Стальные заготовки 14Х17Н2: сортовой прокат из коррозионностойкой мартенсито-ферритной стали
Стальные заготовки 14Х17Н2 — это промежуточный или товарный сортовой полуфабрикат из коррозионностойкой мартенсито-ферритной (мартенситной) стали, выплавляемой по ГОСТ 5632 и поставляемой в виде непрерывнолитых блюмов, кованых и обжатых слябов, а также прокатанных круглых и квадратных прутков. Химический состав стали 14Х17Н2 регламентирует массовую долю хрома 16–18 %, никеля 1,5–2,5 %, углерода не более 0,14 %, кремния не более 0,8 %, марганца не более 0,8 %; остаточные сера и фосфор — не более 0,025 % и 0,030 % соответственно. Такое легирование обеспечивает сочетание коррозионной стойкости в слабоагрессивных средах и высокой прочности после термической обработки, что отличает заготовки 14Х17Н2 от аустенитных марок типа 12Х18Н10Т.
Сортамент и геометрические параметры
Заготовки поставляются в горячекатаном, кованом или термически обработанном состоянии. Типовые позиции сортамента:
- блюмы непрерывнолитые сечением 200 200 — 300 400 мм, длина 4–6 м;
- круглые прутки диаметром 40–250 мм по ГОСТ 2590, предельные отклонения по ГОСТ 2590;
- квадратные заготовки 100 100 — 200 200 мм по ГОСТ 2591;
- кованые заготовки под последующую механическую обработку с припуском 5–15 мм на сторону;
- заготовки в термообработанном состоянии с твёрдостью 217–269 HB (после отжига).
Механические свойства и термообработка
Свойства заготовок 14Х17Н2 определяются режимом термической обработки. Закалка проводится от 975–1000 C с охлаждением в масле или на воздухе, отпуск — при 275–350 C (высокопрочное состояние) либо при 600–650 C (повышенная пластичность). После закалки и низкого отпуска достигается предел прочности 1080–1270 МПа при относительном удлинении 12–16 %. Заготовки сохраняют работоспособность в интервале от –70 C до +450 C; при нагреве выше 450 C наблюдается снижение коррозионной стойкости вследствие выделения карбидов хрома по границам зёрен.
| Параметр | Закалка + низкий отпуск | Закалка + высокий отпуск | Отжиг | Единица |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности в | 1080–1270 | 835–980 | 640 | МПа |
| Предел текучести 0,2 | 835 | 635 | — | МПа |
| Относительное удлинение 5 | 12–16 | 16–20 | 20 | % |
| Ударная вязкость KCU | 49 | 78 | — | Дж/см |
| Твёрдость | 34–42 | 24–30 | 269 | HRC / HB |
Технологические особенности производства
Выплавка стали 14Х17Н2 ведётся в дуговых печах с последующей внепечной обработкой и вакуумированием, что снижает содержание водорода и неметаллических включений. Непрерывная разливка в кристаллизаторы с защитой струи аргоном предотвращает насыщение металла азотом. Заготовки проходят гомогенизирующий отжиг при 1050–1100 C для устранения дендритной ликвации, затем — обжатие на блюминге или радиально-ковочной машине. Контроль макроструктуры выполняется по ГОСТ 10243, УЗК — по ГОСТ 21105 или ASTM A388.
Области применения
- заготовки под штамповку лопаток и дисков паровых турбин энергетических установок;
- полуфабрикаты для крепежа нефтегазового оборудования, работающего в средах с умеренной коррозионной активностью;
- исходный прокат для изготовления валов, осей и шпинделей металлорежущих станков;
- заготовки для деталей арматуры химических производств при температуре до 450 C;
- сортовой материал для последующей холодной обработки резанием в приборостроении.
Вопросы и ответы
Чем заготовки 14Х17Н2 отличаются от заготовок 20Х13?
Сталь 14Х17Н2 содержит никель 1,5–2,5 %, что повышает прокаливаемость и ударную вязкость по сравнению с 20Х13, не содержащей никеля. Заготовки 14Х17Н2 применяются при более высоких нагрузках и в сечениях свыше 60 мм, где 20Х13 не обеспечивает сквозную закалку.
Какая термообработка обеспечивает максимальную прочность заготовок 14Х17Н2?
Закалка от 975–1000 C в масле с последующим отпуском при 275–350 C даёт предел прочности 1080–1270 МПа. Дальнейшее повышение температуры отпуска снижает прочность, но увеличивает пластичность и ударную вязкость.
Допускается ли сварка заготовок 14Х17Н2?
Сварка возможна с предварительным и сопутствующим подогревом до 200–300 C и последующей термообработкой. Без подогрева в зоне термического влияния образуются закалочные структуры, склонные к трещинообразованию.
В каких средах заготовки 14Х17Н2 сохраняют коррозионную стойкость?
Материал устойчив в атмосферных условиях, пресной воде, слабых растворах органических кислот и щелочей при температуре до 450 C. В хлоридсодержащих средах и сильных кислотах требуется замена на аустенитные или дуплексные стали.
