15Х11МФ, также обозначаемая как 1Х11МФ, относится к жаропрочным высоколегированным сталям мартенситного класса. Материал применяют для турбинных лопаток, поковок, бандажей и других деталей, работающих длительно при температурах до 560 °С. В справочных данных отдельно указана температура окалинообразования 750 °С.
Что означает марка 15Х11МФ и какие свойства важны при выборе?
Обозначение отражает состав стали, в котором основным легирующим элементом является хром, а молибден и ванадий присутствуют в заданных диапазонах. Углерод содержится в количестве 0,12-0,19 %, хром составляет 10-11,5 %, молибден 0,6-0,8 %, ванадий 0,25-0,4 %. Доля кремния не превышает 0,5 %, марганца не превышает 0,7 %, никеля не превышает 0,6 %, меди не превышает 0,3 %.
Сера ограничена значением до 0,025 %, фосфор до 0,03 %. Критическая точка Ac3, или Acm, указана на уровне 880 °С. Свариваемость оценивается как трудная: в справочном описании для такого класса свариваемости предусмотрены подогрев до 200-300 °С во время сварки и последующий отжиг. Эти технологические операции должны рассматриваться вместе с конкретной документацией на изделие и выбранный способ соединения.
- Материал относится к жаропрочным высоколегированным сталям мартенситного класса.
- Расчётная область длительной работы, приведённая в справочных данных, составляет до 560 °С.
- Температура окалинообразования указана как 750 °С.
- Сталь трудносвариваемая, поэтому сварочные операции требуют специальных технологических мер.
- При выборе проката нужно учитывать вид поставки и соответствующий нормативный документ.
- Механические показатели в таблицах приведены для температуры 20 °С.
В каком виде поставляется сталь 15Х11МФ?
В документах предусмотрены сортовой и фасонный прокат, листы и полосы. Для сортового и фасонного проката указаны варианты В22 и В32, для листов и полос, В23 и В33. Нормативная база зависит от варианта поставки, поэтому один и тот же материал может сопровождаться разными ссылками на стандарты.
В связанных категориях каталога представлены жаропрочный круг, стальной жаропрочный круг, пруток жаропрочный круглый, прутки круглые стальные, квадрат жаропрочный стальной, пруток жаропрочный квадратный и прутки квадратные стальные. Такое распределение показывает, что материал встречается в круглом и квадратном сортовом прокате, а также в отдельных категориях жаропрочных изделий.
| Вид поставки или показатель | Значение | Нормативный документ или условие |
|---|
| Сортовой и фасонный прокат, В22 | Прокат данного вида | ГОСТ 1133-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006 |
| Листы и полосы, В23 | Листовой и полосовой прокат | ГОСТ 103-2006 |
| Сортовой и фасонный прокат, В32 | Прокат данного вида | ГОСТ 14955-77, ГОСТ 18968-73, ГОСТ 19442-74, ГОСТ 5949-75, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75 |
| Листы и полосы, В33 | Листовой и полосовой прокат | ГОСТ 4405-75 |
| Химический состав, углерод | 0,12-0,19 % | По приведённым данным |
| Химический состав, хром | 10-11,5 % | По приведённым данным |
| Химический состав, молибден | 0,6-0,8 % | По приведённым данным |
| Химический состав, ванадий | 0,25-0,4 % | По приведённым данным |
| Критическая точка Ac3 или Acm | 880 °С | Справочное значение |
Перечень документов связан именно с формой проката и вариантом поставки. Для прутка дополнительно приведены показатели по двум стандартам: по ГОСТ 5949-75 предел кратковременной прочности составляет 690 МПа, предел пропорциональности 490 МПа, относительное удлинение 15 %, относительное сужение 55 %. Для прутка по ГОСТ 18968-73 указаны 740 МПа по прочности, 590-755 МПа по пределу пропорциональности, 15 % относительного удлинения и 50 % относительного сужения.
Ударная вязкость KCU для обоих указанных вариантов прутка приведена на уровне 590 кДж/м2. Для прутка по ГОСТ 5949-75 описана термическая обработка с закалкой при 1030-1060 °С в масле и отпуском при 700-740 °С в масле. Для прутка по ГОСТ 18968-73 указана последовательность нормализации и отпуска. Твёрдость после отжига для прутка по ГОСТ 5949-75 составляет HB 10-1 = 229 МПа, а после нормализации и отпуска для прутка по ГОСТ 18968-73 находится в диапазоне HB 10-1 = 229-269 МПа.
Прокат 15Х11МФ в категориях каталога
В справочнике материал связан с категориями круглого и квадратного проката, включая жаропрочные круги и прутки. Для перехода к конкретному виду изделия используют соответствующую категорию, а технические показатели сопоставляют с формой проката и указанным нормативным документом.
Физические свойства в исходных данных приведены для разных температур. При 20 °С модуль упругости составляет 2,28 × 105 МПа, плотность 7850 кг/м3. При 100 °С модуль упругости равен 2,22 × 105 МПа, коэффициент теплового расширения 10,3 × 10-6 1/°С, удельная теплоёмкость 500 Дж/(кг·°С). При 200 °С указаны модуль упругости 2,13 × 105 МПа, коэффициент расширения 10,6 × 10-6 1/°С, теплопроводность 24,4 Вт/(м·°С) и теплоёмкость 525 Дж/(кг·°С).
Для 300 °С приведены модуль упругости 2,05 × 105 МПа, коэффициент расширения 10,8 × 10-6 1/°С, теплопроводность 26,1 Вт/(м·°С) и теплоёмкость 567 Дж/(кг·°С). При 400 °С эти показатели составляют соответственно 1,93 × 105 МПа, 11,3 × 10-6 1/°С, 27,2 Вт/(м·°С) и 630 Дж/(кг·°С). Для 500 °С указаны 1,8 × 105 МПа, 11,7 × 10-6 1/°С, 27,6 Вт/(м·°С) и 700 Дж/(кг·°С).
При повышении температуры в приведённом диапазоне модуль упругости снижается: от 2,28 × 105 МПа при 20 °С до 1,8 × 105 МПа при 500 °С. Коэффициент теплового расширения и теплопроводность, напротив, увеличиваются по указанным точкам. Для температур 600-800 °С в источнике приведены отдельные значения коэффициента расширения, от 12 до 12,4 × 10-6 1/°С.
Зарубежным аналогом в документе названа польская сталь PN 15H11MF. При сопоставлении обозначений необходимо учитывать форму проката, стандарт и назначение конкретной поставки, поскольку одна марка может присутствовать в нескольких видах продукции.