Отливки из жаропрочной стали 40Х24Н12СЛ в Минске

Отливки из жаропрочной стали 40Х24Н12СЛ: характеристики и применение

Отливки из стали 40Х24Н12СЛ — это фасонные изделия, получаемые методом литья в песчано-глинистые или оболочковые формы и предназначенные для эксплуатации в условиях длительного воздействия высоких температур. Материал относится к группе жаростойких и жаропрочных хромоникелевых сталей аустенитного класса с карбидным упрочнением, легированных кремнием для повышения окалиностойкости. Химический состав регламентируется ГОСТ 977-88, где литера «Л» в маркировке указывает на литейное исполнение.

Сталь 40Х24Н12СЛ характеризуется рабочей температурой до 1050–1100 C при умеренных механических нагрузках. Основной эксплуатационный показатель — сопротивление газовой коррозии (окалиностойкость) в окислительных средах, включая атмосферы с содержанием сернистых соединений. Предел длительной прочности при 900 C составляет порядка 20–25 МПа, что позволяет применять материал для ненагруженных и слабонагруженных деталей печного оборудования.

Химический состав и структура

Марочный состав стали 40Х24Н12СЛ включает следующие основные элементы:

• углерод — 0,35–0,45 %, обеспечивающий формирование карбидной фазы;
• хром — 23,0–26,0 %, отвечающий за жаростойкость;
• никель — 11,0–13,0 %, стабилизирующий аустенитную структуру;
• кремний — 2,0–3,0 %, повышающий сопротивление окалинообразованию;
• марганец — до 1,5 %, сера и фосфор — не более 0,03 % каждого.

После нормализации с высоким отпуском структура представляет собой аустенит с включениями карбидов хрома типа Cr₇C₃ и Cr₂₃C₆, расположенными по границам зёрен. Такая морфология обеспечивает стабильность механических свойств при нагреве и препятствует росту зерна в процессе длительной выдержки при рабочих температурах.

Механические свойства при нормальной температуре

Для литых заготовок, прошедших термическую обработку, гарантируются следующие показатели при +20 C:

Технологические особенности литья

Жидкотекучесть стали 40Х24Н12СЛ достаточна для получения тонкостенных отливок сложной конфигурации с толщиной стенки от 8–10 мм. Усадка при кристаллизации составляет 1,8–2,2 %, что требует учёта при конструировании литейной оснастки и назначении припусков на механическую обработку. Склонность к образованию горячих трещин умеренная; для её подавления рекомендуется использовать прибыли с эффективным питанием и соблюдать температурный интервал заливки 1560–1620 C.

Обрабатываемость резанием материала удовлетворительная — на уровне аустенитных нержавеющих сталей. Для механической обработки применяются твердосплавные пластины с покрытием TiAlN, скорость резания при точении — 60–90 м/мин. Сварка отливок допускается электродами типа ЦТ-28 или аргонодуговой сваркой с присадочной проволокой аналогичного состава; перед сваркой обязателен подогрев до 200–300 C.

Промышленное применение

Отливки из стали 40Х24Н12СЛ востребованы в узлах, где сочетаются высокая температура и окислительная среда без значительных ударных нагрузок:

• конвейерные печи термических цехов — ролики, направляющие планки, опорные балки;
• муфели и реторты для цементации и азотирования;
• колосники и горелочные устройства нагревательных печей;
• арматура для печей сжигания отходов и установок каталитического крекинга;
• детали газовых трактов котлов-утилизаторов — лопатки дымососов, направляющие аппараты;
• тигли и чаши для плавки цветных металлов и сплавов.

В нефтехимической отрасли из данной стали изготавливают трубы-экраны и подвески для печей пиролиза, работающих при температуре стенки до 950 C. В цементной промышленности — футеровочные элементы и цепи холодильников клинкера. Для повышения ресурса в циклическом теплосменном режиме рекомендуется применять отливки после стабилизирующего отжига при 850–900 C с медленным охлаждением.

Ограничения по применению

Материал не предназначен для работы в средах с высокой концентрацией хлора и серы при температурах выше 900 C из-за ускоренного межкристаллитного окисления. При длительной эксплуатации свыше 1000 C возможно выделение -фазы, снижающей ударную вязкость. Для ответственных деталей, работающих под давлением при температурах выше 950 C, следует рассматривать стали с большим содержанием никеля, например 45Х25Н20СЛ.

Вопросы и ответы