Коррозионностойкие отливки 90Х4М4Ф2В6Л: литая инструментальная сталь для высокотемпературного нагружения
Коррозионностойкие отливки 90Х4М4Ф2В6Л — это фасонные отливки из литейной теплостойкой инструментальной стали мартенситного класса. Марка 90Х4М4Ф2В6Л содержит около 0,9 % углерода, 4 % хрома, 4 % молибдена, до 2 % ванадия и 6 % вольфрама; индекс «Л» подтверждает литейное назначение сплава. Такое легирование обеспечивает сочетание горячей твёрдости, сопротивления окислению и стойкости к абразивно-коррозионному износу при рабочих температурах до 600–620 C.
В отличие от деформируемых аналогов, отливки 90Х4М4Ф2В6Л получают литьём по выплавляемым моделям или в керамические формы, что позволяет воспроизводить геометрию рабочей полости без последующей механической обработки. Структура металла — мартенсит отпуска с карбидной сеткой на основе карбидов вольфрама, молибдена и ванадия; ликвационная неоднородность по сечению отливки учитывается при назначении режимов термической обработки.
Химический состав и механические свойства
| Параметр | Значение | Параметр | Значение | Метод контроля |
|---|---|---|---|---|
| Углерод C | 0,85–0,95 % | Предел прочности в | 900 МПа | ГОСТ 1497 |
| Хром Cr | 3,8–4,5 % | Ударная вязкость KCU | 12 Дж/см | ГОСТ 9454 |
| Молибден Mo | 3,5–4,5 % | Твёрдость после отпуска | 44–50 HRC | ГОСТ 9013 |
| Вольфрам W | 5,5–6,5 % | Красностойкость | до 620 C | ГОСТ 20017 |
| Ванадий V | 1,5–2,2 % | Жаростойкость | окалиностойкость до 750 C | ГОСТ 6130 |
Термическая обработка литых заготовок
Отливки 90Х4М4Ф2В6Л подвергают отжигу для снятия литейных напряжений при 850–870 C с медленным охлаждением, затем закалке от 1080–1120 C в масле или в соляном расплаве и двух- или трёхкратному отпуску при 540–580 C. Дисперсионное твердение карбидной фазы формирует вторичную твёрдость; каждый цикл отпуска снижает содержание остаточного аустенита, который в литом состоянии может достигать 25–30 %.
- Отжиг: 850–870 C, охлаждение с печью, твёрдость 255–285 HB.
- Закалка: 1080–1120 C, масло, твёрдость 58–62 HRC.
- Отпуск: 540–580 C, 2–3 цикла, итоговая твёрдость 44–50 HRC.
- Контроль структуры: отсутствие карбидной сетки по границам зёрен.
Эксплуатационные свойства
Легирование вольфрамом и молибденом подавляет разупрочнение при нагреве, поэтому отливки 90Х4М4Ф2В6Л сохраняют режущую и формообразующую способность в зоне контакта с горячим металлом. Хром формирует плотную оксидную плёнку CrO, ограничивающую газовую коррозию в продуктах сгорания природного газа и мазута. Сопротивление абразивному износу определяется карбидами MC и MC, распределёнными в мартенситной матрице.
- Горячая деформация: матрицы и вставки штампов для прессования алюминиевых профилей.
- Литьё под давлением: знаки, втулки, пуансоны пресс-форм для сплавов на основе меди и цинка.
- Металлургия: ролики и проводки установок непрерывной разливки, арматура нагревательных печей.
- Энергетика: детали горелочных устройств, элементы котельной арматуры, работающие в дымовых газах.
- Цементная и горнорудная отрасль: износостойкие элементы мельниц и дробилок в условиях абразива и влаги.
Технологические особенности литья
Расплав 90Х4М4Ф2В6Л отличается пониженной жидкотекучестью из-за высокого содержания тугоплавких элементов, поэтому литники и прибыли рассчитывают с увеличенным запасом, а заливку ведут при 1480–1520 C. Для предотвращения горячих трещин применяют подогрев форм до 300–400 C и регламентированное охлаждение. Пористость и усадочные раковины выявляют рентгеновским контролем по ГОСТ 7512; критичные зоны отливки дополнительно проверяют капиллярной дефектоскопией.
Вопросы и ответы
Чем отливки 90Х4М4Ф2В6Л отличаются от деформируемого проката аналогичного состава?
Литая структура имеет карбидную неоднородность и остаточный аустенит до 30 %, поэтому обязательны отжиг и многократный отпуск. Деформированный металл обладает более высокой ударной вязкостью поперёк волокна, но не позволяет получать фасонную геометрию без механической обработки.
До какой температуры сохраняется красностойкость?
Вторичная твёрдость удерживается до 600–620 C; при 700 C начинается интенсивная коагуляция карбидов и разупрочнение матрицы. Для длительной работы выше 650 C марку не применяют.
Какая твёрдость достигается после стандартной термообработки?
После закалки от 1080–1120 C — 58–62 HRC, после отпуска при 540–580 C — 44–50 HRC. Более высокий отпуск снижает твёрдость, но повышает ударную вязкость.
Применяется ли марка для литья под давлением алюминия?
Да, отливки используют для вставок и знаков пресс-форм. Хромовая оксидная плёнка ограничивает схватывание с алюминиевым расплавом, а вольфрам и молибден замедляют разупрочнение при циклическом нагреве.
