20Х12ВНМФ, также обозначаемая как 2Х12ВНМФ ЭП428, является высоколегированной жаропрочной сталью мартенситного класса. Материал применяют для изготовления высоконагруженных деталей паровых и газовых турбин, длительно работающих при температурах до 600 °C. В справочных данных также приведён зарубежный аналог SUH616 по японской системе JIS.
Назначение и рабочая температура
Основная область применения стали связана с деталями паровых и газовых турбин, для которых в исходных данных указана длительная работа при температурах до 600 °C. При описании материала отдельно выделено жаропрочное назначение, а также принадлежность к мартенситному классу.
Температурные сведения дополняются значениями критических точек: Ac1 составляет 800 °C, Ac3 (Acm) составляет 860 °C. Эти данные приводятся вместе с режимами термической обработки для отдельных видов прутка и нормативных документов.
Состав и технические характеристики
Химический состав задан диапазонами или предельными значениями массовой доли элементов. Углерод содержится в пределах 0,17-0,23 %, кремний составляет до 0,6 %, марганец и никель имеют диапазон 0,5-0,9 %. Для серы указано не более 0,025 %, для фосфора не более 0,03 %, хром присутствует в пределах 10,5-12,5 %.
Легирующая часть состава включает молибден, вольфрам и ванадий. Для молибдена установлен диапазон 0,5-0,7 %, для вольфрама 0,7-1,1 %, для ванадия 0,15-0,3 %. В совокупности эти сведения характеризуют марку по составу, но не заменяют требования конкретного нормативного документа на выбранный вид проката.
- Класс стали: мартенситный.
- Назначение: детали паровых и газовых турбин.
- Предельная указанная температура длительной работы: до 600 °C.
- Свариваемость: трудносвариваемая.
- Критические точки: Ac1 = 800 °C, Ac3 (Acm) = 860 °C.
- Зарубежный аналог, указанный в справочнике: SUH616, JIS.
Механические свойства при температуре 20 °C приведены для прутков. Для прутка по ГОСТ 5949-75 указаны предел кратковременной прочности 740 МПа, предел текучести 590 МПа, относительное удлинение 15 % и относительное сужение 50 %. Для прутка по ГОСТ 18968-73 приведены предел кратковременной прочности 740 МПа, предел текучести 590-755 МПа, относительное удлинение 15 % и относительное сужение 50 %.
| Показатель | Значение | Условия |
|---|
| Ударная вязкость KCU | 590 кДж/м² | Пруток по ГОСТ 5949-75 |
| Ударная вязкость KCU | 590 кДж/м² | Пруток по ГОСТ 18968-73 |
| Твердость после отжига | HB 10-1 = 229 МПа | Пруток по ГОСТ 5949-75 |
| Твердость после нормализации и отпуска | HB 10-1 = 229-269 МПа | Пруток по ГОСТ 18968-73 |
Термическая обработка и практическое использование
Для прутка по ГОСТ 5949-75 в справочных данных приведён режим закалки при 1010-1060 °C в масле с последующим отпуском при 660-670 °C на воздухе. Для прутка по ГОСТ 18968-73 указаны нормализация и отпуск. Выбор режима связан с конкретным нормативным документом и видом поставки, поэтому эти сведения следует рассматривать именно в указанной привязке.
Свариваемость материала определена как трудная. В пояснениях к классификации указано, что для трудносвариваемых сталей требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 °C во время сварки и термообработка после сварки, включая отжиг. Эти операции приведены в документе как общее описание категории свариваемости.
Физические свойства в документе приведены для разных температур. Плотность составляет 7850 кг/м³ при 20 °C, 7830 кг/м³ при 100 °C, 7800 кг/м³ при 200 °C, 7780 кг/м³ при 300 °C, 7760 кг/м³ при 400 °C, 7730 кг/м³ при 500 °C, 7700 кг/м³ при 600 °C и 7670 кг/м³ при 700 °C.
Модуль упругости первого рода указан как 2,12·105 МПа при 20 °C, 2,07·105 МПа при 100 °C, 2,02·105 МПа при 200 °C, 1,96·105 МПа при 300 °C, 1,9·105 МПа при 400 °C, 1,81·105 МПа при 500 °C и 1,67·105 МПа при 600 °C. Коэффициент линейного расширения составляет 10,6·10-6 1/°C при 100 °C, 10,9·10-6 при 200 °C, 11,2·10-6 при 300 °C, 11,4·10-6 при 400 °C, 11,7·10-6 при 500 °C и 11,9·10-6 при 600 °C.
Прокат и изделия из стали 20Х12ВНМФ
В каталоге материал встречается в категории «Жаропрочный круг», а также в разделе «Пруток жаропрочный круглый». Для поиска сортового проката предусмотрена категория «Прутки круглые стальные». Отдельно выделен «Стальной жаропрочный круг». Эти названия описывают связанные виды продукции, в которых представлен данный металл.
Виды поставки и нормативные документы зависят от формы проката. Для сортового и фасонного проката указаны ГОСТ 1133-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 14955-77, ГОСТ 18968-73, ГОСТ 19442-74, ГОСТ 5949-75, ГОСТ 7417-75 и ГОСТ 8559-75. Для листов и полос приведены ГОСТ 103-2006 и ГОСТ 4405-75. При подборе конкретной позиции ориентируются на требуемый вид проката и соответствующий ему документ.