Отливки из жаропрочной стали 40Х9С2Л в Минске

Отливки из жаропрочной стали 40Х9С2Л: характеристики и применение

Отливки из жаропрочной стали 40Х9С2Л — это фасонные детали, получаемые методом литья по выплавляемым моделям или в песчано-смоляные формы, предназначенные для эксплуатации при температурах до 750–800 C в окислительных и малосернистых газовых средах. Сталь 40Х9С2Л (марка по ГОСТ 977-88 и ГОСТ 7769-82) относится к классу сильхромов — жаростойких и жаропрочных хромистых сталей с кремнием, легированных углеродом до 0,35–0,45 %. Литейный вариант марки отличается от деформируемого аналога 40Х9С2 повышенным содержанием серы и фосфора, а также наличием литейной ликвации, что учитывается при назначении припусков и режимов термообработки.

Химический состав и структура

Химический состав стали 40Х9С2Л регламентируется ГОСТ 977-88: углерод — 0,35–0,45 %, кремний — 1,9–2,6 %, хром — 8,0–10,0 %, марганец — не более 0,8 %, сера — не более 0,030 %, фосфор — не более 0,035 %. Кремний выполняет функцию основного жаростойкого элемента: он формирует на поверхности отливки плотную оксидную плёнку SiO–CrO, которая тормозит высокотемпературное окисление. Структура после нормализации — мартенсит с включениями карбидов хрома типа CrC и CrC; после отжига — сорбит или перлит с карбидной сеткой.

Механические свойства при нормальной и повышенной температуре

Механические характеристики отливок из стали 40Х9С2Л при комнатной температуре после нормализации и высокого отпуска:

• предел прочности при растяжении — не менее 590 МПа;
• предел текучести условный (,) — не менее 390 МПа;
• относительное удлинение — не менее 8 %;
• ударная вязкость KCU — не менее 20 Дж/см;
• твёрдость — 187–229 HB.

При 700 C длительная прочность () составляет порядка 60–80 МПа, что позволяет использовать отливки в узлах, работающих под нагрузкой в условиях ползучести. Жаростойкость стали 40Х9С2Л — до 900 C в воздушной среде при отсутствии агрессивных сернистых соединений.

Типовые отливки и области применения

Из стали 40Х9С2Л изготавливают литые детали, работающие в зоне высоких температур без интенсивного абразивного износа:

• колосники и балки колосниковых решёток нагревательных печей;
• детали арматуры котельных агрегатов — горелочные амбразуры, сопла, форсунки;
• лопатки и лопастные аппараты дымососов и вентиляторов горячего дутья;
• корпуса и крышки задвижек, работающих в среде дымовых газов;
• ролики и направляющие печных конвейеров, детали рольгангов нагревательных печей;
• детали обжиговых и спекательных машин металлургического производства.

Отливки применяются в чёрной и цветной металлургии, в цементной промышленности (детали вращающихся печей), в энергетике (элементы котельного оборудования), в нефтехимии (детали печей пиролиза при ограниченном содержании серы в среде).

Технологические параметры литья и термообработки

Температура заливки стали 40Х9С2Л составляет 1560–1600 C. Отливки подвергают нормализации при 950–1000 C с охлаждением на воздухе и высокому отпуску при 720–780 C. Для ответственных деталей применяют гомогенизирующий отжиг при 1050–1100 C для устранения ликвационной неоднородности. Линейная усадка — 1,8–2,2 %. Склонность к образованию горячих трещин — умеренная, что требует применения прибылей и холодильников при литье массивных сечений.

Ограничения и условия эксплуатации

Сталь 40Х9С2Л не предназначена для работы в средах с высоким содержанием сероводорода и сернистого ангидрида, поскольку кремний не обеспечивает стойкости к сульфидной коррозии. При температурах выше 900 C интенсивность окалинообразования резко возрастает. Отливки не рекомендуются для ударных нагрузок при температуре ниже –40 C из-за хрупкости мартенситной структуры. Свариваемость ограниченная: требуется предварительный подогрев до 300–350 C и последующая термообработка сварных соединений.

Вопросы и ответы