализации с отпуском характеризуются следующими механическими свойствами: = 5055 кГ/мм², _в = 6870 кГ/мм², = 2125%, 𝜓 = 6065 %, а_н = 8412 кГм/см². Поковки дисков при испытании их в закаленно-отпущенном состоянии имеют более высокие по­казатели прочности: = 6065 кГ/мм² и 𝜎_в = 8085 кГ/мм² при δ = 1418%, ψ =5765% и а_н = 57 кГм/см². В круп­ной поковке ротора с диаметром бочки 720 мм в таком же состоя­нии термообработки показатели и _в снижаются соответственно до 42-45 и 61- 63 кГ/мм² при δ = 2228%, ψ = 4555% и а_н = 610 кГм/см², сохраняя при этом весьма ровные значения механических свойств по сечению поковки.

Из группы мартенситных сталей технологически наиболее сложной является сталь 1Х17Н2 (ЭИ268). Ее преимущество по сравнению с другими нержавеющими сталями заключается в сочетании высокого уровня механических свойств (предел текучести до 60-75 кГ/мм²) с наибольшей сопротивляемостью коррозии в агрессивных средах. По комплексу химических и ме­ханических свойств эта сталь считается наиболее приемлемой для валов и дисков компрессоров нитрозного газа и некоторых дру­гих машин.

За последние годы большое распространение в промышленно­сти, особенно в энергомашиностроении, получили жаропрочные стали на базе 11 —14% хрома с дополнительным легированием вольфрамом, молибденом, ванадием и некоторыми другими упрочняющими элементами. Эффективность такого легирования

заключается в упрочнении и повышении жаропрочности хроми­стых нержавеющих сталей с доведением температурной границы их эксплуатации до 580—600° С.

Обладая высокими механическими свойствами при нормальных температурах и занимая по жаропрочности промежуточное место между перлитными и аустенитными сталями, упрочненные высоко­хромистые стали отличаются и рядом других особенностей (окалиностойкость на уровне аустенитных сталей, повышенная тепло­проводность и низкий коэффициент линейного расширения), практическое использование которых в энергомашиностроении весьма существенно. Они способствуют меньшему развитию тер­мических напряжений и позволяют использовать в конструкциях машин сопряженные детали из высокохромистых мартенситных и перлитных сталей.

Хромистые стали выгодно отличаются от аустенитных более высокой технологичностью и относительной дешевизной. Поэтому в современном энергомашиностроении они получают все большее распространение при изготовлении роторов, дисков и других де­талей, работающих при температуре до 580-600° С. Крупные турбинные поковки из нержавеющих сталей изготовляют заводы «Бохумер Ферайн» (ФРГ) и другие зарубежные фирмы [2]. В Со­ветском Союзе ряд жаропрочных высокохромистых сталей раз­работан Центральным котлотурбинным институтом, ЦНИИТмашем, Ленинградским металлическим заводом и другими органи­зациями. В частности, разработаны, исследованы на крупных поковках и используются в промышленности для изготовления деталей паровых и газовых турбин стали 1Х12ВНМФ (ЭИ802), 1Х12В2МФ (ЭИ756) и 15X11МФБ.

Уровень механических свойств крупных поковок дисков и роторов из стали 1Х12ВНМФ характеризуется следующими данными: = 6070 кГ/мм², 𝜎_в = 8087 кГ/мм², δ = 1417%, ψ =3040%, а_н = 57 кГм/см².

Сталь 15X11МФБ, разработанная лабораторией ЛМЗ, предназначена главным образом для изготовления литых заго­товок, но используется также и для изготовления некоторых кор­пусных деталей паровых турбин (тройников, патрубков и др.), работающих при температуре до 580° С. Поковки таких деталей изготовляются весом до 3-5 т. При испытании поковок попереч­ным сечением до 300—350 мм в состоянии после нормализации с отпуском их механические свойства (на тангенциальных образ­цах) оказались следующими: = 5565 кГ1мм², = 7580 кГ/мм², = 1825%, ψ=5060%, а_н = 68 кГм/см².

Общей особенностью высокохромистых жаропрочных сталей является их повышенная чувствительность к различным техно­логическим отклонениям в металлургическом цикле производства.