Жаропрочная стальная поковка 14Х17Н2: свойства, сортамент и применение
Поковка из стали 14Х17Н2 — это изделие, получаемое горячей пластической деформацией слитка или проката из мартенситно-ферритной коррозионностойкой стали. Марка 14Х17Н2 (аналог AISI 431, DIN 1.4057) содержит 13–15 % хрома, 1,5–2,5 % никеля, углерод в пределах 0,11–0,17 %. Такое сочетание обеспечивает сочетание прочности, коррозионной стойкости и жаростойкости до 600–650 C. Поковки применяют там, где требуется высокая механическая прочность при умеренном нагреве и агрессивной среде.
Технические характеристики поковок 14Х17Н2
Механические свойства поковок зависят от режима термической обработки. После закалки (1000–1050 C, масло или воздух) и высокого отпуска (600–680 C) достигаются следующие показатели:
- предел прочности в — 1080–1250 МПа;
- предел текучести 0,2 — 835–1000 МПа;
- относительное удлинение 5 — 12–16 %;
- ударная вязкость KCU — 40–60 Дж/см;
- твёрдость после отпуска — 285–321 HB.
Сталь 14Х17Н2 обладает удовлетворительной жаростойкостью: при 600 C предел длительной прочности составляет порядка 180–220 МПа на базе 10 ч. Окалиностойкость сохраняется до 700 C в атмосфере продуктов сгорания топлива. Поковки изготавливают по ГОСТ 1133-71, ГОСТ 25054-81, а также по отраслевым стандартам. Масса единичных поковок — от 0,5 до 3000 кг, максимальные габариты зависят от мощности прессового оборудования.
Сортамент и технология изготовления
Поковки 14Х17Н2 производят свободной ковкой на гидравлических прессах усилием 1000–6000 тс или штамповкой на молотах. Заготовку нагревают до 1150–1180 C, ковку завершают при температуре не ниже 850 C. Охлаждение после ковки — замедленное (в термостатах, песке или печах), что предотвращает образование трещин. Последующая термическая обработка включает нормализацию или закалку с отпуском.
| Параметр | Значение | Единица | Условие | Стандарт |
|---|---|---|---|---|
| Диаметр поковки | 100–800 | мм | круг | ГОСТ 1133-71 |
| Толщина поковки | 50–400 | мм | плита | ГОСТ 25054-81 |
| Предел текучести | 835 | МПа | 20 C | ГОСТ 5949-75 |
| Твёрдость | 285–321 | HB | после отпуска | ГОСТ 9012-59 |
| Рабочая температура | до 650 | C | длительная | — |
Области применения
Поковки 14Х17Н2 востребованы в энергетическом машиностроении, нефтегазовой и химической отраслях. Конкретные узлы:
- рабочие лопатки и диски паровых турбин с температурой пара до 600 C;
- крепёжные элементы фланцевых соединений трубопроводов высокого давления;
- валы и роторы насосов перекачки агрессивных сред в нефтепереработке;
- детали арматуры (шпиндели, затворы) для паропроводов и газопроводов;
- оснастка для горячей штамповки и пресс-форм в металлургии.
В химическом аппаратостроении поковки применяют для изготовления реакторов, работающих в средах с органическими кислотами при температурах до 300 C. В судостроении — для гребных валов и дейдвудных устройств, контактирующих с морской водой.
Обрабатываемость и сварка
Сталь 14Х17Н2 удовлетворительно обрабатывается резанием в термически улучшенном состоянии. Сварка ограниченно применима из-за склонности к образованию холодных трещин; требуется предварительный и сопутствующий подогрев до 200–300 C, а также последующая термообработка. Для сварных конструкций предпочтительны аустенитные электроды типа ЭА-400/10Т или сварочная проволока Св-08Х19Н10Б.
Вопросы и ответы
Какая максимальная рабочая температура поковок из 14Х17Н2?
Длительная эксплуатация возможна до 600–650 C. При 700 C начинается интенсивное окалинообразование, а длительная прочность снижается ниже 150 МПа.
Чем отличается 14Х17Н2 от 20Х13?
Сталь 14Х17Н2 содержит никель (1,5–2,5 %), что повышает прокаливаемость и ударную вязкость. 20Х13 имеет больше углерода (0,16–0,25 %) и не легирована никелем, поэтому менее пластична при высоких температурах.
Какие виды термической обработки применяют для поковок 14Х17Н2?
Закалку с 1000–1050 C в масле или на воздухе и высокий отпуск при 600–680 C. Для крупных поковок возможна нормализация с последующим отпуском.
Можно ли использовать поковки 14Х17Н2 в морской воде?
Да, сталь обладает удовлетворительной коррозионной стойкостью в морской атмосфере и проточной морской воде. Однако при наличии хлоридов возможна питтинговая коррозия, требуется защитное покрытие или катодная защита.
