35Х18Н24С2Л сплав

Сталь 35Х18Н24С2Л — общее описание

35Х18Н24С2Л — литейная жаропрочная, жаростойкая и коррозионностойкая сталь аустенитного класса. Основа сплава — железо (49,7–57,7 %). Материал разработан для отливок деталей, работающих при температурах до 1100–1200 °C в условиях значительных механических нагрузок.

Несмотря на высокое содержание никеля (23–25 %), 35Х18Н24С2Л относится именно к сталям, а не к никелевым сплавам: доля железа в составе остаётся определяющей. Буква «Л» в конце марки указывает на литейное назначение — материал предназначен для изготовления фасонных отливок.

Расшифровка марки 35Х18Н24С2Л

Обозначение марки расшифровывается в соответствии с ГОСТ 977-88 на литейные стали:

Элемент обозначения	Значение
35	Среднее содержание углерода — 0,35 % (диапазон 0,30–0,40 %)
Х18	Хром (Cr) — около 18 % (диапазон 17–20 %)
Н24	Никель (Ni) — около 24 % (диапазон 23–25 %)
С2	Кремний (Si) — около 2 % (диапазон 2–3 %)
Л	Литейная сталь — предназначена для фасонного литья

Буква «С» в маркировке отечественных сталей обозначает кремний (Si), а не серу (S). Это принципиальное отличие от западных систем обозначений, где символ S используется для серы.

Химический состав стали 35Х18Н24С2Л по ГОСТ 977-88

Химический состав регламентирован ГОСТ 977-88 (ранее — ГОСТ 2176-77). Содержание основных элементов и допустимых примесей приведено в таблице:

Элемент	Обозначение	Массовая доля, %
Углерод	C	0,30–0,40
Кремний	Si	2,0–3,0
Марганец	Mn	не более 1,5
Хром	Cr	17,0–20,0
Никель	Ni	23,0–25,0
Сера	S	не более 0,030
Фосфор	P	не более 0,035
Медь	Cu	не более 0,30
Железо	Fe	основа (49,7–57,7)

Высокое содержание кремния (2–3 %) повышает жаростойкость стали за счёт формирования защитной оксидной плёнки на поверхности при высоких температурах. Хром и никель обеспечивают стабильность аустенитной структуры и коррозионную стойкость. Углерод (0,30–0,40 %) повышает жаропрочность, однако снижает стойкость к межкристаллитной коррозии по сравнению с низкоуглеродистыми аналогами.

Роль легирующих элементов

Хром (17–20 %)

Основной элемент, обеспечивающий окалиностойкость и коррозионную стойкость. При содержании выше 12 % на поверхности формируется пассивная плёнка оксида хрома Cr₂O₃, защищающая металл от окисления. В условиях высоких температур хром препятствует образованию рыхлой окалины.

Никель (23–25 %)

Стабилизирует аустенитную структуру в широком диапазоне температур. Повышает жаропрочность — сопротивление ползучести и длительную прочность. Совместно с хромом обеспечивает стойкость к агрессивным газовым средам при высоких температурах.

Кремний (2–3 %)

Существенно повышает жаростойкость (окалиностойкость). Кремний участвует в формировании защитной оксидной плёнки SiO₂ под слоем оксида хрома, создавая двойной барьер для проникновения кислорода. Это особенно важно при циклическом нагреве и охлаждении, когда оксидная плёнка может растрескиваться.

Структура стали 35Х18Н24С2Л

35Х18Н24С2Л — сталь аустенитного класса. Высокое содержание никеля и хрома обеспечивает стабильность аустенитной (ГЦК) структуры от комнатной температуры до температур эксплуатации. Аустенитная матрица обладает высокой пластичностью, ударной вязкостью и хорошей стойкостью к термическим ударам.

При длительной эксплуатации в интервале 600–900 °C возможно выделение карбидов хрома по границам зёрен, что может снижать коррозионную стойкость и пластичность. Этот фактор следует учитывать при проектировании деталей, работающих в данном диапазоне температур.

Механические свойства 35Х18Н24С2Л

Механические свойства отливок регламентированы ГОСТ 977-88 после термической обработки — закалки от 1150 °C с охлаждением в воде:

Показатель	Обозначение	Значение
Предел кратковременной прочности	σв	не менее 549 МПа
Предел текучести (условный)	σ0,2	не менее 294 МПа
Относительное удлинение	δ5	не менее 20 %
Относительное сужение	ψ	не менее 25 %

Приведённые значения являются минимально допустимыми по стандарту для отливок при комнатной температуре (20 °C). Фактические свойства конкретных отливок зависят от способа выплавки, режима литья, скорости охлаждения и точности соблюдения режима термической обработки.

Термическая обработка

Основным режимом термической обработки для стали 35Х18Н24С2Л является закалка: нагрев до 1140–1160 °C с последующим охлаждением в воде. Цель обработки — растворение карбидов хрома и других вторичных фаз в аустенитной матрице, обеспечение однородной структуры и максимальных механических и коррозионных свойств.

Без закалки отливки могут содержать выделения карбидов по границам зёрен, что снижает пластичность и коррозионную стойкость. Охлаждение в воде необходимо для фиксации пересыщенного твёрдого раствора и предотвращения повторного выделения карбидов при медленном охлаждении.

Жаростойкость и жаропрочность

Сталь 35Х18Н24С2Л классифицируется как жаропрочная и жаростойкая при температурах до 1100–1200 °C. Жаростойкость (окалиностойкость) обеспечивается комплексным легированием хромом и кремнием: двухслойная оксидная плёнка (Cr₂O₃ + SiO₂) эффективно защищает поверхность от газовой коррозии.

Жаропрочность — способность сопротивляться деформации ползучести и разрушению при длительном воздействии высоких температур и механических нагрузок — обеспечивается стабильностью аустенитной структуры и высоким содержанием никеля.

Коррозионная стойкость

Сталь 35Х18Н24С2Л обладает коррозионной стойкостью в окислительных средах при повышенных температурах. Устойчива к действию горячих газов, в том числе содержащих серу и её соединения, что важно для работы в промышленных печных атмосферах.

Следует учитывать, что относительно высокое содержание углерода (0,30–0,40 %) снижает стойкость к межкристаллитной коррозии. Для эксплуатации в жидких агрессивных средах (кислоты, щёлочи) при умеренных температурах предпочтительны низкоуглеродистые коррозионностойкие стали.

Применение стали 35Х18Н24С2Л

Основная область применения — детали, работающие при высоких температурах в условиях значительных механических нагрузок. По ГОСТ 977-88 материал предназначен для:

Область применения	Типовые изделия
Печное оборудование	Элементы конвейеров термических и нагревательных печей, колосниковые решётки, поддоны
Транспортирующие механизмы	Шнеки, работающие при высоких температурах
Крепёжные элементы	Болты, гайки, шпильки для высокотемпературных узлов
Металлургическая оснастка	Литые детали конструкций, работающие в зонах нагрева

Принципиальное преимущество 35Х18Н24С2Л перед близкими марками — сочетание жаропрочности (способности нести нагрузку при высоких температурах) с высокой жаростойкостью (сопротивлением окислению). Это делает сталь оптимальным выбором для нагруженных деталей печей и технологического оборудования, где менее легированные стали не обеспечивают достаточного ресурса.

Форма поставки отливок 35Х18Н24С2Л

Сталь 35Х18Н24С2Л поставляется в виде фасонных отливок, изготовленных методами литья по ГОСТ 977-88. Это литейная марка — она не предназначена для производства проката (листов, прутков, труб, проволоки). Для получения аналогичных свойств в деформируемом варианте существуют отдельные марки сталей.

Отливки изготавливаются по рабочим чертежам заказчика. Габариты, масса, точность размеров и качество поверхности определяются способом литья и требованиями конструкторской документации. Допуски на размеры отливок регламентируются ГОСТ 26645-85.

Нормативная документация

Основным стандартом на литейную сталь 35Х18Н24С2Л является ГОСТ 977-88 «Отливки стальные. Общие технические условия». Стандарт устанавливает марочный состав, химический состав, механические свойства, правила приёмки и методы испытаний.

Ранее сталь регламентировалась ГОСТ 2176-77, который был заменён ГОСТ 977-88. Химический состав и требования к свойствам при переходе между стандартами сохранились.

Сравнение с родственными литейными марками

В группу жаростойких и жаропрочных литейных сталей аустенитного класса по ГОСТ 977-88 входят несколько марок. Ниже приведено сравнение ключевых параметров 35Х18Н24С2Л с ближайшей родственной маркой 20Х25Н19С2Л:

Параметр	35Х18Н24С2Л	20Х25Н19С2Л
Углерод, %	0,30–0,40	0,15–0,25
Хром, %	17–20	24–27
Никель, %	23–25	18–21
Кремний, %	2–3	2–3
Жаростойкость, °C	до 1100–1200	до 1100
Особенности	Выше жаропрочность за счёт большего содержания Ni и C	Выше окалиностойкость за счёт большего содержания Cr

35Х18Н24С2Л отличается повышенным содержанием никеля и углерода по сравнению с 20Х25Н19С2Л, что обеспечивает более высокую жаропрочность при рабочих температурах. Марка 20Х25Н19С2Л, в свою очередь, содержит больше хрома, что повышает окалиностойкость и стойкость к газовой коррозии. Выбор между марками определяется конкретными условиями эксплуатации: при преобладании механических нагрузок при высоких температурах предпочтительна 35Х18Н24С2Л, при необходимости максимальной стойкости к окислению — 20Х25Н19С2Л.

Подробнее о жаропрочных и жаростойких сплавах — в разделе «Сплавы никеля».