Круглая поковка из конструкционной стали 13Х11Н2В2МФ в Минске

Круглая поковка из конструкционной стали 13Х11Н2В2МФ

Круглая поковка из стали 13Х11Н2В2МФ — жаропрочный высоколегированный материал, предназначенный для изготовления деталей газотурбинных двигателей, компрессорных установок и энергетического оборудования, работающих при температурах до 600 C. Марка относится к сталям мартенситно-ферритного класса с карбидным упрочнением, что обеспечивает сочетание повышенной жаропрочности, окалиностойкости и сопротивления релаксации напряжений.

Химический состав сплава регламентирован ГОСТ 5632 и включает хром (10,5–12,5 %), никель (1,5–2,0 %), вольфрам (1,6–2,2 %), молибден (0,8–1,2 %) и ванадий (0,2–0,45 %). Легирование вольфрамом и молибденом обеспечивает твердорастворное упрочнение ферритной матрицы, а ванадий формирует мелкодисперсные карбонитриды V(C,N), тормозящие рост зерна при нагреве под закалку. Углерод в пределах 0,10–0,16 % гарантирует достаточную прокаливаемость в сечениях до 200 мм.

Технология производства и механические свойства

Круглые поковки формируют методом свободной ковки или осадки на гидравлических прессах из слитков электрошлакового переплава. Ковка выполняется в интервале 1150–950 C с последующим замедленным охлаждением для предотвращения флокенообразования. Термическая обработка включает закалку от 1000–1030 C в масле и двухступенчатый отпуск при 660–720 C, формирующий структуру сорбита с равномерным распределением карбидов.

После полного цикла обработки материал демонстрирует предел прочности на уровне 980–1180 МПа при относительном удлинении не менее 12 %. Ударная вязкость KCU при комнатной температуре составляет не менее 59 Дж/см, что обеспечивает надежную работу деталей при циклических нагрузках. Длительная прочность при 550 C и напряжении 350 МПа сохраняется в течение 100 часов, что подтверждает пригодность материала для высоконагруженных узлов.

Применение в промышленности

Круглые поковки из стали 13Х11Н2В2МФ востребованы при производстве:

• дисков и валов роторов авиационных газотурбинных двигателей;
• рабочих и сопловых лопаток паровых турбин средней мощности;
• крепежных элементов фланцевых соединений паропроводов высокого давления;
• деталей компрессорного оборудования нефтегазоперерабатывающих производств;
• корпусных элементов запорной арматуры для агрессивных сред при повышенных температурах.

Материал пригоден для механической обработки резанием в состоянии поставки (после отпуска), а также для последующей поверхностной закалки ТВЧ при изготовлении деталей, требующих износостойкости в сочетании с вязкой сердцевиной. Поковки поставляются в термообработанном состоянии с обдиркой поверхности или без нее, с контролем макроструктуры и ультразвуковым контролем сплошности по классу 1 ГОСТ 24507.

Особенности эксплуатации

Работоспособность деталей из стали 13Х11Н2В2МФ сохраняется при длительном воздействии температур до 600 C. Материал устойчив к окалинообразованию в продуктах сгорания природного газа и мазута, что позволяет применять его в камерных элементах газоперекачивающих агрегатов. При температурах ниже –40 C наблюдается склонность к хладноломкости, поэтому для арктического исполнения оборудования требуется дополнительное согласование режимов термической обработки.

Свариваемость марки ограничена: соединения выполняются только с предварительным подогревом до 300–400 C и последующим высоким отпуском. Для ответственных узлов предпочтительно использовать механические соединения или цельнокованые заготовки, исключающие сварные швы в зоне максимальных напряжений.

Вопросы и ответы