Стальной квадрат 09Х14Н19В2БР1-Ш: жаропрочный сортамент для высокотемпературных узлов
Стальной квадрат 09Х14Н19В2БР1-Ш — горячекатаный или кованый профиль сплошного сечения квадратной формы, изготовленный из высоколегированной аустенитной жаропрочной стали аустенитно-мартенситного класса с карбидным и интерметаллидным упрочнением. Марка 09Х14Н19В2БР1 относится к дисперсионно-твердеющим хромоникелевым сталям, легированным вольфрамом, ниобием и бором; индекс «Ш» обозначает электрошлаковый переплав (ЭШП), обеспечивающий снижение содержания серы, фосфора и неметаллических включений. Квадрат применяется в состоянии поставки без термообработки либо после закалки и старения в зависимости от требований к механическим свойствам.
Сортамент и геометрические параметры
Квадрат выпускается по ГОСТ 2591 и ГОСТ 1133 в горячекатаном, кованом или калиброванном исполнении. Сторона квадрата — от 20 до 200 мм, длина прутков — мерная, немерная и кратная мерной. Предельные отклонения по стороне профиля соответствуют требованиям для повышенной точности прокатки. Кривизна прутка не превышает 0,5 % длины на 1 м. Косина реза при порезке на заготовки — не более 5 мм на сторону.
| Сторона квадрата, мм | Предельные отклонения, мм | Длина прутка, мм | Кривизна на 1 м, мм | Масса 1 м, кг |
|---|---|---|---|---|
| 40 | +0,4 / –0,8 | 2000–6000 | 5 | 12,56 |
| 60 | +0,6 / –1,2 | 2000–6000 | 6 | 28,26 |
| 80 | +0,8 / –1,6 | 3000–6000 | 8 | 50,24 |
| 100 | +1,0 / –2,0 | 3000–6000 | 10 | 78,50 |
| 120 | +1,2 / –2,4 | 3000–6000 | 12 | 113,04 |
Химический состав и структура
Сталь 09Х14Н19В2БР1-Ш содержит углерод в пределах 0,07–0,12 %, хром — 13,0–15,0 %, никель — 18,0–20,0 %, вольфрам — 1,8–2,5 %, ниобий — 0,9–1,3 %, бор — до 0,008 %. Электрошлаковый переплав снижает содержание серы до 0,010 % и фосфора до 0,020 %, что повышает технологическую пластичность при горячей деформации и сопротивление хрупкому разрушению. После закалки от 1050–1100 C в масле или на воздухе структура — аустенитная с незначительным количеством -феррита. Старение при 750–800 C в течение 5–16 ч выделяет карбиды ниобия и интерметаллидные фазы, обеспечивающие дисперсионное твердение.
Механические и жаропрочные свойства
Предел прочности при 20 C — не менее 930 МПа, предел текучести — не менее 685 МПа, относительное удлинение — не менее 12 %, ударная вязкость KCU — не менее 30 Дж/см. Длительная прочность при 650 C за 1000 ч — не менее 340 МПа. Предел ползучести при 600 C за 1000 ч — не менее 180 МПа. Жаростойкость без защитных покрытий — до 750 C в окислительной атмосфере. Коэффициент линейного расширения в интервале 20–600 C — 16,5 10 К.
Области применения
- Крепёжные элементы и шпильки фланцевых соединений паропроводов высокого давления на ТЭС и АЭС.
- Заготовки для лопаток и дисков газотурбинных установок, работающих при 600–680 C.
- Детали арматуры энергетических котлов: шпиндели, штоки, седла, работающие в перегретом паре.
- Элементы крепежа и несущие конструкции печей отжига в металлургическом производстве.
- Заготовки для штампов горячей деформации и пресс-форм литья под давлением алюминиевых сплавов.
- Детали нефтехимического оборудования: реакторы гидрокрекинга, змеевики трубчатых печей.
Технологические особенности обработки
Квадрат 09Х14Н19В2БР1-Ш обрабатывается резанием в закалённом и состаренном состоянии с применением твердосплавного инструмента и обильного охлаждения. Сварка выполняется дуговыми методами с подогревом до 200–300 C и последующей термообработкой сварного соединения. Горячая деформация проводится в интервале 1150–900 C с окончанием ковки при температуре не ниже 900 C. Шлифование сопровождается интенсивным охлаждением во избежание прижогов и структурных изменений поверхностного слоя.
Вопросы и ответы
Чем отличается марка 09Х14Н19В2БР1-Ш от 09Х14Н19В2БР1 без индекса «Ш»?
Индекс «Ш» обозначает электрошлаковый переплав. Металл ЭШП имеет пониженное содержание серы, фосфора и неметаллических включений, что повышает ударную вязкость, пластичность при горячей деформации и стабильность жаропрочных свойств по сравнению с металлом открытой выплавки.
При какой температуре эксплуатируется квадрат из стали 09Х14Н19В2БР1-Ш?
Длительная рабочая температура — до 650–680 C. Кратковременный нагрев допускается до 750 C. При более высоких температурах интенсивно развивается ползучесть и окисление поверхности.
Требуется ли термообработка квадрата перед механической обработкой?
Квадрат поставляется в горячекатаном или кованом состоянии. Для получения требуемых жаропрочных свойств проводится закалка от 1050–1100 C и старение при 750–800 C. Механическая обработка возможна как до, так и после термообработки, однако в состаренном состоянии твёрдость выше и требуется твердосплавный инструмент.
Какие отрасли промышленности применяют данный сортамент?
Энергетика (паровые турбины, паропроводы, арматура), металлургия (печное оборудование, штампы), нефтехимия (реакторы, змеевики), авиадвигателестроение (детали горячего тракта).
