Сплав 10Х11Н23Т3МР-ВД

Оформите заявку на любое количество сплава 10Х11Н23Т3МР-ВД !

Сплав 10Х11Н23Т3МР-ВД — жаропрочная высоколегированная сталь аустенитного класса, упрочняемая старением с интерметаллидным упрочнением. Другие обозначения этой марки: ЭП33-ВД, Х12Н22Т3МР, ЭЦ696. Суффикс «ВД» указывает на способ выплавки — вакуумно-дуговой переплав, который обеспечивает повышенную чистоту металла по газам и неметаллическим включениям. Родственные марки без вакуумного переплава: 10Х11Н23Т3МР (ЭП33) и 10Х11Н23Т3МР-Ш (электрошлаковый переплав).

Химический состав стали 10Х11Н23Т3МР нормирован по ГОСТ 5632-72. Для варианта ВД дополнительные требования установлены рядом ТУ (14-1-2918-80, 14-1-5162-92, 14-1-2902-80), которые ужесточают пределы по примесным элементам. Стабильная аустенитная структура обеспечивается высоким содержанием никеля (21–25 %) и хрома (10–12,5 %), а жаропрочность достигается за счёт легирования молибденом, титаном и бором с последующим дисперсионным твердением.

Химический состав стали 10Х11Н23Т3МР-ВД

В таблице приведён химический состав по ГОСТ 5632-72 с уточнениями для варианта ВД по ТУ 14-1-2918-80 и ТУ 14-1-5162-92. Основа сплава — железо (Fe).

Содержание остаточных вольфрама и меди нормируется по ГОСТ 5632. Медь и вольфрам не являются легирующими добавками — их содержание регламентировано как остаточное.

Расшифровка марки 10Х11Н23Т3МР-ВД

Обозначение марки 10Х11Н23Т3МР-ВД расшифровывается по стандартной системе маркировки легированных сталей: 10 — среднее содержание углерода около 0,10 %; Х11 — около 11 % хрома; Н23 — около 23 % никеля; Т3 — около 3 % титана; М — молибден (содержание около 1 %); Р — бор (микролегирование); ВД — вакуумно-дуговой переплав.

Роль легирующих элементов в составе сплава 10Х11Н23Т3МР-ВД

Высокое содержание никеля (21–25 %) стабилизирует аустенитную структуру при любых температурах эксплуатации, обеспечивает повышенную пластичность и ударную вязкость, в том числе при криогенных температурах. Хром (10–12,5 %) формирует защитную оксидную плёнку на поверхности и определяет коррозионную стойкость стали.

Титан (2,6–3,2 %) связывает углерод в карбиды типа TiC, что предотвращает образование карбидов хрома по границам зёрен и снижает склонность к межкристаллитной коррозии при рабочих температурах 600–700 °C. Помимо этого, титан участвует в формировании интерметаллидной фазы γ’ (Ni₃Ti), которая является основным упрочнителем при дисперсионном твердении (старении).

Молибден (1,0–1,6 %) повышает жаропрочность твёрдого раствора, упрочняя его за счёт твёрдорастворного механизма, и улучшает стойкость к ползучести при повышенных температурах.

Бор в микроколичествах упрочняет границы зёрен аустенита за счёт образования боридов, что затрудняет межзёренное проскальзывание и повышает длительную прочность при рабочих температурах.

Физические и механические свойства стали 10Х11Н23Т3МР-ВД

Механические свойства при комнатной температуре

Свойства приведены для прутков после стандартной термообработки (закалка + старение) по ГОСТ 5949-75.

При использовании двухступенчатого режима старения (закалка с 950–1050 °C + старение при 730–780 °C + дополнительное старение при 600–650 °C) предел прочности возрастает до ≥ 980 МПа, предел текучести — до ≥ 685 МПа, твёрдость — до 302–363 HB. Для заготовок трубопроводной арматуры по СТ ЦКБА 016-2005 достигаются значения σ_в ≥ 980 МПа при δ₅ ≥ 20 %, ψ ≥ 25 % и KCU ≥ 490 кДж/м².

Нагартованная проволока после старения при 690–710 °C (выдержка 5 ч) имеет предел прочности ≥ 980–1370 МПа в зависимости от степени деформации и диаметра.

Температура начала интенсивного окалинообразования

В воздушной среде — +850 °C. Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации при ограниченном сроке работы — +700 °C.

Термическая обработка сплава 10Х11Н23Т3МР-ВД

Свойства стали 10Х11Н23Т3МР-ВД в значительной степени определяются режимом термической обработки. Применяют несколько вариантов в зависимости от вида полуфабриката и требуемого уровня свойств.

Режим для поковок и прутков (по ТУ 14-1-2902-80)

Закалка с температуры 1100–1170 °C (выдержка 2–5 ч), охлаждение на воздухе или в масле. Далее — старение при 750–800 °C (выдержка 16–25 ч), охлаждение на воздухе. Этот режим обеспечивает оптимальное сочетание прочности и пластичности для деталей ответственного назначения.

Режим повышенной прочности (двухступенчатое старение)

Закалка с температуры 950–1050 °C (выдержка 2–5 ч), охлаждение в масле. Старение при 730–780 °C (выдержка 16 ч) + дополнительное старение при 600–650 °C (выдержка 10–16 ч), охлаждение на воздухе. Двухступенчатое старение формирует более дисперсное распределение упрочняющей фазы и повышает предел текучести.

Режим для проволоки (по ТУ 14-1-929-74)

Перед нагартовкой проволоку (заготовку) закаливают на воздухе с температуры 1090–1110 °C. Проволока поставляется в нагартованном состоянии со степенью нагартовки 20±2 % или 40±4 %. Финишное старение — при 690–710 °C, выдержка 5 ч, охлаждение на воздухе.

Хладостойкость и криогенные свойства сплава 10Х11Н23Т3МР

Стабильная аустенитная структура с ГЦК-решёткой, высокое содержание никеля и низкий уровень вредных примесей (особенно в варианте ВД) обеспечивают сплаву пониженную хладноломкость. Сталь 10Х11Н23Т3МР относится к четвёртой группе хладостойких материалов, пригодных для работы при температурах ниже 77 K (–196 °C). Это свойство востребовано в криогенной технике, включая оборудование для производства и хранения жидкого водорода и жидкого гелия.

Свариваемость стали 10Х11Н23Т3МР-ВД

Сталь обладает удовлетворительной свариваемостью. Следует учитывать, что твёрдость сварного шва, выполненного электродом из этой же стали, значительно ниже, чем в околошовной зоне и основном металле. После термообработки твёрдость шва повышается до HB 180–200, но не достигает требуемого минимального значения HB 265. При использовании электрода из сплава ХН77ТЮР (ЭИ437Б) твёрдость металла шва, как и околошовной зоны, составляет около HB 220. После термообработки свойства выравниваются, однако пластические характеристики сварного соединения остаются ниже, чем у основного металла.

Для ручной аргонодуговой сварки в качестве присадочного материала применяется проволока Св-10Х16Н25АМ6 или Св-08Х15Н23В7Г7М2.

Применение сплава 10Х11Н23Т3МР-ВД

Сталь 10Х11Н23Т3МР-ВД предназначена для изготовления пружин особо ответственного назначения, работающих при повышенных температурах, а также деталей специального крепежа с ограниченным сроком работы при температурах до +700 °C. Помимо этого, сплав применяется для деталей, к которым предъявляются повышенные требования по жаропрочности, — в энергетическом машиностроении, трубопроводной арматуре высокого давления.

Благодаря хладостойкости ниже 77 K материал востребован в космической технике, установках для производства и потребления водорода, а также в экспериментальной физике — везде, где от конструкционного материала требуется сохранение механических свойств при сверхнизких температурах.

Формы поставки стали 10Х11Н23Т3МР-ВД

Сталь марки 10Х11Н23Т3МР-ВД поставляется в виде сортового проката (круг, квадрат, шестигранник), листа, полосы, ленты, проволоки и поковок. Сортовой и фасонный прокат изготавливается по ГОСТ 2590, ГОСТ 2591, ГОСТ 1133. Калиброванный прокат — по ГОСТ 5949-75, ГОСТ 7417, ГОСТ 8559, ГОСТ 8560. Листы и полосы — по ГОСТ 103, ГОСТ 4405. Лента — по ТУ 14-1-1008-74. Проволока — по ТУ 14-1-929-74 и ТУ 3-1027-76. Поковки — по ТУ 14-1-2902-80, ТУ 14-1-2918-80, СТ ЦКБА 010-2004.

Также выпускается близкая по составу сталь 10Х15Н27Т3МР-ВД, отличающаяся повышенным содержанием хрома и никеля, что обеспечивает ещё более высокую коррозионную стойкость.