Сталь конструкционная Н18К9М5Т

Марка: Н18К9М5Т

Класс: Сталь конструкционная высокопрочная высоколегированная

Использование в промышленности: для изделий с высокой прочностью при достаточной пластичности и вязкости, высоким сопротивлением малым пластическим деформациям,хрупкому и усталостному разрушению, применяемых в машиностроении, приборостроении и инструментальной промышленности; сталь мартенситно-стареющая

Химический состав в % стали Н18К9М5Т
Ni	18
Mo	5
Co	9
Ti	0,5
Fe	~67

Дополнительная информация и свойства

Удельный вес: 8000 кг/м³

Удельное электрическое сопротивление, мкОм*м: после закалки 0,6-0,51; после старения при 480 °С в течении 3 часов 0,38-0,39

Коэрцитивная сила, А/ч: после закалки 1750-1910; после старения при 480 °С, 3 ч 2150

Модуль упругости, Е*10^-4 при 20 °С, МПа: 19

Модуль сдвига G*10^-4, МПа: 7-7,2

Коэффициент линейного расширения а*10⁶ (20-480 °С): 11,2

Теплопроводность λ, Вт/(м*°С) (100-400 °С): 25,5

Механические свойства стали Н18К9М5Т при различных способах получения остаточного аустенита
Вариант	Термическая обработка	Кол-во аустенита, %	σв (МПа)	σ0,2 (МПа)	δ (%)	ψ %	KCU (МДж/м2)	Число циклов до разрушения при напряжении σmax, МПа
								1100	1650	2600
Обычная термическая обработка	Закалка 820 °С, старение 490 °С, 3 ч	0	2100	2050	8	57	0,4	48000	20000	4600
ТЦО	Закалка 820 °С, 5 мин (дважды), старение 490 °С, 3 ч	18	1950	1930	10,8	63	0,9	60000	23000	4400
Нагрев в двухфазной области	Закалка 820 °С, старение 550 °С, 3 ч	28	1800	1750	8,7	60	0,4	33000	13000	3740
	Закалка 820 °С, старение 600 °С, 30 мин	19	1790	1730	10,7	58	0,6	38000	13600	3700
	Закалка 820 °С, старение 650 °С, 5 мин	18	1810	1750	10	63	0,7	43000	17600	4100
Тепловая стабилизация	Нагрев при 820 °С, изотермическая выдержка при 110 °С, 5 мин, старение 490 °С, 3 ч	30	1860	1800	10	60	0,6	50000	12000	250

Свойства высоколегированной стали Н18К9М5Т: как конструкционный материал общего назначения наилучшее сочетание прочности, пластичности и вязкости имеют стали, содержащие 17-19 % Ni, 7-12 % Со, 3-5 % Мо, 0,2-1,6 % Ti. Изменением содержания титана в этой системе можно варьировать прочность сталей в широких пределах (1400—2500 МПа). Наибольшее распространение в технике получила сталь типа Н18К9М5Т (ЭП-637).

Сталь Н18К9М5Т (ТУ 14-1-1531-75) содержит <0,03% С, 16,7—19,0% Ni, 8,5—9,5 % Со, 4,6—5,5 % Мо, 0,5—0,8% Ti, <0,15% А1. В закаленном состоянии (закалка при 820 °С, охлаждение на воздухе) сталь имеет следующие свойства: σ_в = 1000-1100 МПа, σ_0,2 ⁼ 9004-1000 МПа; δ > 15%. После закалки и старения при 480—500 °С (3 ч) сталь имеет в среднем следующие механические свойства: σ_в = 1900-2100 МПа; σ_0,2 =

= 1800+2000 МПа; δ=8-10%; ψ= 45+55%; КСU=0,5+0,7МДж/м².

В связи с широким и разнообразным промышленным применением было детально изучено влияние режимов термической обработки на комплекс основных свойств стали Н18К9М5Т.

Перегрев стали Н18К9М5Т при горячей пластической деформации или термической обработке повышает ее чувствительность к трещине. Для измельчения, зерна перегретой стали рекомендовано применение перед основной закалкой (820 °С) трехкратной закалки на воздухе или в воде от 900—950 °С с выдержкой 1 ч.

Оценивая возможность использования стали в виде крупных поковок, прутков и листов толщиной более 25 мм, установили ее склонность к тепловому охрупчиванию при замедленном охлаждении от 1150—1200 °С или при ступенчатом охлаждении в интервале 900—700 ^оС, связанную с разнозернистостью, но главным образом с образованием зернограничных выделений карбидов и карбонитридов титана. Для устранения явления теплового охрупчивания предложен режим термической обработки, включающий закалку от 1150—1200 ^оС с охлаждением в воде (для растворения пограничных выделений) и последующую трехкратную закалку при 900— 950 °С (для измельчения зерна).

Применительно к стали Н18К9М5Т были опробованы различные комбинированные способы термической обработки, в том числе и термоциклирование, для получения двухфазной (a+ +у)-структуры. Путем стабилизации 18—30 % аустенита (особенно если аустенит получен в результате применения термоциклической обработки) могут быть существенно повышены пластичность, ударная вязкость и вязкость разрушения, сопротивление ударно-циклическому нагружению при незначительном снижении прочности стали.

Значительно влияет на свойства стали HI8K9M5T и режим старения. Длительное (до 40-50 ч) старение при 425-450 °С обеспечивает более высокие прочностные свойства стали, чем старение при 480—500 °С при практически одинаковых показателях пластичности. С помощью комбинированного старения (500 °С, 3 ч + 425 °С), сократив время выдержки вдвое, можно получить ту же прочность стали, что и при длительном низкотемпературном старении. Отличительной особенностью стали Н18К9М5Т является то, что пластичность, вязкость разрушения, работа ударного изгиба образцов с трещиной изменяются при возрастании упрочнения практически независимо от режима старения.

Проведена оценка работоспособности стали в различных условиях эксплуатации. Параметры, характеризующие конструктивную прочность стали Н18К9М5Т, свидетельствуют о высоком сопротивлении развитию трещины. После полного цикла упрочняющей обработки отношение временного сопротивления образцов с надрезом к временному сопротивлению гладких образцов (σ^н_в/σ_в) существенно больше I (1,4—1,6); ударная вязкость образцов с заранее нанесенной трещиной также весьма высока (0,15-0,25 МДж/м²). Вязкость разрушения К_1с, хотя и снижается по мере роста предела текучести, однако во всех случаях превышает уровень, достигаемый в углеродсодержащих легированных сталях эквивалентной прочности.

Меньшая чувствительность стали Н18К9М5Т к надрезу проявляется и в условиях усталостного нагружения. По сопротивлению усталости сталь соответствует углеродсодержащим конструкционным сталям равной Прочности, а при ударно-усталостном нагружении ее стойкость в 2-4 раза выше.

Как и многим другим мартенситно-стареющим сталям, стали Н18К9М5Т свойственно высокое сопротивление развитию малой пластической деформации. Для достижения максимального предела упругости (o_0,002 = 1275-1370 МПа) рекомендуют старение при 450 °С, 4 ч. Ступенчатое старение по режиму 480 °С, 30 мин + 425 °С, 8 ч позволяет повысить предел упругости σ_0,002 до 1575 МПа.

При определенных режимах термической обработки благодаря стабилизации некоторого количества аустенита наряду с высокими упругими характеристиками сталь Н18К9М5Т обладает также и элинварными свойствами, т. е. малым изменением модуля упругости в климатическом интервале температур.

Сталь Н18К9М5Т сохраняет свою работоспособность в широком интервале температур: от криогенных до +400 °С. Понижение температуры испытания до —196 °С увеличивает временное сопротивление от 2000 до 2400 МПа при незначительном уменьшении пластичности и вязкости (KCU = 0.3-0,4 МДж/м², δ = 7-9 %, ψ = 40-45 %). При нагреве пропорционально уменьшаются прочностные характеристики, снижается предел упругости o_0,002 (от 1450 МПа при 20 °С до 1210 , 930 и 755 МПа соответственно при 200, 300, 400 °С); тем не менее и при 300 °С сталь отличают достаточно высокие свойства и хорошее сопротивление ползучести.

Оптимальное сочетание элинварных и механических свойств получено на стали Н21К9М5Т с повышенным содержанием никеля (после закалки от 850—900 °С и старения при 575 °С, 3 ч ТКЧ = -30^.10^-8 1/°С, σ_0,005 = = 1100-1150 МПа).

Выше приведены некоторые физико-механическне свойства стали Н18К9М5Т, среди которых особо важное значение имеет малое изменение размеров при полном цикле упрочняющей термической обработки.